Устройство отвода газов из-под подошвы самообжигающегося анода



Устройство отвода газов из-под подошвы самообжигающегося анода
Устройство отвода газов из-под подошвы самообжигающегося анода

 


Владельцы патента RU 2542180:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (RU)

Изобретение относится к электролизерам для получения алюминия с верхним подводом тока, в частности к устройству отвода газов из-под подошвы самообжигающегося анода. В устройстве отвода газов из-под подошвы самообжигающегося анода в систему организованного газоотсоса в виде труб, запеченных в тело анода по его продольной или поперечной осям в один или несколько рядов, трубы для отвода газов расположены но всей высоте анода, при этом в зоне жидкой анодной массы высота труб составляет 0,25÷0,3 от общей высоты труб, в зоне полукокса трубы выполнены перфорированными, и их высота составляет 0,5÷0,6 от общей высоты труб, а в нижней части в зоне сформированного анода трубы снабжены газопроводящими пробками, высота которых составляет 0,2÷0,25 от общей высоты трубы. При этом газопроводящие пробки выполнены из подштыревой анодной массы с содержанием связующего - каменноугольного пека 35-40% масс. Обеспечивается уменьшение толщины газосодержащего слоя электролита, сокращение потребления электролизером электроэнергии и увеличение выхода металла по току. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству алюминия электролизом расплавов, и может быть использовано на электролизерах для получения алюминия с верхним подводом тока.

Известно устройство удаления газов непосредственно из-под подошвы анода, где газоотвод представляет собой вертикальный проем в центральной части анода в виде короба, изготовленного из листовой стали и снабженного теплоизоляционным сводом - крышкой с насыпью из теплоизоляционного материала, глинозема или криолита, и с трубой для улавливания и отвода анодных газов (Авт. свид. СССР №124627, опубл. в БИ 23, 1959).

Недостатками известного устройства являются уменьшение площади анода, создающей электрический контакт с расплавом, а также риск загрязнения анодной массы теплоизоляционным пылевидным материалом и связанное с этим последующее расслоение спеченного анода.

Известно устройство, которое используется в способе выведения газов из-под подошвы самообжигающегося анода алюминиевого электролизера. Устройство состоит из труб, запеченных в тело анода по его продольной или поперечной осям в один или несколько рядов, контрфорсных балок и колокольного газосборника, присоединенного к общей системе газоочистки. (Авт. свид. СССР №313897, опубл. в БИ №27, 1971). Этот аналог взят за прототип.

Недостатком устройства является сложность сооружения системы газоотвода в условиях действующего электролизера, риск забивания полых контрофорсных балок, используемых в качестве одного из элементов газоотводящей сети пылью, а газоходных каналов в подошве анода расплавом, а также риск загрязнения жидкого алюминия железом в случае использования стальных листов и труб при изготовлении газоотводящей сети.

Задачей настоящего изобретения является уменьшение толщины газосодержащего слоя электролита, сокращение потребления электролизером электроэнергии и увеличение выхода металла по току.

Достигается это тем, что в устройстве отвода газов из-под подошвы самообжигающегося анода в систему организованного газоотсоса в виде труб, запеченных в тело анода по его продольной или поперечной осям в один или несколько рядов, согласно изобретению, трубы для отвода газов расположены по всей высоте анода, при этом в зоне жидкой анодной массы высота труб составляет 0,25÷0,3 от общей высоты труб, в зоне полукокса трубы перфорированы и их высота составляет 0,5÷0,6 от общей высоты труб, а в нижней части, в зоне сформированного анода, трубы снабжены газопроводящими пробками, высота которых составляет 0,2÷0,25 от общей высоты трубы.

При этом газопроводящие пробки выполнены из подштыревой анодной массы с содержанием связующего - каменноугольного пека 35-40% масс.

Стенки труб в зоне жидкой анодной массы выполнены без отверстий, чтобы предотвратить затекания жидкой анодной массы и закупоривания ей газоотводящей трубы. Перфорированная часть труб обеспечивает выход газов, образующихся при коксовании анода непосредственно в систему организованного газоотсоса, минуя «традиционный» путь - через тело анода в колокольный газосборник электролизера. Газопроводящие пробки в нижней части труб служат теплоизолятором, в целях предотвращения замерзания расплава.

