SU985152A1 - Анодное устройство алюминиевого электролизера - Google Patents

Description

Изобретение^ относится к цветной металлургии, в частности к электролити-, :ческому производству алюминия, точнее, к конструкции анодного устройства алюминиевого' электролизера.

Известно устройство для охлаждения ⁵ жидкой анодной массы самообжигаюшегося анода алюминиевого электролизера, ν , состоящее из металлических ребер, выполненных в виде свободно закрепленных ₁₀ на кожухе секций, которые расположёны между штырями поперек анода £1}.

Однако при охлаждении поверхности жидкой части анода размеры ..неподвижного слоя застывшей массы около стёиок ₁₅ кожуха увеличиваются. Это приводит к тому, что в периферийной зоне периодически. загружаемые брикеты анодной массы не размягчаются? К стенкам кожуха перетекает углеродистая фракция, обога- м щенная пеком.

Известно также устройство, осуществляющее способ’перераспределения'тепла в объеме жидкой части анода, для ос^· ществления которого в анодную массу помещают теплопроводящие элементы, направленные от центра анода к его периферийным зонам [2].

Однако указанный способ не позволяет значительно повысить температуру верхних слоей углеродистой массы у кОжу/ ха И предотвратить их застывание.' .

Наиболее близким'к предлагаемому по технической сути является анодное устройство алюминиевого¹ электролизера с верхнем токоподводом и самообжигаюшимся анодом, содержащим штыри, стальной кожух и вертикальные в жидкую аноДную массу И ·

К недостаткам известного устройства относится то, что часть тепла, поступающего от нижних высокотемпературных слоев жидкой массы к пластине, затем передается от нее верхним периферийным слоям массы, другая же часть тепловой энергии теряется в результате теплопередачи к кожуху, и, соответственно, в окружающую среду. Одновременно проис»

4 ходит бесполезный подогрев средней зоны жидкой части анода. Следовательно, данное устройство для размягчения углеродистой массы у кожуха малоэффективно.

Таким образом, известные технические s решения не обеспечивают равномерное распределение связующего вещества по площади, анода, а эго приводит к тому, что из-за низкого конуса спекания у кожуха часто происходят течи пека под ко- ¹⁰ локольный газосборник, отмечается большая осыпаемость угольных частиц и перерасход анодной массы.

Цель изобретения - улучшение качест- ₁₅ ва периферии анода и снижение расхода углеродистого сырья.

Поставленная цель достигается тем, что в анодном устройстве алюминиевого электролизера с верхним токоподводом ί и самообжигаюшимся анодом, содержащим / штыри, стальной кожух и теплоотводящие пластины, погруженные в жидкую анодную массу, вплотную к стенкам кожуха по периметру анода установлены трехслойные теплопередающие элементы, содержащие вертикально расположенную металлическую пластину, по обе стороны которой размещена теплоизоляция, причем толщина слоя ее составляет 1/7-7 от толщины пластины, вся плоскость, обращенная к кожуху, покрыта тепло из оляци- . онным материалом, а теплоизоляция вертикальных торцовых граней пластины и плоскости, обращенной.к центру анода, выполнена только в средней зоне всех вертикальных сечений, при этом отношение размеров высот неизолированных верхней и нижней частей плоскости составляет 0,1-20.

Пластины в зависимости от места их расположения по периметру анода могут, отличаться друг от друга толщиной и размерами. Высота пластин по периметру анода различна: в углах И- торцах она больше, чем около продольных стенок кожуха, при этом пластины в углах могут быть топце, чем в любой другой зоне. Слой теплоизоляции, нанесенный на боковую грань пластины, обращенную наружу, должен располагаться вплотную к стенке кожуха, причем толщина теплоизоляционного слоя пр контуру анода может быть неодинакова, например, в углах больше, чем в середине продольных сторон. Целесообразно использовать материалы с низкой теплопроводностью, чтобы толщина слоя была сравнительно небольшой. Назначение теплоизоляции, расположенной между пластинами и кожухом, состоит в том, чтобы сократить до минимума раосеивание тепла в окружающую среду и эффективно осуществить нагрев верхней периферийной части анода. При отношении толщины слоя теплоизоляции к толщине пластины менее 1/7 существенно увеличивается количество тепла, которое теряется наружными поверхностями кожуха.

При отношении толщины слоя теплоизоляции к толщине пластины более 7 распределение коксовых частиц по площади анода становится неравномерным, под теплоизолированные пластины может перетекать углеродистая фракция, обогащенная пеком.

