Способ монтажа катодной секции алюминиевого электролизера

Авторы патента:

C25C3/16 - устройства для подвода электрического тока, например шины

Владельцы патента RU 2575524:

Белоусов Михаил Викторович (RU)

Изобретение относится к области первичной металлургии цветных металлов, а именно электролитического получения алюминия, и может быть использовано при монтаже катодной секции алюминиевого электролизера. Сущность способа заключается в том, что в паз угольного блока на слой углеродсодержащего электропроводного материала укладывают токопроводящий металлический стержень, предварительно очищенный от оксидной пленки и нагретый током повышенной частоты до температуры, обеспечивающей частичное спекание электропроводной пасты при контакте с металлическим стержнем. Изобретение позволяет обеспечить надежный электромеханический контакт «токопроводящий металлический стержень - углеродный блок», снизить удельное электрическое сопротивление, повысить производительность монтажа подины электролизера и его срок службы. 1 табл.

Известен способ монтажа катодных секций алюминиевого электролизера (способ 1), при котором токопроводящие стержни закрепляются в пазах подовых углеродсодержащих блоков с помощью чугунной заливки /Справочник металлурга по цветным металлам. Производство алюминия. - М: Металлургия, 1971 г., с. 242-244/.

Недостатком данного способа является высокая вероятность образования трещин в стенках и углах подовых блоков, приводящих к разрушению блока, и, как следствие, увеличению электрического сопротивления и уменьшению срока службы электролизера. Риск образования трещин обусловлен более высоким температурным расширением при затвердевании соединения «чугун-сталь» по отношению к угольному блок), и при повторном нагреве он будет увеличен, при условии, если части были предварительно недостаточно или неправильно нагреты. Данный способ требует значительных капиталовложений и затрат, связанных с подготовкой чугуна к заливке, с поддержанием его температуры на уровне 1200-1250°C, а также предварительным нагревом катодного стержня до температуры его наибольшего теплового расширения - 500-600°C.

Известен способ соединения катодного стержня с подовым блоком точной подгонкой с учетом термического расширения стержня (способ 2) без заливки чугуном /J.J. Vadla, Light Metals (1984) 483, Pat. US 3369986 A. 1963/. Данный способ применяется крайне редко, так как требует очень гладкой поверхности паза подового блока и катодного стержня, а также жестких допусков по размеру. При этом необходимо обеспечить высокое контактное давление, поскольку для контактного сопротивления «углерод (графит) - сталь» характерно десятикратное увеличение при изменении давления от обычного атмосферного до 4,1 МПа. Небольшое несоответствие по ширине между блюмсом и пазом может стать результатом плохого электрического контакта или вызвать интенсивное образование трещин в блоке.

Известен способ заделки катодного стержня в паз подового блока с применением клеевой массы (способ 3). состоящей из клея, отвердителя и твердого наполнителя /J. Mittag. H. Friedli, E. Bernhauser and H. Krenn, Light Metals (1991) 759/.

Недостаток способа заключается в высокой токсичности используемых веществ типа фурана, а также более высоком контактном сопротивлении «подовый блок - катодный стержень» по сравнению с чугунной заливкой.

Наиболее близким к предлагаемого способу является монтаж катодной секции с использованием углеродистой пасты (способ 4) /патент РФ №2270889/. На поверхность паза подового блока наносят поверхностно-активное вещество, а затем слой углеродсодержащего материала. Катодный стержень устанавливают в паз углеродного блока на слой углеродсодержащего материала, после чего контакт «подовый блок - катодный стержень» уплотняют вибрацией или прессованием. Существенным недостатком способа является недостаточно надежный электромеханический контакт «блок-блюмс», что значительно усложняет процесс монтажа подины электролизера и транспортировку подовых секций.

Способ 4 взят в качестве прототипа по доминирующему признаку, определяемому типом применяемого материала для соединения подового блока и катодного стержня.

