Способ регулирования теплового режима алюминиевого электролизера

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОв СКОМУ СВ ТИЛЬСТВУ

<о8550?9 (63 ) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 211179 (21) 2841677/22-02 с присоединением заявки М (5t)pA. Кл З

С 25 С 3/06

Государствеииый иомитет

СССР

Ао делам изобретеиий и открытий (23) Приоритет (53) УДК 889.71,7. (088. 8) Опубликовано 150881. Бюллетень М

Дата опубликования описания 150881 алюминиевой, магниевой и электродной промышленности (54 ) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА

AJIl0MHHHEB0I 0 ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА

Изобретение относится к алюминиевой промыленности, в частности к технологии получения алюминия электролизом, и может быть использовано для регулирования теплЬвого режима, который зависит от длительности периода времени работы электролизера.

В футеровку катодного устройства алюминиевого электролизера внедряется натрий и проникают фтористые соли, глинозем, металл. В связи с этим в зависимости от продолжительности эксплуатации его (особенно в течение первых 1,0-1,5 лет), теп-. лопроводность футеровочных материалов и тепловые потери наружными поверхностями катода возрастают. Сущность неуправляемых (самопроизвольных) изменений теплового режима электролизера состоит в том, что по мере увеличения продолжительности его работы растет толщина гарни-. сажей, настылей, "коржей" и слоя осадка глинозема на подине, соответственно частично возрастает термическое сопротивление тепловым потокам от расплава к стенкам и за счет этого теплопотери повнмаются в и::.ньшей степени. Одновр . моннэ увеличивается количество тепла, выделяемого в электролизере, главным образом в результате роста частоты анодных эффектов. Отмеченные факторы приводят к дестабилизации технологического режима, т.е. к частым и значительным отклонениям от номинальных параметров, а иногда и к затяжным нарушениям технологии, сопровождающимся повышением температуры электролита . Из-за этого заметно снижаются технико-экономические показатели процесса. Так, например, при сравнении показателей по истечении б-и и 48-и мес от момента пуска электролизера выход по току снижается более чем на 2Ъ. Значительно увеличиваются расходные коэффициенты по сырью и электроэнергии.

Однако из-за отсутствия эффективного, надежного способа регулирования все изменения теплового режима промышленного электролизера, обусловленные пропиткой футеровки компонентами расплава, протекают свмопроиэвольно, т.е. без вмешательства обслуживающего персонала и, следовате.льно, со значительными потерями кл.тодного алюминия, сырья и злектрс.—

ЗО энергии.

855079

Нежелательные изменения теплового режима можно устранить регулированием термического сопротивления стенок катода или изменением интенсивности отвода тепла с помощью теплоносителей (1 ). Для осуществления указанных технических решений требуются значительные затраты труда, материалов и электроэнергии.

На практике в зависимости от температуры окружающего воздуха, технологического режима и конструкции электролизера поступление тепловой энергии регулируется изменением рабочего напряжения (междуполюсного расстояния) и силы тока (2).

Однако существующие методы не мо- 15 гут быть использованы для систематического постепенного повышения прихода тепла при эксплуатации ванны по следующим причинам.

Практически все серийные электро- щ лизеры, расположенные в одном или двух корпусах, работают с различными периодами времени с момента их пуска, следовательно, увеличение серийной токовой нагрузки по отношению к номинальной, в целом приводит не к улучшению, а к ухудшению технологического состояния.

Возможно использование подпитывающих агрегатов, специально приспособленных для каждого элентроли- ® зера, но экономически это невыгодно.

Наиболее близким к предлагаемому является способ регулирования теплового режима электролизера, цель которого — повышение выхода по току и снижение числа анодных эффектов (3).

Однако осуществить эффективное управление тепловым режимом путем изменения межэлектродного зазора практически невозможно, так как для ф) каждой ванны необходимо (например еженедельно) устанавливать с достаточной степенью точности очень сложную зависимость рабочего напряжения от ряда технологических факторов.

На алюминиевых заводах нашей страны рабочее напряжение на электролизерах устанавливают и поддерживают на основании визуальной оценки, которую дает обслуживающий персонал, исходя из своего производственного опыта. В имеющихся на заводах технических материалах (инструкциях, отчетах и т.п.) и публикациях нет расчетных формул или графиков, по 55 которым в каждом конкретном случае можно определить зависимость рабочего напряжения от всего комплекса конструктивных и технологических параметров. 40

Целью изобретения является сниже ние частоты возникновения анодных эффектов и стабилизация величины и формы рабочего пространства. 65

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу регулирования теплового режима электролизера дополнительно повышают электрическое сопротивление межэлектродного зазора в соответствии с длительностью его эксплуатации на величины, рассчитываемые по формуле

Ь — 1 2 07 834,44 + 1512,17 х где ьй — значение приращения электрического сопротивления межэлектродного зазора, Ом }0 8

C — длительность периода времени эксплуатации электролизера от пуска до момента повышения электросопротивления, мес.

Способ осуществляют следующим образом, Еженедельно или ежемесячно в предлагаемую формулу подставляется значение длительности периода времени эксплуатации каждого серийного электролизера и рассчитывается приращение электрического сопротивления межэлектродного зазора. Затем по имеющимся в технологических инструкциях и литературных источниках зависимостям изменяют один или одновременно несколько из перечисленных технологических параметров: содержание в электролите добавок солей

Са, Мд, Li и т.п.; криолитовое отношение, междуполюсное расстояние и уровень электролита на величины, обеспечивающие в данный момент приращение электросопротивления межэлектродного зазора, значение которого получено расчетным путем.

Пример . Для электролизера с верхним токоподводом, проработавшего 6 мес с момента его пуска, рассчитывается приращение электросопротивления межэлектродного зазора

834,44 1512,17

ЬК,О

-8

5" 10 Ом.

Согласно полученному результату расчета повышают электрическое сопротивление межэлектродного зазора. Для этого уменьшают уровень электролита на 5 см и увеличивают межполюсное расстояние на 0,14 см.

Использование предлагаемого спосо6а регулирования теплового режима электролизера обеспечивает по сравнению с известным следующие преимущества: стабилизируется величина и форма рабочего пространства, снижается частота возникновения анодных эффектов, что позволяет значительно улучшить его технологическое состояние в целом.

855079

Формула изобретения

d8 = 182,87

834,44 1812,77 à à —.

Составитель Н. Коробова

Редактор M. Петрова ТехредМ.Рейвес Корректор М.Демчик

6844/40 Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Заказ

Филиал PtIII "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

Способ регулирования теплового режима алюминиевого электролизера путем увеличения или уменьшения .межэлектродного зазора, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью стабилизации величины и форм рабочего пространства и снижения частоты возникновения анодных эффектов, дополнительно повышают электрическое сопротивление межэлектродного зазора в соответствии с длительностью эксплуатации электролизера на величину, рассчитанную по формуле: где h R — значение приращения электрического сопротивления межэлектродного зазора, Ом.10 длительность периода време5 ни эксплуатации электролизера от пуска до момента повышения электросопротивления, мес.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 337429, кл. С 25 С 3/08, 1970.

2. Справочник металлурга по цветным металлам. Производство алюминия.

"Металлургия", 1971, с. 282-285.

3. Патент Швейцарии 9 614913, кл. С 25 С 3/20, опублик. 1972.