PL43012B1 - - Google Patents

Description

Wynalazek stanowi wynik badan Paul Mo¬ rela i Georges Yelnika i dotyczy nowego typu anod do elektrolizerów.Elektrolizery zwlaszcza takie, przez które przeplywa prad o natezeniu dziesiatków tysie¬ cy amperów, jak np. elektrolizery stosowane do produkcji aluminium metalicznego, sa zaopa¬ trzone w anody z czystego wegla, które ulega¬ ja zuzywaniu sie podczas procesu elektrolitycz¬ nego. W ciagu wielu lat stosowano jako anody bloki weglowe o lepiszczu smolowym, wypra¬ zone uprzednio w wysokiej temperaturze, w specjalnych piecach. Anody takie o zmniejszo¬ nych wymiarach musialy byc czesto wymienia¬ ne i nie mogly byc calkowicie zuzyte z powo¬ du przymocowanych do nich zacisków dopro¬ wadzajacych prad. W zwiazku z tym trzeba bylo uzywac na nowo pozostalosc anod starych, zawsze czesciowo zanieczyszczonych.Od trzydziestu lat stosuje sie juz anody cia¬ gle typu Sóderberga, nie posiadajace wyzej wymienionych wad, do produkcji metaliczne¬ go aluminium w wannach elektrolitycznych.Mieszanine sproszkowanego wegla i smoly wle¬ wa sie w surowym stanie do oslony metalowej a otrzymane anody poddaje sie spiekaniu za pomoca energii cieplnej z samego elektrolize- ra, co pozwala na wyeliminowanie konieczno¬ sci stosowania specjalnych pieców prazalni- czych.Jednak aby otrzymac anody typu Sóderber¬ ga dobrej jakosci, konieczne jest stosowanie stosunkowo wysokiej zawartosci smoly, rzedu 30%. Koniecznosc umieszczania pasty wewnatrz oslony metalowej podwyzsza koszty wykonania elektrolizera. Wreszcie, przy umieszczaniu za¬ cisków doprowadzajacych prad na czesciach bocznych anod oslona metalowa zostaje wzmóc-niona za pomoca ram obchwytujacych, które powinny byc zdemontowane przy zblizaniu sie do kapieli i podniesione wyzej do górnej ano¬ dy, co utrudnia prace i podraza produkcje.Ostatnio byly przeprowadzane badania w kierunku otrzymania anod ciaglych, wykona¬ nych z elementów uprzednio wyprazonych, na¬ lozonych na siebie i sklejonych wzajemnie wzdluz ich powierzchni poziomych, przy uzy¬ ciu specjalnej pasty. Dla wielkich pradów ele¬ ktrycznych nalezy uzyc kilka takich anod, po¬ zostawiajac pierwsza miedzy nimi. Niemozliwe sie przez to staje kontrolowanie elektrolizera w taki sam latwy sposób, jak to ma miejsce przy stosowaniu pojedynczej ciaglej anody ty¬ pu Sóderberga. Z drugiej zas strony powstaje ryzyko spalania sie bocznych powierzchni sa¬ siednich anod. Potrzebne sa piece do wypraza¬ nia takich anod.Wynalazek dotyczy nowego typu anody cia¬ glej do elektrolizerów, posiadajacej zalety zna¬ nych juz anod, a nie wykazujacej ich wad.Anoda wedlug wynalazku jest wykonana z niewyprazonych bloków, ulozonych w postaci stosu tak, aby tworzyly pojedyncza anode, przy czym procentowa zawartosc paku jest dobrana tak, aby niewyprazona anoda, nie posiadajaca zadnej oslony, byla wyprazona sukcesywnie bez niebezpieczenstwa deformacji w miare zbli¬ zania sie jej elementów do kapieli.Zgodnie z najkorzystniejszym wykonaniem wynalazku zawartosc procentowa paku w ele¬ mentach anody jest taka, aby niewyprazone bloki byly przyklejane jeden do drugiego nie tylko wzdluz ich powierzchni, lecz równiez wzdluz ich wszystkich powierzchni stykowych, bez koniecznosci stosowania specjalnej kon¬ strukcji obchwytujacej.Jesli niewyprazone bloki nie sklejaja sie sa¬ me, to mozliwe jest uzyskanie tego przez po¬ wlekanie ich powierzchni stykowych nieduza iloscia goracego cieklego paku.Zawartosc procentowa paku w mieszaninie stosowanej do wyrobu takich bloków surowych, stanowiacych elementy anody, zmienia sie we¬ dlug wynalazku, w zaleznosci od wielkosci ziarn zuzytego proszku weglowego, rodzaju we¬ gla i sposobu wykonywania surowych bloków.Zawartosc procentowa paku waha sie w gra¬ nicach miedzy okolo 17% i okolo 23% calkowi¬ tego ciezaru pasty weglowej, lecz wyzej wy¬ mienione zawartosci procentowe sa podane tyl¬ ko, tytulem przykladu, i nie powinny byc uwa¬ zane za graniczne dla wynalazku.Surowe bloki majace po zebraniu razem tworzyc anode, bedaca przedmiotem wynalaz¬ ku, moga byc wykonane w dowolny znany spo¬ sób, a wiec przez prasowanie, wyciskanie, wi¬ browanie, ubijanie a nawet przez kombinacje srodków ubijajacych z wibracyjnymi.Wymiary bloków moga zmieniac sie w zna¬ cznych granicach, lecz w wykonaniu, które mo¬ ze byc uwazane za najlepsze, dlugosc bloków elementarnych moze byc dobrana jako równa szerokosci gotowej anody. Dlugosc taka moze osiagnac 1 — 1,50 m, o ile anoda ma byc zasto¬ sowana w elektrolizerze redukcyjnym o bardzo duzym natezeniu pradu.Jest korzystne, aby kazdy blok elementarny posiadal