Целью предлагаемого способа является снижение удельного электрического сопротивления и увеличение механической прочности электрического контакта «блок-блюмс», повышение производительности монтажа подины электролизера и его срока службы.

Существенная новизна изобретения состоит в том, что катодный стержень перед укладкой в паз угольного блока предварительно очищают от оксидной пленки и подвергают ускоренному нагреву токами повышенной частоты с помощью индукционной установки до температуры, обеспечивающей частичное спекание электропроводной угольной пасты при контакте с металлическим стержнем.

Техническими результатами являются снижение удельного электрического сопротивления и увеличение механической прочности электрического контакта «блок-блюмс» за счет частичного спекания электропроводной угольной пасты при контакте с металлическим стержнем, нагретым до необходимой температуры.

Пример

В качестве углеродсодержащей пасты применяли массу холоднонабивную теплопроводную контактную МХТ-К. В качестве добавки ПАВ для обеспечения лучшего сцепления блока и катодного стержня использовали пасту на основе пека и термоантрацита. Паз подового блока перед нанесением ПАВ отчищали от пыли, на дно паза равномерно по всей длине наносили слой холоднонабивной массы.

Катодный стержень перед укладкой в паз очищали от оксидной пленки и нагревали токами повышенной частоты с помощью индукционной нагревательной установки мощностью 250 кВА в течение 5-8 мин до температуры 800-850°C. Температура катодного стержня в момент укладки в паз блока составляла 600-650°C. После укладки стержня в паз блока катодную секцию укрывали асбестовым картоном и выдерживали 15 мин до затвердевания углеродсодержащей пасты.

Контакт «блок-блюмс» собранной катодной секции обладал пониженным электросопротивлением и повышенной механической прочностью (таблица 1), что позволит снизить повреждения контакта «блок-блюмс» при транспортировке, повысить производительность монтажа подины электролизера и увеличить его срок службы.

Способ монтажа катодной секции алюминиевого электролизера, включающий укладку и заделку в паз угольного блока на слой пасты из углеродсодержащего электропроводного материала металлического катодного стержня, отличающийся тем, что упомянутый катодный стержень предварительно очищают от оксидной пленки и нагревают током повышенной частоты индукционной нагревательной установкой до температуры, обеспечивающей частичное спекание упомянутой пасты при контакте с катодным стержнем.

Изобретение относится к ошиновке алюминиевого электролизера при продольном размещении электролизеров в серии. Ошиновка алюминиевого электролизера содержит анодные шины, соединенные с анодами посредством анодных стояков, катодные шины, компенсационный контур, имитационно-подпиточный контур, состоящий из шины контура для имитации магнитного поля соседнего ряда электролизеров и шины контура для компенсации влияния магнитного поля соседнего ряда электролизеров.

Устройство для электрического соединения между двумя последовательными электролизерами серии электролизеров для получения алюминия // 2566106

Изобретение относится к устройству для электрического соединения электролизеров для получения алюминия в серии последовательно соединенных электролизеров (N-1) и (N) способом Холла-Эру.

Система для извлечения клиновидных шунтов при подключении электролизной ванны // 2564200

Изобретение относится к системе для извлечения клиновидных шунтов при подключении электролизной ванны при электролитическом производстве алюминия на электролизерах с применением технологии обожженных анодов.

Конструкция токоотводов катода алюминиевого электролизера // 2553132

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия из криолит-глиноземных расплавов, и может быть использовано в конструкции токоотводов катодного устройства.

Ошиновка алюминиевых электролизеров продольного расположения // 2548352

Изобретение относится к ошиновке последовательно соединенных электролизеров получения алюминия с продольным расположением в корпусе. Ошиновка содержит анодные шины, стояки и катодные стержни, разделенные на группы, каждая из которых соединена с отдельной катодной шиной.

Ошиновка мощных алюминиевых электролизеров при их продольном расположении в корпусе // 2536577

Изобретение относится к ошиновке электролизеров для получения алюминия при их продольном расположении в электролизном корпусе. Ошиновка последовательно соединенных электролизеров содержит два стояка, расположенных у входного торца катодного кожуха электролизера, две катодные сборные шины на каждой продольной стороне электролизера.

