PL80708B1 - - Google Patents

Description

Piec wielokomorowy do elektrolitycznego wytwarzania aluminium Przedmiotem wynalazku jest wielokomorowy piec do wytwarzania aluminium na drodze elektroli¬ tycznej.Znane sa wielokomorowe piece do elektrolitycz¬ nego otrzymywania aluminium wyposazone w elek¬ trody dwubiegunowe o powierzchniach nachylonych pod katem do powierzchni kapieli.Wedlug znanych rozwiazan kat nachylenia po¬ wierzchni elektrod wzgledem pionu wynosi od 0° to jest graniczne polozenie pionowe, do 70°, gra¬ niczne polozenie prawie poziome. Najkorzystniejsze jednak jest nachylenie w granicach od 15 do 45°.W znanych piecach wielokomorowych elektrody te zamocowane sa w stalym polozeniu w scianach bocznych pieca.Wedlug nowszych rozwiazan pieców wielokomo¬ rowych, elektrody sa podwieszone swymi górnymi koncami na odpowiedniej konstrukcji nosnej i za¬ nurzone w kapieli tak, ze nie dotykaja scian bocz¬ nych i dna pieca. Oczywistym jest, ze przy takim rozwiazaniu gdzie elektrody sa zawieszone a nie zamocowane w bocznych scianach pieca trudne jest uzyskanie duzego kata nachylenia ich powierzchni, to jest zblizonego do poziomu, w porównaniu z nie¬ wielkim ich nachyleniem zblizonym do pionowego.Tak wiec uklad zawieszenia elektrod jest prostszy przy ich polozeniu bardziej zblizanym do pionowego.W przypadku pochylenia elektrod, zblizonego do poziomu to znaczy w granicach od 45 do 90° wzgle¬ dem pionu zwiekszaja sie gabaryty pieca i trud- 10 20 30 niejsze jest regulowanie polozenia elektrod oraz wszelka manipulacja elektrodami. Uwazano, ze te powazne niedogodnosci techniczne konwencjonal¬ nych pieców z pozioma katoda pokryta warstwa cieklego aluminium, eliminuje sie przez zastosowa¬ nie kata nachylenia zblizonego bardziej do pionu to znaczy w granicach od 15 do 45° zamiast kata nachylenia zblizonego do poziomu to jest w gra¬ nicach na przyklad od 45 do 69°, które to wartosci kata nachylenia byly raczej nie zalecane.Rzeczywiscie moglo sie wydawac, ze korzystniej¬ sza jest praca pieca przy zastosowaniu elektrod o po¬ lozeniu zblizonym do pionu zamiast elektrod o na¬ chyleniu bardziej zblizonym do poziomu a to dla¬ tego, ze pierwsza alternatywa umozliwiala szybsze odprowadzanie gazów powstajacych w czasie elek¬ trolizy, co z kolei moglo wplywac na skrócenie czasu styku miedzy tymi gazami, zwlaszcza dwu¬ tlenkiem wegla, a czynnymi powierzchniami ano¬ dowymi elektrod tworzacymi w kazdej komorze pieca rodzaj pochylego stropu.Podobnie moglo byc slusznym rozumowanie, ze krótsza stycznosc gazów z kapiela, a zatym z drob¬ nymi czasteczkami aluminium zawieszonymi w tej kapieli, spowoduje poprawe wydajnosci pieca w sto¬ sunku do zuzytej energii elektrycznej. Jak wiado¬ mo wydajnosc ulega zmniejszeniu na skutek czes¬ ciowego ponownego utlenienia czastek aluminium przez dzialanie dwutlenku wegla znajdujacego sie w kapieli. 807083 80708 4 du wynoszacym 10 000 A* i^napieciu 13 V. Srednia przestrzen miedzybiegunówa Jto znaczy ódle&losc pomiedzy powierzchniami anodowymi iv katodowym sasiednich elektrod dwubiegunowych wynosi 7 cm.Gestosc pradu na elektrodach wynosi srednio 0,5 A/cm2.Temperatura kapieli wynosi okolo 950°C. Kapiel ma taki sam sklad jak zwykle stosowana, podda¬ wana elektrolitycznemu rozkladbwi,Kkapiel w zna¬ nych'piecach1 anodowych SoederBerga. ^Kapiel ta sklada sie z kryolitu i tlenku glinu- ze^ zwykle sto¬ sowanymi dodatkami takimi jak A1F3 oraz zwiazki ' Ca i" Mg.Wydajnosc pradowa tego pieca wynosi okolo 80°/o.Jednostkowe zuzycie substancji Anodowej wynosi okoloc 42°/o w porównaniu z° SO^/o* zazyciem *wc zna¬ nych piecach anodowych z^w^^l&na* wykladzina.Jednostkowy pobór mocy wynosi bkfolo 13 kWh/kg otrzymanego aluminium podczas,p gdy znane do¬ tychczas piece o tej samej pojemnosci wykazuja pobór mocy wiekszy od 14 kWh/kg.Przy - pracy próbnej pieca o budowie zgodnej z przedstawiona na rysunku, po zmniejszeniu kata nachylenia elektrod wzgledem pionu do 20°, uzy- "sfcano wydajnosc pradowa rzedu 60%.Wreszcie, bardzo interesujacym jest równiez fakt, ze czesc gazów wydobywa sie na powierzchnie ka¬ pieli wzdluz bocznych scian elektrod, gdy te ostat¬ nie znajduja sie w polozeniu zblizonym do pozio¬ mego, co znacznie ulatwia manipulowanie elektro¬ dami, to jest regulacje ich polozenia i wymiane, gdyz elektrody nie sa juz blokowane przez narost pochodzacy z zakrzeplej kapieli a gromadzacy sie na ich bokach.Jednakze dotychczas nie zostalo wykazane istnie¬ nie zaleznosci miedzy katem nachylenia czynnych powierzchni elektrod a wydajnoscia pieców wielo- komorowych w stosunku do zuzytej energii elek¬ trycznej.Na podstawie' Szeregu prób porównawczych prze¬ prowadzonych na piecach wielokomorowych wypo¬ sazonych zarówno w elektrody o nachyleniu bliz¬ szym do pionu jak tez o nachyleniu blizszym po¬ ziomu, zostalo stwierdzone nieoczekiwanie, :ze wy¬ dajnosc pradowa pieca nie tylko sie nie zmniejsza ale nastepuje jej nagly wzrost, gdy nachylenie po¬ wierzchni czynnych elektrod zostanie zmienione ze zblizonego do pionu na blizsze poziomu, to znaczy gdy bedzie wyzsze niz 45° w stosunku do- pionu.W szczególnosci zostalo stwierdzone, ze taki nagly wzrost wydajnosci pradowej pieca osiaga swa war¬ tosc maksymalna, gdyz nachylenie powierzchni czynnych elektrod zawiera sie w granicach od 50 do 70° i wynosi na przyklad okolo 60°.Wynik ten jest szczególnie zaskakujacy, dlatego ze podczas zmiany nachylenia elektrod w zakresie od 0 do 45° nie mozna zaobserwowac wyraznych zmian wydajnosci, "co zJ kolef'spowodowano,'ie nie podejmowano badan tego problemu przy pochyle¬ niu elektrod bardziej zblizonym do poziomu, który to zakres uwazano za mniej korzystny. Ten nagly, skokowy wzrost wydajnosci pradowej jest spowo¬ dowany najprawdopodobniej bardzo powazna zmia¬ na skomplikowanych zjawisk elektrochemicznych i elektrofizycznyeh wystepujacych podczas elektro¬ litycznego rozkladu tlenku aluminium rozpuszczo¬ nego w stopionym fluorku podczas pracy pieca wie- lokomorowego. Obecnie nie istnieja jeszcze mozli¬ wosci blizszego wyjasnienia tych róznorakich, co do rodzaju i rozmiarów zjawisk, które wystepuja z chwila przekroczenia krytycznej wartosci kata nachylenia wynoszacej okolo 45°.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy- ~ kladzie"wjrkóhafiid na rysunku, Mory przedstawia schemat wielbkómorówsgo pieca ze stopniowanym 1 dnem w przekroju wzdluznym.'Piec wielókomófowy zawiera trzy Oddalone od Siebie i nachylone: pod Icatem,1 podwieszone elek¬ trody dwubiegunowe 5;xsk:fajha anride 8 oTaz skraj- * ha; 'katode 9. ZTektrody dwubiegunowe 5, skrajna "anoda 8 fsltrajha''katoda' ^ograniczaja cztery ko¬ mory 7 pieca,vw:Tftór?fch nastepuje elektrolityczny -rozklad kipieli 6.Stopnie r!bP'adaja' ód"brzegów 3 pieca* w kie- "rUhkur3^gd,lstrefy ; srodkowej," gdzie znajduje sie • jederi'rbasen "zbiorczy 2* do 'gromadzenia a nastep¬ nie sptiszczariia stopionego'aluiriinium 4* wytworzo¬ nego^ W'pószc^egómych* komorach 7.Zgodnie z wynalazkiem zarówno elektroda dwu¬ biegunowe 5 jak równiez powierzchnie czynne 8' ' i 9*'skrajnej^anOdy 8 f skrajnej leatody 9 sa na- 'cltylóne w 'Stosunku* do piohirpod" katem 60°.Fie PL PL