Теплоизоляционным материалом дополнительно покрывают среднюю зону по высоте боковой и торцовых граней пластины, соприкасающихся с жидкой анодной массой. Это позволяет защитить от нагрева среднюю зону жидкого слоя анода и. повысить температуру в его верхней зоне. При отношении высоты верхней нетеплоизолированной части к высоте нижней неизолированной части пластины менее 0,1 возможно образование твердого слоя застывшей массы около теплоизоляции. При отношении размеров высот верхней и нижней частей более 20 значительно снижается температура верхней кромки пластин, т.е. эффективность их работы. Теплопроводящие · пластины заглубляют в жидкую массу полностью или настолько, чтобы они выступали под поверхностью не более чем на 3—5 см, в противном случае существенно возрастут теплопотери выступающей частью пластин и находящаяся вблизи 'их жидкая масса может застыть.

По сравнению с известными техническими решениями изобретение обеспечивает размягчение верхних слоев массы, расположенных у кожуха, соответственно, и равномерное распределение пека по площади анода.

На фиг. 1 изображено анодное устройство, поперечный разрез; на фиг. 2 то же, вид сверху.

Устройство состоит из угольного тела анода, включающего спеченную часть 1, жидкий слой анодной массы 2 и находящегося в стальном кожухе 3; в жидкую массу 2 установлены токоподводящие штыри 4, металлические ребра 5 для охлаждения жидкой части в центральной зоне, а также вертикально рао

9&S152 положенные в массе алюминиевые плаотины 6; зазор между стенкой кожуха 3 и боковой гранью пластины 6 заполнен теплоизоляционным метериалом 7; средняя эона по высоте боковой и торновых граней пластины, соприкасающихся с жидкой анодной массой 2, покрыта теплоизоляционным слоем 8. Пластины 6 с нанесенными на их поверхность слоями теплоизоляционного материала прикреплены к кожуху 3.

При монтаже анодного узла мощного

Применение изобретения улучшит качество анода и сократит расход массы приблизительно на 14 кг/1т алюминия, а также снизит падение напряжения в элек— 5 тролизере и расход технологической электроэнергии примерно на 150 кВт₄ч/1т алюминия.

Ожидаемый экономический эффект от использования изобретения 2,43 руб/т Ц алюминия или в расчете на электролизный корпус 80 тыс. руб./год.

алюминиевого электролизера с верхним токоподводом около кожуха 3 вертикально устанавливают алюминиевые плаотины 6. Зазор между стенками кожуха и боковыми гранями пластин заполняют теплоизоляционным материалом 7, например листовым асбестом. Ширина зазора между кожухом и пластинами в уплах 30 мм, у торцовых стенок 20 мм, у продольных 10 мм. Среднюю зону по высоте боковой и торцовых граней плао· тины 6, соприкасающихся с жидкой анодной массой, покрывают теплоизоляционным²⁵ вплотную к стенкам кожуха по периметру слоем 8 толщиной 10 мм. Пластины изготавливают длиной 750 мм, высотой 500 мм.

Толщина каждой пластины в направлении от осей к углам анода возрастает и составляет: около продольных стенок кожуха 10 мм, у торцовых стенок 15 мм, в угловых зонах 2Ц мм. Высота нетеплоизолированных частей пластины составляет: в верхней зоне 15 см, в нижней · 20 см. Пластины прикрепляют к стенкам кожуха с помощью специальных крючьев (захватов).

В результате использования устройства температура верхних слоев массы вблизи кожуха повышается от 50 до 130® С, что обеспечивает равномерное распределение пека по зонам анода, приводит к ^увеличению высоты конуса спекания по периферии, сокращает количест— .

, во протеков пека в электролит, улучшает качество боковых граней анода, снижает расход углеродистой массы и технологической электроэнергии.

Claims (3)