Величина части труб h1, проходящих зону жидкой анодной массы, составляет 0,25÷0,3 общей высоты труб H, что обосновывается следующими соображениями. Общая высота газоотводящих труб, равно как и высота анода, составляет 150-160 см, при этом высота слоя жидкой анодной составляет 35-40 см или 0,23÷0,26 общей высоты трубы. Уменьшение высоты h1 верхней части труб менее 0,25H общей высоты несет риск затекания жидкой анодной массы и закупоривания ей труб. Увеличение высоты h1 верхней части труб более 0,3Н общей высоты частично перекроет доступ газам в трубы и далее - в систему организованного газоотсоса.

Величина части труб h2, проходящих зону полукокса, составляет 0,5÷0,6 общей высоты труб H, что обосновывается следующим. Уменьшение высоты h2 менее 0,5H от общей высоты существенно снизит эффективность отвода газов в трубы и далее - в систему организованного газоотсоса. Увеличение высоты h2 более 0,6H от общей высоты несет риск уменьшения высоты газопроводящих пробок и снижения их теплоизоляционных свойств. Наличие перфорации труб, расположенных в зоне полукокса, обосновывается тем, что в этой зоне происходит наиболее интенсивное выделение газов, образующихся в процессе коксования анода.

Величина части труб h3, проходящих зону сформированного анода, составляет 0,2÷0,25 общей высоты труб H, что обосновывается следующим. Уменьшение высоты h3 менее 0,2H несет риск выпадения пробки вследствие малой величины сил ее сцепления со стенками труб. Увеличение высоты h3 более 0,25H существенно увеличит сопротивление пробки движению газов, а также уменьшит высоту средней части труб.

Изготовление газопроводящих пробок из подштыревой анодной массы с содержанием связующего - каменноугольного пека 35-40% мас. обосновывается следующим. При загрузке в трубу подштыревой анодной массы последняя сразу же попадает в зону высоких температур, порядка 750-800°C, где практически мгновенно происходит ее коксование. Образующийся при этом вторичный анод имеет рыхлую структуру, в котором норы занимают 35% объема и более, в то время как объем пор в основном аноде составляет порядка 28%. Таким образом, образующийся вторичный анод обладает достаточными газопропускными свойства.

Уменьшение содержания пека менее 35% масс. не обеспечит достаточной пористости вторичного анода, что существенно увеличит сопротивление движению газов в трубу. Увеличение содержания иска более 40% масс. приведет к увеличению пористости вторичного анода до уровня, не обеспечивающего целостной структуры.

Отвод газов из-под подошвы анода через несколько труб обусловлен тем, что самообжигающийся анод имеет значительную площадь, более 20 м2, и существенное снижение газонаполненности электролита возможно лишь при соблюдении этого условия.

Заявляемое устройство поясняется графически.

На фиг.1 изображен общий вид в разрезе. На фиг.2 разрез А-А на фиг.1, где 1 - анод; 2 - токоподводящие штыри; 3 - алюминиевая токоподводящая штанга; 4 - зажим токоподводящей штанги; 5 - анодная ошиновка; 6 - газосборный колокол; 7 - анодный кожух; 8 - труба отвода газов, запеченная в тело анода; 9 - перфорация труб; 10 - газопроводящая пробка; 11 - вторичный анод под токоподводящим штырем; 12 - слой жидкой анодной массы.

Устройство работает следующим образом.

Анодные газы, образующиеся при коксовании и окислении анода 1, от наружных рядов токоподводящих штырей 2, с помощью алюминиевой штанги 3 и зажима 4 присоединенных к анодной ошиновке 5, движутся под подошвой анода и диффундируют через его тело под газосборный колокол 6, расположенный по периметру анодного кожуха 7. Анодные газы от внутренних рядов токоподводящих штырей 2 направляются, преимущественно, в газоотводящие трубы 8, запеченные в теле анода по его продольной или поперечной осям в один или несколько рядов. При этом газы из-под подошвы анода в трубы поступают через газопроводящие пробки 10, которые обладают пористостью, достаточной для беспрепятственного прохождения газов, а также предохраняют поверхность расплава от образования на нем корки. Газы из зоны полукокса поступают в трубы через перфорированную часть 9, что сокращает путь прохождения газов через анод. Далее газы направляются в систему газоочистки.