Claims (4)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Piec wielokomorowy do elektrolitycznego wy¬ twarzania aluminium ze scianami i dnem wylozo¬ nymi-ogniotrwala wykladzina umozliwiajaca wpro¬ wadzenie dd pieca kapieli skladajacej sie z rozto¬ pionego fluorku' i- rozpuszczonego w nim tlenku aluminium, zawierajacy szereg poprzecznie usytu¬ owanych i podwieszonych-na konstrukcji nosnej pieca elektrod*, z których przynajmniej jedna dwu¬ biegunowa elektroda umieszczona jest pomiedzy skrajna katoda i skrajna anoda, znamienny- tym, ze powierzchnie czynne wszystkich elektrod (5, 8, 9 maja- nachylenie bliskie' poziomu.

2. Piec wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze kat nachylenia powierzchni czynnych elektrod (5, 8, 9) w stosunku do pionu wynosi 50 do 70°.

3. Piec wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze kat nachylenia powierzchni czynnych elektrod w sto¬ sunku do pionu wynosi okolo 60°.

4. Piec wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze dno jego jest uksztaltowane schodkowo w postaci stopni <1) obnizajacych sie w kierunku przynajmniej jed¬ nego basenu1 zbiorczego (2) dla cieklego aluminium. 10 15 29 *25 30 35 40 45 5080708 ,7 ,5 i7 /5 J rs ,7 q FK.1 PL PL