1. (54) АНОДНОЕ УСТРОЙСТВО АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА Изобретение относитс  к цветной металлургии, в частности к электролит ; ческому производству алюмини , точнее, к конструкции анодного устройства алк. минвевого электролизера. Известно устройство дл  охлаждени  жидкой анодной массы самообжих ющегос  анода алюминиевого электролизера, состо щее из металлических ребер, выполненных в виде свободно закрепленных на кожухе секций, которые расноложёны между штыр ми поперек анода JY}. Однако при охлаждении поверхности жидкой части анода размеры ..;неподвижного сло  застывшей массы около стенок кожутш увеличиваютс . Это приводит к тому, что в периферийной зоне периодиче ски, загружаемые брикеты анодной маосы не {изм гчаюто К стенкам кожуха перетекает углеродиста  фракци , обого щенна  пеком. Известно также устройство, ocyraeciw вл ющее способ перераспределени  тепла в объеме жидкой части анода, дл  осуществлени  которого в анодную массу помешают тешгапровод щие элементы, ваправпенные от центра анопа к его ц риферийцым зонам . Однако указанный способ не позвол ет значительно повысить температуру верхних с оей углеродистой массы у кОжу/ ха и П|эедотвратить -их застывание. Наиболее близкимк предлагаемому по технической сути  вл етс  анодное устройство алюминиевого электропшера с верхнем токоподводом и самообж гах швмс  анодом, содержащим штыри, ста ь- ной кожух и вертикальные в жидкую аноД ную массу {д|. К недостаткам известного устройства относитс  то/ Что часть тепла, поступающего от нижних высокотемпературных слоев жидкой массы к шшстине, затем передаетс  от нее верхним периферийным сло м массы, друга  же часть тепловой энергии тер етс  Б результ ате теплопередачи к кожуху, и, соответственно, в окружающую среду. Одновременно происг 3s ходит бесполезный подоггюв средней золы жидкой части анода. Следовательно, данное устройство дл  разм гчени  углеродистой массы у кожуха .малоэффективно Таким образом, известные технически решени  не обеспечивают равномерное распределение св з5пющего вещества по площади, анода, а это приводит к тому, что из-за низкого конуса спекани  у кожуха часто происход т течи пека под колокольный газосборник, отмечаетс  бодь ша  осыпаемость угольных частиц и пере расход анодной массы. Цель изобретени  - улучшение качества периферии анода и снижение расхода углеродистого сырь . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в анодном устройстве алюминиевого электролизера с верхним токоподводом и самообжигаюшимс  анодом, содержащим штыри, стальной кожух и теплоотвод щие пластины, погруженные в жидкую анодную массу, вплотную к стенкам кожуха по периметру анода установлены трехслойные теплопередающие элементы, содержащие вертикально расположенную металлическую пластину, по обе стороны которой размещена теплоизол ци , причем толщина сло  ее составл ет 1/7-7 от толщины пластины, вс  плоскость, обращенна  к кожуху, покрыта теплоизол ционным материалом, а тешюизол ци  вертикальных торцовых граней пластины и плоскости, обращенной.к центру анода, выполнена только в средней зоне всех вертикалыЫх сечений, при этом отношение . размеров высот неизолированных верхней и нижней частей плоскости составл ет 0,1-20. Пластины в зависимости от места их расположени  по периметру анода могут отличатьс  друг от друга толщиной и размерами. Высота пластин по периметру анода различна: в углах И-торцах она больше, чем около продольных стенок кожуха, при этом пластины в углах могут быть толце, чем в любой другой зон Слой теплоизол ции, нанесенный на боковую грань пластины, обращенную наружу, должен расш лагатьс  вплотную к стенке кожуха, причем толщина теплоизол ционного сло  пр контуру анода может быть неодинакова, например, в углах больше, чем в середине продольных сторон. Целе сообразно использовать материалы с ниэ кой теплопроводностью, чтобы толщина сло  была сравнительно небо%шой. Назначение теплоизол ции, расположеннйй u между пластинами и кожухом, состоит в том, чтобы сократить до минимума раосживание тепла в окружающую среду и эффективно осуществить нагрев верхней периферийной части анода. При отношении толщины сло  теплоизол ции к толщине пластины менее 1/7 существенно увеличиваетс  количество тепла, которое тер етс  наружными поверхност ми кожуХа . При отношении толщины сло  теплоизол ции к толщине пластины более 7 распределение коксовых частиц по площади анода становитс  неравномерным, под теплоизолированные пластины может п&ретекать углеродиста  фракци , обогащенна  пеком. Теплоизол ционным материалом дополнительно покрывают среднюю зону по высоте боковой и торцовых граней пластины, соприкасающихс  с жидкой анодной массой. Это позвол ет защитить от нагрева среднюю зону жидкого сло  анода и. повысить температуру в его верхней зоне. При отношении высоты верхней нетеплоизолированной части к высоте нижней неизолированной части пластины менее О,1 возможно образование твердого сло  застывшей массы около теплоизол ции. При отношении размеров высот верхней и нижней частей более 20 значительно снижаетс  температура верхней кромки пластин , т.