Способ регулирования процесса получения алюминия в электролизере

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (и) 53233 2

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 01.12.75 (2 1) 2193834/22-92 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.11.77. Бюллетень № 44 (45) Дата опубликования описания 13.01.78 (51) М. Кл."- С 2 5С 3/06

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 669.712.72 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Э. А. Меерович и А. А. Костин (71) Заявитель Государственный научно-исследовательский энергетический институт им. Г. М. Кржижановского (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ

АЛЮМИНИЯ В ЭЛЕКТРОЛИЗЕРЕ

Изобретение относится к электролитическому получению алюминия из расплавленных сред, преимущественно в электролизерах с самообжигающимся а|иодом.

Нормальный, режим электролиза про исходит в,ванне, на боковых и торцовых стенках которых имеется настыль, предохраняющая футеровку ванны от разрушения. Отклонение теплового режима протекания процесса электролиза от нормального может привести к разрушению части настыли, обнажению футеровки и даже прорыву расплавленного металла. На этом участке повышается температура расплава («горячий» ход процесса). При

«холодном» ходе процесса в электролизе образуется черезмерно толстый слой настыли, ухудшается теплопередача к катодному кожуху, снижается эффективная площадь катода, в результате чего производительность электролизера падает.

Известен способ регулирования процесса получения алюминия в электролизере с катодом-подиной и катодными стержнями, включающий изменение электрического сопротивления при нарушении теплового режима электролиза. Согласно этому способу при падении температуры в ванне следует поднять анод, увеличить падение напряжения в электролите и тем самым увеличить выделяющееся в нем чри прохождении тока джоулево тепло; при возрастании температуры в ванне следует опустить анод, снизив межэлектродное расстояние, и уменьшить тепловыделение при прохождении тока через электролит (1).

Недостатком этого способа регулирования является то, что джоулево тепло в основном выделяется в слое электролита (так как его удельное сопротивление выше, чем у металла). Поэтому заметное воздействие этоготеп10 ла на настыль наступает после прогрева всего объема расплавленного металла, находящегося в ванне, Этот процесс протекает в тече ние нескольких часов и даже дней. Данный способ регулирования эффективен лишь на

15 той стадии,,когда нарушение теплового режима охватит весь электролизер. Од нако эти нарушения возникают в локальных областях, как правило, в утлах ванны и прилегающих торцах. Следовательно, недостатком способа

20 можно считать также отсутствие селективности при регулировании теплового режима.

Целью изобретения является повышение эффективности регулирования и увеличение срока службы электролизера.

25 Это достигается тем, что электрическое сопротивление изменяют периодическим отключением и включением катодных стержней в местах нарушения теплового режима электролиза.

30 Предусмотренное предлагаемым:способом

582332

35

50 псрподпческое отключение части катодных стержней при «горячем» ходе процесса на том участке расплавленного металла, где появятся признаки повышения температуры, приводит к тому, что катодная плотность тока в этой области снизится, а поскольку выделение джоулева тепла в металлах пропорционально квадрату силы тока (или объемная плотность теплопотерь при протекании тока в проводнике пропорциональна квадрату плотности тока), то локальный объем расплавленного металла будет охлаждаться до тех пор, пока его температура,не сравняется со средней температурой металла всей ванны. Этот процесс будет способствовать восстановлению настыли.

При подключении этой части катодных стержней к катодной ошиновке при «холодном» ходе процесса описанные явления будут протекать в обратном порядке.

Предлагаемому способу .присущи более высокая эффективность регулирования теплового режима при воздействии электротеплового источника со стороны катода, чем при воздействии со стороны анода (так как теплопроводность расплавленного металла выше теплопроводности электролита) и селективность регулирования, позволяющая изменять электротепловой режим в локальных зо нах расплава вблизи бортовой и подовой настыли. Кроме того, предлагаемый способ позволяет осуществлять регулирование режима в начальной стадии нарушения нормального хода процесса, когда оно не распространилось на всю ванну, и тем самым быстрее восстановить нормальный режим.

На фиг. 1 изображена схема электрол изера, поясняющая принцип реализации предлагаемого способа регулирования; на фиг. 2— графики изменения токовой нагрузки на катодных стержнях при отключении различного количества их.

П редложенный способ регулирования процесса электролиза может быть реализован в электролизере, содержащем вакцину 1 с расплавленным металлом 2, анодную ош иновку

3 с .регулируемыми штырями 4, .катодную ошино вку 5 с катодными стержнями 6 и катодными спусками 7. Катод ные спуски 7 выполнены разъемными и в местах разъемов установлены выключатели 8, допускающие коммутацию токов величиной до 10 кА при напряжении 30 В.

Е слп известными методами обнаружено местное повышение темпера туры расплава и соответственно снижение толщины настыли («горячий» ход ироцесса), то,посредством выключателя 8 отключают катодный стержень 6 через 1 — 2 ч, проводят контрольные замеры температуры,п обследуют состояние настыли.

Е сли 1восстановление настыли идет медленно, отключают следу ющ|ий катодный стержень.

После восстановления толщины настыли осуществляют те же операции в обратной последо.вательности.

Достигаемое в соответствии с данным способом повышение эффективности регули рования подтверждается результатами испытаний, проведенными на серийных электролвзерах

ВгАЗ и КРАЗ и иллюстрируется графиком (см. фиг. 2). По оси ординат отложены значения токов в катодных .спусках в кА, по оси абсцисс — номера стержней (на каждом борту 15 стержней). Кривая 9 обозначает,распределение тока по стержням,при нормальном режиме, когда все стержни tBBHHbI подключены к катодным шинам. Красивая 10— распределение тока при отключении одного крайнего катодного стержня от оши новки, к ривая:11 — при отключении двух стержней, ближайших к углу ванны.

Предлагаемый способ может быть также использован в системах дистанционного,регули рования реж имом ра боты электролизеров для получения алюминия, для чего снабжен системой автоматического регулирования.

Формула изобретения

Способ регулирования процесса получения алюминия в электролизе|ре с катодом-подиной и катодными стержнями,:включающий изменение электрического сопротивления при нарушении теплового режима электролиза, отл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности регулиро|вания ы увеличения срока службы электролизера, электрическое сопротивление изменяют периодическим отключением и включением катодяых стержней в местах нарушения теплового режима электролизера.

Источник и информации, принятые во в|нимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 97290, кл. С 22с1 3/12, 12,01.46.