Отвод части образующихся анодных газов в систему организованного газоотсоса через трубы, запеченные в тело анода, согласно заявляемому изобретению, в 1,5-2 раза уменьшает толщину газосодержащего слоя под подошвой анода, в 2-3 раза снижает объем газов, фильтрующихся в тело анода из газонаполненного слоя, увеличивает плотность спеченного анода и повышает его электропроводящие свойства вследствие снижения объема диффундирующих через пего газов, уменьшает волнение металла и колебания междуполюсного расстояния (МПР). В результате расход электроэнергии снижается на 500-700 кВт·ч/т Al, выход металла по току возрастает на 4-5%, расход анода снижается на 2-3%.

1. Устройство для отвода газов из-под подошвы самообжигающегося анода в систему организованного газоотсоса в виде труб, запеченных в тело анода по его продольной или поперечной осям в один или несколько рядов, отличающееся тем, что трубы для отвода газов расположены по всей высоте сформированного анода, при этом в зоне жидкой анодной массы высота труб составляет 0,25÷0,3 от общей высоты труб, в зоне полукокса анода трубы выполнены перфорированными и их высота составляет 0,5÷0,6 от общей высоты труб, а в нижней части анода трубы снабжены газопроводящими пробками, высота которых составляет 0,2÷0,25 от общей высоты трубы.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что газопроводящие пробки выполнены из подштыревой анодной массы с содержанием связующего - каменноугольного пека 35-40 мас.%.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу обжига подины алюминиевого электролизера с обожженными анодами. Способ включает нагрев подины, выполненной из катодных блоков с катодными блюмсами, электропроводным материалом, размещение на нем обожженных анодов, соединение анододержателей установленных обожженных анодов с анодными шинами анодной ошиновки электролизера, пропускание электрического тока через электропроводный материал и регулирование токовой нагрузки обожженных анодов.

РЕФЕРАТ Изобретение относится к устройству для сбора твердых отходов и шлама из ванны электролизера для получения алюминия. Устройство содержит ковш для сбора корки, предназначенный для чистки анодных отверстий, подвижную вертикальную стойку, приводимую в движение первым приводом, раму, закрепленную на подвижной вертикальной стойке, и шарнирный черпак, при этом первый привод выполнен в виде гидроцилиндра, питаемого гидравлическим контуром, выполненным таким образом, что при приведении в движение черпака посредством второго привода давление масла в камере штока удерживается, по существу, постоянным, для удерживания нагрузки, соответствующей весу устройства для сбора, уменьшенной на заданную величину, предпочтительно, меньше 1000 даН, обычно от 200 до 600 даН.

Изобретение относится к системе и способу для выливки расплавленного алюминия из электролизера для получения алюминия. Система содержит контейнер, имеющий корпус, приспособленный для помещения в него расплавленного алюминия, и желоб, имеющий участок-основание, соединенный с корпусом контейнера, участок-наконечник, соприкасающийся с расплавом в электролизере, и канал, соединяющий участок-основание с участком-наконечником, для прохождения расплава в корпус контейнера, причем расплав в электролизере содержит расплавленный алюминий и электролит, и электрический источник, соединенный с электролизером и выполненный с возможностью подачи вспомогательного тока на желоб для создания вспомогательного электромагнитного поля по меньшей мере вблизи участка-наконечника желоба, обеспечивающего по меньшей мере частичное увеличение потока расплавленного алюминия в желоб при поступлении вспомогательного тока на желоб, находящийся в жидкостном сообщении с расплавом в электролизере.
Изобретение относится к композиции для материала смачиваемого покрытия катода алюминиевого электролизера для производства алюминия из криолит-глиноземных расплавов.
Изобретение относится к способу защиты смачиваемого покрытия на основе диборида титана катодных блоков алюминиевого электролизера от окисления при обжиге и пуске.

