Способ укрытия анодного массива

Изобретение относится к способу укрытия анодного массива при производстве алюминия электролитическим способом в алюминиевом электролизере. Способ включает загрузку криолит-глиноземной шихты, состоящей из смеси дробленого электролита и глинозема, на поверхность анодного массива в два слоя, при этом загружают первый слой толщиной 5-10 см в виде криолит-глиноземной шихты, второй слой толщиной 3-5 см в виде глинозема, загружают на корку спеченной криолит-глиноземной шихты через 1-1,5 часа после загрузки первого слоя. Обеспечиваются низкие потери тепла от поверхности укрытия, надежная защита анода от окисления, снижение операционных затрат, связанных с подготовкой укрывного материала, снижение времени образования прочной корки, защищающей анод от окисления.

 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству алюминия электролитическим способом, направлено на уменьшение скорости окисления угольной части анода и снижение потерь тепла через верх укрытия, сокращение затрат, связанных с подготовкой укрывного материала, и может быть использовано в электролизерах с предварительно обожженным анодом.

Известен способ эксплуатации электролизера с обожженными анодами, где с целью уменьшения скорости окисления анода и потерь тепла электролизером анодный массив укрывается глиноземом. Толщина слоя глинозема на корке электролита составляет 14-16 см и на аноде 7-8 см [Патент США №3756929, кл. 204-67, 1971 г.].

Недостаток способа: повышенная скорость окисления анода вследствие высокой газопроницаемости глинозема, порядка 9 нПм и низкая теплопроводность глинозема, порядка 0,14 Вт/м·К, что влечет за собой риск нарушения теплового баланса электролизера.

Известен способ укрытия обожженного анода слоем криолит-глиноземной шихты (КГШ), представленной смесью дробленого электролита и глинозема в соотношениях: дробленый электролит - до 80% масс., глинозем - до 50% масс. [Jose Eduardo M. Blasques, Guilherme Ε. da Mota, Giancarlo De Gregoriis. The importance of cover stability and cover practice on cell stability and performance // 9th Australasian Aluminium Smelting Technology Conference and Workshop, 2007, p. 13].

Недостатки способа - увеличенный теплоотвод через поверхность укрытия, достигающий 5-6 кВт/м2, и необходимость дополнительных энергозатрат электролизером для компенсации тепловых потерь.

Как правило, в состав криолит-глиноземной шихты входит до 50% масс. глинозема Al2O3, от 8 до 12% масс. фторида алюминия AlF3, от 5 до 12% масс. хиолита Na5Al3F14, от 10 до 20% масс. криолита Na3AlF6. При загрузке криолит-глиноземной шихты на поверхность анодного массива входящий в ее состав глинозем пропитывается парами электролита, а фтористые соли при нагреве до 700°C начинают плавиться, образуя, таким образом, прочную корку. Как правило, корка образуется в течение 2-3 часов, и время ее образования зависит от толщины слоя загружаемой криолит-глиноземной шихты и скорости движения в ней изотерм 6000-7000°С, при этом обычная толщина слоя загружаемой КГШ составляет 8-15 см, а ее удельный расход колеблется в пределах 350-500 кг/т Al.

Целью заявляемого способа является снижение тепловых потерь через поверхность укрытия и обеспечение надежной защиты анода от окисления, сокращение расхода криолит-глиноземной шихты, используемой для укрытия анодного массива, уменьшение времени образования прочной корки на поверхности загружаемой КГШ.

Достигается это тем, что способ укрытия анодного массива, включающий загрузку криолит-глиноземной шихты, состоящей из смеси дробленого электролита и глинозема, на поверхность анодного массива, согласно изобретению поверхность анодного массива укрывают в два слоя, при этом первый слой толщиной 5-10 см в виде криолит-глиноземной шихты, второй слой толщиной 3-5 см в виде глинозема, загружаемый на корку спеченной криолит-глиноземной шихты через 1-1,5 часа после загрузки первого слоя.

Укрытие анодного массива согласно заявляемому способу осуществляют следующим образом.

При загрузке криолит-глиноземной шихты на поверхность анодного массива входящий в ее состав глинозем пропитывается парами электролита, а фтористые соли при нагреве до 700°C начинают плавиться, образуя, таким образом, прочную корку.

На поверхность анодного массива наносят слой криолит-глиноземной шихты толщиной 5-10 см. При такой толщине слоя, по мере его пропитки парами электролита и нагрева до 700°C, время образования прочной корки с низкой газопроницаемостью, от 0,02 до 0,04 нПм, составляет 1-1,5 часа. Однако теплопроводность корки может достигать 1,5-1,6 Вт/м·К, что сопровождается высокими потерями электролизером тепла через верх укрытия. С целью предотвращения этих потерь на поверхность спеченной корки первого слоя наносится второй слой глинозема толщиной от 3 до 5 см.