Способ замены четырехстоячной ошиновки на трехстоячную в алюминиевом электролизере содерберга // 2516415

Изобретение относится к способу замены ошиновки алюминиевых электролизеров действующей электролизной серии. Способ включает сначала переключение крайнего гибкого спуска катодной шины, подключенной на входной анодный стояк с лицевой стороны последующего электролизера, на катодную шину, идущую на выходной анодный стояк последующего электролизера с лицевой стороны, затем уменьшение сечения на оставшихся гибких спусках катодной шины, идущей на входной анодный стояк последующего электролизера, и обрезку крайней шины анодного стояка, установленного на входном торце с глухой стороны предыдущего электролизера в верхней и нижней части анодного стояка.

Ошиновка электролизера для получения алюминия // 2505626

Изобретение относится к ошиновке электролизеров алюминия с любым подводом тока, размещенных в корпусе продольно в два ряда и соединенных друг с другом в последовательную электрическую цепь.

Составной токоотводящий стержень // 2494174

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.

Устройство и способ замыкания накоротко одного или более электролизеров в компоновке электролизеров, предназначенных для получения алюминия // 2481420

Изобретение относится к устройству и способу замыкания накоротко определенного электролизера в ряде электролизеров, предназначенных для получения алюминия. .

Устройство для извлечения закорачивающих клиньев, предназначенное для включения электролизера для производства алюминия // 2583231

Изобретение относится к устройству и способу извлечения закорачивающего клина перед повторным включением временно отключенного электролизера в ряду электролизеров для получения алюминия, установленного между токоподводами катодных узлов временно отключенного и предшествующего ему электролизера. При этом каждый токоподвод имеет одну верхнюю горизонтальную поверхность и одну вертикальную поверхность, причем вертикальная поверхность одного токоподвода расположена напротив вертикальной поверхности другого с образованием зазора, предназначенного для приема упомянутого закорачивающего клина, содержащего две параллельные поверхности, сходящиеся книзу при его установке в упомянутый зазор. Устройство содержит средство захвата клина и средство привода, выполненного в виде связанного с верхней горизонтальной поверхностью каждого токоподвода силового цилиндра, ориентированного вертикально и содержащего корпус и поршень со штоком, причем: а) корпус или шток выполнен за одно целое с по меньшей мере одной ориентированной книзу горизонтальной опорной поверхностью, размещенной с возможностью расположения на одном уровне с верхней горизонтальной поверхностью каждого токоподвода при установке упомянутого устройства для извлечения клина над упомянутым клином для его извлечения, и б) шток или корпус соединен со средством захвата упомянутого клина для оказания противоположных усилий на токоподводы и на клин с обеспечением их раздвигания при приведении в действие силового цилиндра для извлечения клина. Раскрыт также способ извлечения закорачивающего клина посредством упомянутого устройства. Обеспечивается возможность ускоренного извлечения клина без риска повреждения проводников и возможность включения электролизеров изолированно друг от друга. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 3 ил.

Токоподвод обожженного анода алюминиевого электролизера // 2585601

Изобретение относится к токоподводу обожженного анода алюминиевого электролизера. Токоподвод содержит токоподводящую штангу, траверсу, удерживающую токоподводящие ниппели, обеспечивающую распределение электрического тока между ними, при этом токоподводящие ниппели выполнены в виде горизонтальных металлических пластин, размещенных в пазах в верхней части угольного блока, причем длина ниппеля составляет 0,6÷0,8 ширины угольного блока, ширина ниппеля составляет 0,1÷0,15 длины угольного блока, а общая высота ниппеля составляет 0,25÷0,3 высоты угольного блока, а высота участка ниппеля, не погруженного в угольный блок, составляет 0,5÷0,7 высоты ниппеля. Обеспечивается снижение электрического сопротивления контакта ниппель - анод за счет увеличения площади электрического контакта между анододержателем и телом анода. 2 ил.