jeden albo wiecej zacisków doprowa¬ dzajacych prad, np. w postaci pretów stalo¬ wych, które moga byc umieszczone w blokach podczas procesu ubijania lub wibrowania albo wsuniete do poprzednio wykonanych otworów po wykonaniu bloków.Na rysunkach podano przedmiot wynalazku jedynie jako ilustracje, nie ograniczajac go w zadnym razie; beda one pomocne do lepszego zrozumienia idei wynalazku.Fig. 1 przedstawia elektrolizer, jako calosc z jego anoda i z zaciskami, doprowadzajacymi prad do niej, przedstawiony w widoku z przo¬ du w przekroju poprzecznym, fig. 2 — elektro¬ lizer w przekroju podluznym; pokazano tylko zaciski doprowadzajace prad do bloków lewej linii. Sa one podobnie umieszczone na wszyst¬ kich pozostalych liniach. Bloki elementarne po¬ siadaja przekrój prostokatny i sa zgrupowane tak, aby tworzyly anode w regularne kwadra¬ ty. Fig. 3 i 4 przedstawiaja niektóre inne spo¬ soby grupowania bloków posiadajacych w za¬ sadzie ten sam ksztalt jak na fig. 2, fig. 5 — przedstawia bloki posiadajace przekrój w po¬ staci szesciokata, a fig. 6 — inny rodzaj blo¬ ków, które moga byc zgrupowane równiez tak, aby tworzyly anode bedaca przedmiotem wy¬ nalazku.Na rysunku cyfra 1 oznacza tygiel elektroli¬ zera, cyfra 2 — warstwe stopionego elektrolitu, cyfra 3 — roztopiony metal pod ta warstwa, cyfra 4 — niewyprazone bloki elementarne, których polaczenie wzajemne tworzy anode, a cyfra 5 — prety stalowe, sluzace jako zaciski doprowadzajace prad do bloków. Jakkolwiek na rysunku przedstawiono dwa lub cztery pre¬ ty na kazdy blok elementarny, to jednak licz¬ ba takich pretów moze byc rózna.Jak we wszystkich anodach ciaglych prety 5 sa usuwane, gdy zuzycie anody jest tak duze, ze moga one dotykac do kapieli 2. — 2 —: Jak widac z powyzszego, anoda ciagla we¬ dlug wynalazku posiada duzo zalet: jest ona prazona przy uzyciu energii cieplnej strat ele- ktrolizera, przez co eliminuje sie specjalne pie¬ ce prazalnicze. Stosowana procentowa zawar¬ tosc paku umozliwia wyprazanie anody bez narazania jej na szkodliwe odksztalcania, umo¬ zliwiajac przez to wyeliminowanie oslony i ram ruchomych, stosowanych przy anodzie typu Soderberga.Tego rodzaju rózne ulepszenia pozwalaja na znaczne obnizenie kosztów produkcji. Pojedyn¬ cza anoda moze byc wykonana przez proste sklejanie razem bloków elementarnych, ulozo¬ nych jeden na drugim lub zachodzacym jeden na drugi, dajac w wyniku o wiele latwiejsza kontrole. Zaciski doprowadzajace prad moga byc umieszczone na bokach anody i usuniete przy jej nizszym polozeniu, poniewaz nie istnie¬ je przeszkoda w postaci ram, jak to ma miej¬ sce w anodach typu Soderberga. Wynik jest taki, ze sredni spadek napiecia w anodzie jest mniejszy, co daje w konsekwencji lepsza spra¬ wnosc.W celu zabezpieczenia zewnetrznej powierzch¬ ni anody przed spalaniem sie w powietrzu, przy jej wejsciu do strefy goracej, natryskuje sie zewnetrzna powierzchnie anody aluminium.Przytoczono nizej przyklady, które w zadnym przypadku nie ograniczaja zakresu wynalazku, a umozliwiaja jedynie lepsze jego zrozumienie.Przyklad 1. Wzieto 8150 kg proszku wy¬ prazonego koksu naftowego, posiadajacego cie¬ zar wlasciwy 1,98 i procentowa zawartosc ziarn, zaleznie od wielkosci jak podano w ponizszej tabeli: Wielkosc oczek sita w mm 15 mm 5,54 mm 3,33 mm 1,70 mm 0,83 mm 15% 7% ll«/o 12% 10% 0,36 mm 0,16 mm 0,089 mm 10% 10% 25°/o zostaja dokladnie wymieszane z 1850 kg paku, posiadajacego nastepujace wlasciwosci: temperatura zmiekczania — 82° C pozostalosc koksowa — 52 % nierozpuszczalny w benzynie i roz¬ puszczalny w zywicach olejów antracenowych — 24,4% pozostalosc koksowa powyzszych zywic — 91,3% Mieszanie odbywa sie w temperaturze 150° C.Dla wykonania kazdego elementu anody na¬ lezy doprowadzic okolo 384 kg pasty do formy prostokatnej o dlugosci 1,20 m, szerokosci 0,50 nr i wysokosci 0,40 m, która zostaje umocowa¬ na na plycie cisnieniowej wibratora.Po ukonczeniu procesu wibracyjnego otrzy¬ muje sie surowy element anodowy o dlugosci 1,20 m, szerokosci 0,50 m i wysokosci 0,40 m.Te elementy anodowe, po zebraniu razem, jak to jest pokazane na fig. 3, przyklejaja sie zupelnie dobrze jeden do drugiego wzdluz wszy¬ stkich ich powierzchni, nie znieksztalcaja sie w zakresie stanów zmiekczonych i sa uzywane bez jakiejkolwiek oslony metalicznej.Przyklad 2. Koks pakowy o ciezarze wlasciwym 1,96 zmielony tak, ze procentowa zawartosc ziarn róznej wielkosci jest taka sa¬ ma jak w przykladzie 1, uzyty zostaje jako ma¬ terial weglowy. Ilosc paku stanowi 17,5% cal¬ kowitego ciezaru pasty.Dalszy przebieg jest taki sam, jak w przy¬ kladzie L PL