Пределы толщины слоев криолит-глиноземной шихты и глинозема объясняются различной теплопроводностью анодов, колеблющейся в пределах от 2 до 5 Вт/м·К [Raymond С. Perruchoud, Markus W. Meier, Werner K. Fischer and Wolfgang H.P. Schmidt-Hatting. Anode properties, cover materials and cell operation // Light Metals. - 2001. - pp. 695-700], а также различной теплопроводностью спеченных корок, колеблющейся от 0,8 до 1,6 Вт/м·К [Siegfried Wilkening, Pierre Reny, Brian Murphy. Anode cover material and bath ltvel control // Light Metals. - 2005, pp. 367-372].

Например, удельные потери тепла от поверхности укрытия толщиной 6 см анода, теплопроводность которого равна 3 Вт/м·К, составляет 5,4 кВт/м2. Удельные потери тепла от поверхности укрытия толщиной 6 см анода, теплопроводность которого равна 4 Вт/м·К, возрастают в среднем на 6 кВт/м2. Компенсировать рост этих потерь возможно увеличением толщины слоя укрытия на 2 см.

Использование для укрытия анодного массива только криолит-глиноземной шихты увеличивает операционные затраты, связанные с дроблением электролита, разделением дробленого материала на фракции, его дозированием и смешиванием с глиноземом.

Таким образом, применение двухслойного укрытия обеспечивает низкие потери тепла от поверхности укрытия, надежную защиту анода от окисления, снижение операционных затрат, связанных с подготовкой укрывного материала, снижение времени образования прочной корки, защищающей анод от окисления.

Способ укрытия анодного массива, включающий загрузку криолит-глиноземной шихты, состоящей из смеси дробленого электролита и глинозема, на поверхность анодного массива, отличающийся тем, что поверхность анодного массива укрывают в два слоя, при этом загружают первый слой толщиной 5-10 см в виде криолит-глиноземной шихты, а второй слой толщиной 3-5 см в виде глинозема загружают на корку спеченной криолит-глиноземной шихты через 1-1,5 часа после загрузки первого слоя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройству чистки фланцевого листа алюминиевого электролизера от застывшего электролита, размещенного на самоходной машине для технологической обработки электролизеров для производства алюминия.

Изобретение относится к машине обслуживания серии электролизеров для производства алюминия электролизом расплава. Машина содержит мостовой кран, поступательно перемещающийся над упомянутыми электролизерами, инструментальную тележку, на которой закреплен обслуживающий модуль, содержащий инструменты, лебедку для выливки, жестко соединенную с мостовым краном и предназначенную для захватывания и позиционирования вблизи электролизера системы выливки, содержащей разливочный ковш, заборную трубу и устройство разрежения, автономное устройство для генерирования сжатого воздуха, содержащее первый компрессор для обеспечения расхода сжатого воздуха, равного минимальному расходу воздуха, необходимому для других операций, чем выливка, и один второй компрессор, установленный так, что при работе одновременно с упомянутым первым компрессором этот комплект обеспечивает расход сжатого воздуха, равный минимальному расходу воздуха, необходимому во время выливки.

Изобретение относится к многослойному катодному блоку электролизера для получения алюминия. Многослойный катодный блок имеет по меньшей мере поверхностный слой с коэффициентом расширения поверхности и второй слой со вторым коэффициентом расширения.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству алюминия электролизом, а именно к электролизерам с обожженными анодами. .

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к получению алюминия в электролизерах с предварительно обожженными анодами, и может быть применено для охлаждения анодных огарков.

Изобретение относится к устройству манипулирования крышками электролизера для производства алюминия электролизом в расплаве. .

Изобретение относится к способу замены анода в электролизере по производству алюминия электролизом в расплаве, при котором используют по меньшей мере один инструмент манипулирования анодом, содержащий орган позиционирования и орган захвата, при этом во время выполнения операций замены определенного израсходованного анода на заменяющий анод определяют положение заменяющего анода на основе определенной совокупности измерений положения фиксированной точки РО, располагающейся на по меньшей мере одном инструменте манипулирования анодом, по отношению к определенной совокупности контрольных точек Р, располагающихся на определенных объектах, отдельных от этого инструмента манипулирования анодом.

Изобретение относится к металлургии алюминия электролизом расплавленных солей, в частности к способу крепления ребер охлаждения на катодный кожух алюминиевого электролизера.

Изобретение относится к цветной металлургии, к электролитическому получению алюминия из расплавленных солей, а именно к укрытиям прианодного пространства на электролизерах с верхним токоподводом.

Изобретение относится к способу замены анода электролизера по производству алюминия электролизом в расплаве, включающего в себя множество анодов. .
Наверх