Орган надежного перемещения соединителей электролизных ячеек, предназначенных для производства алюминия // 2587103

Изобретение относится к органу перемещения соединителя анодного стержня с анодной рамой электролизера для производства алюминия электролизом расплава, имеющего два боковых пальца для взаимодействия с опорными крюками, жестко соединенными с упомянутой анодной рамой, и расположенными с обеих сторон анодного стержня для прижима анодного стержня к анодной раме. Орган перемещения содержит направляющий орган с вырезом, соединенным с каждым из пальцев и предназначенным для приема пальцев, захватывающий орган с открытым и закрытым положениями, причем упомянутые направляющий орган и захватывающий орган взаимодействуют с обеспечением возможности введения каждого пальца в вырез и выведения из выреза в открытом положении захватывающего органа и возможности ограниченного перемещения каждого пальца в упомянутом вырезе между нижним положением, соответствующим контакту с захватывающим органом, и верхним положением при закрытом положении захватывающего органа, автономную приводную систему, соединенную с захватывающим органом с возможностью его перемещения между открытым и закрытым положениями, и блокирующую систему с заблокированным и разблокированным положениями для блокирования захватывающего органа в ее блокированном положении с возможностью перехода из блокированного положения в разблокированное положение в верхнем положении пальцев. Раскрыты блок подъема и перемещения анода и применение органа и блока перемещения в электролизном цехе для получения алюминия электролизом расплава. Обеспечивается повышение надежности подъема и перемещения анодов алюминиевого электролизера. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 7 ил., 4 пр.

Устройство, позволяющее извлекать закорачивающие клинья при включении электролизера для производства алюминия // 2601018

Изобретение относится к устройству для извлечения закорачивающего клина, вставленного между двумя проводниками для отключения электролизера в ряду электролизеров для получения алюминия. Устройство содержит средство захвата клина и по меньшей мере один силовой цилиндр, ориентированный вертикально и содержащий корпус и поршень со штоком, причем корпус или шток жестко соединен с по меньшей мере одной горизонтальной опорной поверхностью, ориентированной книзу и расположенной с обеспечением извлечения клина, когда извлекающее устройство установлено над клином, верхняя горизонтальная поверхность каждого проводника находится на одном уровне с горизонтальной опорной поверхностью, а также со средством захвата клина для обеспечения извлечения клина посредством силового цилиндра, оказывающего противоположные усилия на проводники и на клин для их раздвигания. Обеспечивается повышение надежности и безопасности работы с возможность контролирования траектории выталкивания клиньев. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

Токоподвод для электролизёров алюминия и способ его изготовления // 2605885

Изобретение относится к токоподводу электролизера для производства алюминия и способу его изготовления. Токоподвод содержит алюминиевую штангу и стальную траверсу, соединенные биметаллическим переходником, изготовленным сваркой взрывом, при этом в биметаллическом переходнике, имеющем плоскую границу раздела сталь - алюминий, выполнено конусно-цилиндрическое отверстие в центральной области, в котором размещена стальная заклепка для усиления соединения металлов. При этом конусная часть [3] расположена в алюминиевой части переходника и по высоте совпадает с ее толщиной, а цилиндрическая - в стальной, и по высоте совпадает с ее толщиной, максимальный диаметр конусной части заклепки превышает диаметр ее цилиндрической части на 40-60%. В способ изготовления переходника включают поэтапное плакирование стали алюминием перед соединением алюминиевой штанги и стальной траверсы и выполнение со стороны стальной части по центру цилиндрического отверстия на глубину, равную ее толщине, а в алюминиевой части аксиально выполняют конусное отверстие, в полученное конусно-цилиндрическое отверстие помещают стальную заклепку, совпадающую с ним по форме и размерам, подпрессовывают и фиксируют по торцу цилиндрической части. Обеспечивается упрощение конструкции сталь-алюминиевого переходника и изготовление токоподвода с одновременным увеличением его эксплуатационной надежности, долговечности и снижение потерь электроэнергии. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Электролизер, предназначенный для применения в производстве алюминия // 2636421