Claims (1)

Zastrzezenia patentowe 1. Weglowa anoda ciagla do elektrolizera ze stopnionym elektrolitem, znamienna tym, ze sklada sie z surowych elementów z pa¬ sta, których zewnetrzna powierzchnia pozo¬ staje nieodksztalcona podczas procesu pra¬ zenia. 2. Weglowa anoda wedlug zastrz. 1, znamien¬ na tym, ze elementy sa sklejone razem wzdluz wszystkich ich powierzchni styko¬ wych z sasiednimi elementami. 3. Weglowa anoda wedlug zastrz. 1, znamien¬ na tym, ze procentowa zawartosc w niej pa¬ ku wynosi od 17 do 23% calkowitego cie¬ zaru pasty weglowej. 4. Weglowa anoda wedlug zastrz. 1, znamien¬ na tym, ze dlugosc tworzacych ja surowych bloków elementarnych jest równa szeroko¬ sci wykonanej anody. 5. Weglowa anoda wedlug zastrz. 1, znamien¬ na tym, ze jej kazdy element posiada co najmniej jedno doprowadzenie pradu. 6. Weglowa anoda wedlug zastrz. 1, znamien¬ na tym, ze jej zewnetrzna powierzchnia jest pokryta proszkiem aluminiowym przed jej wejsciem do strefy spalania. Pechiney - Compagnie.de Produits Chimiaueset Electrometallurgiaues, Zastepca: mgr inz. Adolf Towpik rzecznik patentowy Bltk 395 22.

1.60 100 B5Do opisu patentowego nr 43012 Fi$.2 mm« zzz. -2 F,s.3 5 \o o 3o o Ko L _ O O o o O 0 ,r a O O oa co- oo Fr$.s *t- \ ? v s o' b 1 o o 1 o \ o 1 ó b 1 o xO 1 0 OO OO OO O ,0 OO OO OO OO F&.i, BIB L •'^FK. A! Urzedu -.• ¦ ^wego PL