Изобретение относится к электролизеру в серии электролизеров для получения алюминия и составному токоотводящему катодному стержню электролизера. Электролизер содержит кожух и огнеупорную футеровку, образующие рабочую полость для размещения высокотемпературных расплавов криолита и алюминия, электропроводящий катод из множества катодных блоков, образующих основание рабочей полости, анод, подвешенный внутри электролизера и находящийся в контакте с высокотемпературными расплавами в рабочей полости, токоотводящий стержень, помещенный внутри пазов, выполненных в катодном блоке катода, непосредственно не контактирующий с расплавами в рабочей полости, и размещенную снаружи кожуха электрическую ошиновку.

Изобретение относится к способу создания смачиваемого покрытия углеродной подины алюминиевого электролизера. .

Изобретение относится к способу определения концентрации глинозема в криолит-глиноземном расплаве при электролитическом производстве алюминия. .

Изобретение относится к способам получения металлов, в частности алюминия, или сплавов электролизом расплавленных солей с кислородсодержащими добавками с использованием металлического и оксидно-металлического керметного инертного анода.

Изобретение относится к области цветной металлургии, к электролитическому получению алюминия. .

Изобретение относится к получению алюминия электролизом глинозема в расплаве фтористых солей и может быть использовано при технологическом контроле состава электролита методом количественного рентгенофазового анализа (РФА) калийсодержащего электролита с добавками кальция либо кальция и магния. Способ подготовки образцов для количественного РФА заключается в том, что отобранные из ванн закристаллизованные пробы подвергаются процедуре допирования с последующей термической обработкой. Для этого навеску перемолотого образца перемешивают с навеской фторида натрия для перевода состава пробы в область высокого КО, например, взятой в соотношении 1:2 к массе образца. Смесь помещают в печь, нагретую до необходимой температуры 650-750°C, и выдерживают в ней в течение 20-40 минут для растворения фторида натрия в образце и перекристаллизации образца с желаемым фазовым составом при последующем охлаждении на воздухе. Далее допированный образец помещают в печь, нагретую до температуры 420-450°C, и выдерживают в ней в течение 15-30 минут. После этого допированный образец извлекают из печи, охлаждают на воздухе и проводят анализ состава любым из методов количественного РФА и, учитывая количество внесенного NaF, рассчитывают состав исходной пробы. Применение допирования отобранных проб с дополнительной термической обработкой позволяет получить образцы с равновесным фазовым составом с известными кристаллическими фазами и с хорошей окристаллизацией фаз в пробе, что является необходимым при применении методов количественного РФА. 2 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.

Изобретение относится к очистке основного потока неочищенного газа из предприятия, например, по получению алюминия. Газоочистное устройство содержит множество газоочистных камер (34a-c), входную магистраль (32) для разделения основного потока неочищенного газа, текущего через нее, на множество отдельных фракционных потоков неочищенного газа для втекания во входы (46a-c) очистных камер и множество теплообменников (40a-c). Каждый теплообменник (40a-c) расположен ниже по потоку от входной магистрали (32) для охлаждения соответствующего фракционного потока неочищенного газа, входящего в соответствующую очистную камеру (34a-c). Теплообменники (40a-c) выполнены с возможностью генерирования перепада давления во фракционном потоке неочищенного газа, проходящем через них, оказывая выравнивающий эффект на относительные скорости индивидуальных фракционных потоков газа. Технический результат: повышение эффективности и надежности газоочистки. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к способу электролитического получения алюмокремниевых сплавов -силуминов с использованием кремнезема и кремнеземсодержащих материалов, например, отработанной подины, содержащей большое количество кремнезема, глинозема и электролита, необходимых для электролиза. Способ включает предварительную обработку измельченного алюмосиликатного сырья, содержащего отработанную подину, глинозем и электролит, механоактивацией как отдельно, так и в смеси с глиноземом, периодическую загрузку подготовленного сырья в электролизер и проведение электролиза расплава с образованием силумина непосредственно в ванне электролита. Обеспечиваются высокая скорость растворения сырья, снижение напряжения и расхода энергии и увеличение срока службы электролизера.