Изобретение относится к электролизеру для электролитического производства алюминия. Электролизер содержит кожух с ванной электролита, имеющий нижнюю и боковую стенки, катод, установленный на нижней стенке, и средства для проведения электрического тока электролиза от одного электролизера к другому, соединенные с катодом и проходящие через боковую стенку кожуха на высоте зоны, расположенной между верхней поверхностью катода и верхним краем боковой стенки кожуха. Обеспечивается снижение тепловых потерь. 20 з.п. ф-лы, 6 ил.

Ошиновка анодная алюминиевого электролизера с обожженными анодами // 2636545

Изобретение относится к анодной ошиновке алюминиевых электролизеров с обожженными анодами при поперечном или продольном их расположении в корпусе. Ошиновка содержит шинопровод, состоящий из шин, образующих с помощью алюминиевых перемычек замкнутый контур и соединенных между собой поперечными стальными распорками, аноды, закрепленные с заданным шагом на шинах шинопровода с помощью зажимов. Шины в шинопроводе выполнены разной толщины, образуя при этом переменное сечение шинопровода по его длине с уменьшением сечения по направлению течения тока в шинопроводе, а толщина шины (b, мм) на определенной длине шинопровода, кратной шагу установленных на шинопроводе анодов, составляет: где: jcp - средняя плотность тока в шинопроводе, А/мм2; Н – высота шины, мм, Ii - сила тока, измеренная по направлению тока в сечении шины перед каждым анодом, закрепленным на данной шине, А; К - количество анодов, закрепленных на одной шине, шт.; при этом средняя плотность тока в шинопроводе составляет 0,2-0,8 А/мм2, а высота шины Н является постоянной величиной. Обеспечивается более эффективное использование токоведущих шин на электролизере, равномерное распределение тока по анодной ошиновке и снижение веса и расхода материала (алюминия) токоведущей конструкции. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Ошиновка для алюминиевых электролизеров большой мощности // 2643005

Изобретение относится к ошиновке алюминиевого электролизера большой мощности при поперечном расположении электролизеров в корпусе электролиза. Ошиновка содержит сборные и обводные катодные шины и спуски, установленные вдоль входной и выходной сторон катодного кожуха предыдущего электролизера, в которой анодная ошиновка последующего электролизера соединена с катодными шинами предыдущего электролизера посредством стояков, при этом каждый из пакетов катодных шин, огибающих торцы электролизера, передает 35-50% тока входной стороны. Ошиновка содержит ферромагнитный экран, выполненный в виде утолщенной продольной стенки катодного кожуха, размещенной между анодными стояками входной стороны электролизера и расплавом в электролизере, при этом ферромагнитный экран выполнен по высоте и длине больше проекции расплава на экран. Обеспечивается снижение негативного воздействия магнитного поля на расплав в электролизере. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Система наложения переменного тока на постоянный при электролизе // 2643158

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в медной промышленности. Техническим результатом является обеспечение процесса наложения переменного тока на постоянный ток для электровыделения и электрорафинирования меди в промышленных аккумуляторных процессах. Система наложения переменного тока на постоянный, питающий группу аккумуляторов для электровыделения или электрорафинирования меди и других продуктов, характеризуется: (а) включением индуктора, подсоединяемого между терминалами двух последовательных промежуточных аккумуляторов из группы аккумуляторов, причем функции индуктора состоят в том, чтобы выступать в качестве фильтра для переменного тока и проводника для постоянного тока; (б) включением конденсатора, подсоединяемого параллельно исходному источнику постоянного тока, причем функции конденсатора состоят в том, чтобы выступать в качестве проводника для переменного тока и фильтра для постоянного тока; и (в) включением источника переменного тока, подсоединяемого к терминалам индуктора, установленного в промежуточной точке группы аккумуляторов. 4 н.п. ф-лы, 8 ил.