е. эффективность их работы. Те№лопровод щие . пластины заглубл ют в жидкую массу полностью или настолько, чтобы они выступали под поверхностью не .более чем на 3-5 см, в противном случае существенно возрастут теплопотери выступающей частью пластин и наход ща с  вблизи их жидка  масса может застыть. По сравнению с известными техническими решени ми изобретение обеспечивает разм гчение верхних слоев массы, расположенных у кожуха, соответственно, и равномерное распределение пека по площади анода. На фиг. 1 изображено анодное устройство , поперечный разрез; на фиг. 2 - то же, вид сверху. Устройство состоит аз угольного т&ла анода, включающего спеченную часть 1, жидкий слой анодной массы 2 и наход щегос  в сталь-ном кожухе 3; в жидкую массу 2 установлены токоподвод щие штыри 4, металлические ребра 5 дл охлаждени  жидкой части в центральной зоне, а также вертикально расы положенные в массе алюминиевые пластины 6; зазор между стенкой кожуха 3 и бсжовой гранью пластины 6 заполнен тепловзол 1щонным метериалом 7; средн   зона по высоте боковой и тор цовых граней пластины, соприкасающихс  с жидкой анодной массой 2, покрыта теш1оизол ционнь1м cnos 8. Пластины б с нанесенными на их поверхность сло ми теплоюол ционного материала прикреплены к кожуху 3. При монтаже анодного узла мощного алкминиевого электролизера с верхним токоподводом около кожуха 3 вертикально устанавливают алюминиевые плао тины 6. Зазор между стенками кожуха и боковыми гран ми пластин заполн ют теплоизол ционным материалом 7, например листовым асбестом. Ширина зазора между кожухом и пластинами в урлак 30 мм, у торцовых стенок 2О мм, у продольных 10 мм. Среднюю зону по высоте боковой и торцовых граней пластины 6, соприкасающихс  с жидкой анод ной массой, покрывают теплоизол ционны слоем 8 толщиной 10 мм. Пластины изготавливают длиной 750 мм, высотой 5ОО мм. Толщина каждой пластины в направл& нии от осей к углам анода возрастает и составл ет: около продольных стенок кожуха 10 мм, у торцовых стенок 15ш в угловых зонах 2Ц мм. Высота нетепло изолированных частей пластины составл  ет: в верхней зоне 15 см, в нижней 20 -см. Пластины прикрепл ют к стенкам кожуха с помощью специальных крючьев (захватов). В результате использовани  устройства температура верхних слоев массы вблизи кожуха поныщаетс  от 50 до , что обеспечивает равномерное распределение пека по зонам анода, приводит к .-.-увеличеншо высоты конуса сп&канй  по периферии, сокращает количест- во протеков пека в электролит, улучшает качество боковых граней анода, снижает расход углеродистой массы и технологической электроэнергии. 5Й6 Применение изобретени  улучшит качество анода и сократит расход массы приблизительно на 14 кг/1 т алюмини , а также снизит падение напр жени  в элек- тролизере и расход технологической электроэнерпга примерно на 150 кВт,ч/1т алюмини . Ожидаемый экономический эффект от использовани  изобретени  2,43 руб/т алюмини  или в расчете на электролизный корпус 8О тыс. руб./год. Формула изобретени  Анодное устройство алюминиевого электролизера с верхним токоподводом и самообжагающимс  анодом, содержащим штыри, стальной кожух и металлические теплоотвод щие .пластины, погруженные в жидкую анодную массу, о тл и ч а ю щ е е с   тем, что, с пелью улучшени  качества периферии анода и снижени  расхода углеродистого , вплотную к стенкам кожуха по периметру анода установлены трехслойные теплопередающие элементы, содержащие ве{ тикально расположенную металлическую пластину, по обе стороны которой ра мещена теплоизол ци , причем толщина сло  ее составл ет 1/7-7 от толщины пластины, вс  плоскость, обращенна  к кожуху, покрыта теплоизол ционным материалом , а теплоизол ци  вертикальных торцовых граней пластины и плоскости, обращенной к центру анода выполнена только в средней зоне всех вертикальных сечений, при этом отношение размеpoB высот неизолированный верхней и нижней частей плоскости составл ет 0,1- 20. Испочники информации, прин тые во внимание При экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 2О3921, кл. С 25 С ЗДО, 1967.
2. 2. Авторское свидетельство СССР № 63864О, кл. С 25 С 3/1О. 1976.
3. 3. Авторское свидетельство СССР № 268663, кл. С 25 С 3/10, 1968.

   в

   Сриг.1

   Z

   5

   фае..2