Изобретение относится к графитированному фасонному катодному устройству для получения алюминия. Катодное устройство содержит основной блок и графитированный катодный замедлительный блок. На продольных кромках основного блока симметрично выполнены две группы канавок. Сырьевой материал, из которого изготовляется упомянутый графитированный катодный замедлительный блок, включает в себя кальцинированный нефтяной кокс, электрокальцинированный антрацит, каменноугольный пек, легирующую добавку TiB2 и добавку SiC. Графитированный катодный замедлительный блок вставлен в канавку, образованную обеими упомянутыми канавками, с перекрыванием соединительного шва между двумя основными блоками. Обеспечивается достижение эффекта сбережения электроэнергии и снижения затрат, уменьшения эффективной толщины основного блока и влияния на его срок эксплуатации, и достижение частичного структурного усиления основного блока и продления срока эксплуатации электролизера. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к способу и устройству для рафинирования алюминия и его сплавов от электроположительных примесей. Устройство содержит контейнер с подиной, футерованной огнеупорными материалами, для размещения в нем расплавленного алюминиевого сплава с электроположительными примесями и расплавленного рафинированного алюминия, одну или несколько пористых мембран, пропитанных электролитом, непроницаемых для расплавленного алюминиевого сплава с электроположительными примесями и проницаемых для электролита и катионов алюминия, для разделения расплавленного алюминиевого сплава с электроположительными примесями, используемого в качестве анода с токоподводом, и расплавленного рафинированного алюминия в качестве катода с токоподводом и по крайней мере один МГД перемешиватель анодного расплава, установленный на границе раздела пористая мембрана - анодный расплав. Раскрыт также способ рафинирования алюминия и его сплавов от электроположительных примесей. Технический результат - обеспечение повышенной степени очистки. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к способу рентгенофазового определения криолитового отношения при электролитическом получении алюминия и может быть использовано при определении состава электролита. Способ включает отбор пробы электролита, подготовку образца к анализу, измерение интенсивности аналитических дифракционных линий фаз криолита Na3AlF6, хиолита Na5Al3F14, флюорита CaF2, полуторного кальциевого криолита Na2Ca3Al2F14, одинарного кальциевого криолита NaCaAlF6 и фторида натрия NaF, при этом концентрации вышеперечисленных фаз электролита определяют по формуле: C j = ( I j a / K j a ) / ( ∑ l M I l a / K j a ) , а криолитовое отношение определяют по формуле: K O = 2 × ∑ j α j C j ∑ j β j C j где: - интенсивность аналитической линии j-й фазы, - корундовое число j-й фазы, рассчитанное для данной аналитической линии, М- количество фторидных фаз, Cj - концентрации минералогических фаз пробы; αj, βji - массовые доли соответственно NaF и AlF3 в j-й фазе. Обеспечивается упрощение и повышение его точности определения состава электролита. 2 ил., 4 табл.

Изобретение относится к электролизерам для производства жидких металлов, в частности алюминия, электролизом расплавленных солей. Электролизер содержит корпус, подину, крышку, установленные вертикально или наклонно малорасходуемые полые перфорированные и/или открыто пористые электроды, подсоединенные к источнику постоянного тока, при этом в электродах выполнены внутренние каналы для транспортировки по ним продуктов электролиза. Электроды выполнены в поперечном сечении в виде прямоугольника, закреплены в крышке электролизера и/или в углублениях корпуса и подины, причем в подине катодной частью, и соединены от 1 до 100 параллельных рядов с последовательно соединенными биполярными электродами в ряду от 2 до 100, при расстоянии между электродами от 0,5 до 5 см, а от боковой поверхности электрода до боковой стенки электролизера от 0,01 до 1 см, при этом каждый ряд эквипотенциальных электродов соединен с накопителем металла, расположенным в нижней части электролизера. Обеспечивается увеличение удельной производительности, снижение удельного расхода электроэнергии и массы токоподводящей ошиновки. 2 з.п. ф-лы, 13 ил., 1 табл.
Наверх