Катодное устройство алюминиевого электролизера

 

О f1 И- С А Н И Е (п1996520

ИЗЬБРЕТЕН ИЯ

Союз Советскнх

Соцналнсткческих

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свкд-ву (22) Заявлено 10.10.80 (21) 2990517t22-02 с присоединением заявки М (51)NL. Кл.

С 25 С 3/08

Гееумрстеевкме кемктет (23) Приоритет вo девам вэевретеккй к втхрмтик

Опубликовано 15.02.83. Бюллетень № 6 (53) УДК669. .7 13.7 (088.8) Дата опубликования описания 15.02.83 " ": -- - @ 34"Д j!

Н..Н. Гордеев, М, К. Кулеш, Ю. Ф. Бочкарев и В. А.-Доукарев

Всесоюзный научно-исследовательский и прое уный институт алюминиевой, магниевой и электродной у---Ф промышленности (72) Авторы изобретения (7I ) Заявитель (54) КАТОДНОЕ УСТРОЙСТВО АЛЮМИНИЕВОГО

ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА

Изобретение относится к металлургии легких металлов, в частности к оборудованию для получения и рафинирования алюминия электролизом, а более конкретно — к катодному устройству электролизера.

Известно катодное устройство -электролизера, содержащее футерованный стальной кожух, бортовые и подовые угольные блоки и систему охлаждении, выполненную в виде кессонов, расположенных вдоль боковых стенок и днища кожуха и соединенных со средствами подвода и отвода теплоносителя (1) .

Недостатками этого устройства являются повышенные температура электролита и частота анодных эффектов и, в конечном итоге, повышенный удельный расход электроэнергии.

Наиболее близким по технической суш- zo ности и достигаемому результату к изобретению является катодное устройство, алюминиевого электролизера, содержащее футерованный стальной кожух, бортовые и

2 подовые угольные блоки и теплообменники, расположенные в футеровке боковых стен и днища. Теплообменные устройства выполнены в виде соединенных междусобой алюминиевых плит t, 2 ) .

Использование сплошных плит практически исключает возможность дифференцирования перераспределения тепла на отдельных участках боковых стен и днища. Кроме того, тепло от боковых стен передается алюминиевыми плитами к днищу, что приводит к образованию толстого горниссажа на них, а это вынуждает вести процесс электролиза на пЬвышенной о на 3-5 С температуре электролита. Все это приводит к повышению расхода электроэнергии и к снижению технико-экономических показателей процесса электролиза.

Uemь изобретения - снижение расхода электроэнергии и повышение производительности электролизера.

Поставленная цель достигается тем, что в катодном устройстве алюминиевого электролизера, содержащем футерованный

3 ADA стальной кожух, бортовые и подовые угольные блоки и теплообменники, расположенные в футеровке боковых стен и днища, теплообменники выполнены в виде изолированных друг от друга и от внешней среды элементов.

Теплообменники могут быть расположены внутри бортовых угольных блоков.

Расположение теплообменников отдельно в боковой футеровке и футеровке дни- р ща исключает перераспределение телла между ними. Тепловой поток не отводится от боковых стен, а равномерно распределяется по высоте футеровки. Температура верхней части бортовых угольных блоков в зоне электролита при этом повышается и толщина гарниссажа сокращается, что способствует увеличению ширины пробиваемой при обработке криолито-гиноземной корки. Частота анодных эффектов сокращается на 1 шт. в сутки. При равномерном распределении тепла по днищу возрастает температура периферийных участков подовых угольных блоков. Длина настылей сокращается и д снижается падение напряжения в подине электролизера на 100 мВ. Все это позволяет вести процесс электролиза при пониженной на 2-ЗоС температуре электролита. 30 . Расположение теплообменников внутри бортовых угольных блоков еше более интенсифицирует процесс теплопередачи по их высоте.

На фиг. 1 схематично. изображен фрагмент катодного устройства алюминиевого электролизера, поперечный разрез; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1;

Катодное устройство состоит из стального кожуха 1, футерованного теплоизо40 ляционным материалом 2,. внутри кожуха

1 расположены бортовые угольные блоки

3, подовые угольные блоки 4 и элементы 5 теплообменника„установленные в теплоизоляционном материале 2.

Элементы 5 теплообменника могут

45 быть выполнены.в виде отдельных металлических (например, алюминиевых) пластин или тепловых трубок.

Катодное устройство работает следующим образом.

При монтаже в теплоизоляционном материале 2 устанавливают элементы 5 теплообменника. После пуска электролизера и установления стационарного режима за счет перера:пределения тепла 55 по элементам 5 температура верхней части бортовых угольных блоков 3 достигает 700-800 С (в то время как на о

520 4 существующих электролизерах она состав— ляет 500-600 С). При этом образуется гарниссаж толщиной 80-90 см (на существующих электролизерах 100-120 см) .

Частота анодных эффектов составляет

1,5-2 шт. в сутки (на существующих электролизерах 2,5-3 шт. в сутки).

Температура периферийных участков подовых угольных блоков также за счет перераспределения тепла между ними и центральной частью достигается 600750оС (на существующих электролизерах 450-650 С). Длина настылей при этом составляет 600-700 мм (на существующих электролизерах 8001000 мм), перепад напряжения в подине 250-300 мВ (на существующих электролизерах 350-400 мВ), температура электролита 962-963 С (на сушествуюо ших электролизерах 964-965 С).

В связи с уменьшением частоты анодных эффектов и температуры электролита, среднее напряжение на электролизере .снижается на 130 мВ, .а выход по току повышается на 1%, так как например, на электролизере с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом среднее напряжение составляет 4,7 В, выход но току — 81%.

Таким образом, при более равномерном распределении тепла в футеровке катодного, устройства, происходящем за счет расположения в нем элемента 5 теплообменников, расход технологической электроэнергии постоянного тока сокращается на

600 кВт ч/т алюминия, а производительность электролизера возрастет на 1%.

Использование предлагаемого изобретения позволяет получить только за счет сокращения расхода электроэнергии экономический эффект в размере 90 тыс. руб./год на корпус электролизера.

Формула изобретения

1 ° Катодное устройство алюминиевого электролизера, содержащее футерованный стальной кожух, бортовые и подовые угольные блоки и теплообменники, расположенные в футеровке боковых стен и днища, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью снижения расхода электроэнергии и повышения производительности электролизера, теплообменники выполнены в виде изолирован%их друг от друга и от внешней среды элементов.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч аю ш е е с я тем, что теплообменники расположены внутри бортовнх угольиьас блоков.

Источники информадии, принятые во внимание при экспертизе

"9(jj) ). 0 4.1. Авторское свидетельство СССР + 77 i.l,"31 гч С 25 С 3!08 197c) 2. Патент США % 3607685, кл. 204-67, l 071.

; 1Н ИИПИ Заказ 855/4 1 Тираж 64 1 Подписное

Филиал ЛПП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4