RU1788091C - Электролизер дл получени алюмини - Google Patents

Abstract

Использование: производство алюмини  электролизом. Изобретение позвол ет сократить послепусковой период работы электролизера и повысить выход по току. Сущность: электролизер дл  получени  алюмини  содержит металлический теплоизо- лированный кожух, футеровку, состо щую из подовых углеродистых блоков, с токоот- вод щими стержн ми и боковых углеродистых блоков и  нодное устройство, установленное в верхней части электролизера с возможностью вертикального перемещени . На подовых углеродистых блоках вдоль лицевой и глухой сторон электролизера установлены два р да брусьев из электроизол ционного материала. Брусь  расположены на рассто нии друг от друга, равном длине бруса, составл ющей 0,07-0,2 длины шахты электролизера. Брусь , выполн ющие роль искусственного гарнисажз, позвол ют создать оптимальную форму рабочего пространства практически с момента пуска электролизера, что значительно сокращает послепусковой период. Кроме-того, создание дискретных токонепровод щмх зон в нижней части электролизера вызывает периодическое изменение направлени  поперечной горизонтальной составл ющей плотности тока, что приводит к уменьшению результирующей амплитуды продольного перекоса зеркала металла, стабилизации работы электролизера и повышени  выхода по току. 10 ил. 1 табл. СО с

Description

Изобретение относитс  к цветной металлургии , в частности к получению алюмини методом электролиза криолитоглиноземных расплавов, и может быть использовано в электролизерах как с продольным, так и с поперечным расположением  чеек.

Одной из важнейших задач при разработке конструкции электролизёра  вл етс  сокращение послепускового. периода, который характеризуетс  пониженным выходом алюмини  по току, а также низкой сортностью выпускаемого алюмини . Послепусковой период работы электролизера представл ет собой промежуток времени с момента пуска до установлени  нормального технологического режима. В течение после- пускового периода на внутренней боковой поверхности шахты электролизера и по периферии подины происходит образование гарниссажа, представл ющего собой слой замерзшего электролита, который формирует рабочее пространство, который формиру- е т рабочее пространство, электролизера. Продолжительность послепускового периода в большой степени обусловлена

V|

00

00

о о

временем, требуемым дл  образовани  гар- .ниссэжа. . .. . . . .

Известен электролизер дл  получени  алюмини , включающий металлический кожух , опирающийс  на цоколь из нескольких р дов огнеупорного кирпича. На поверхность цокол  нанесен слой углеродистой массы, на которую р дами уложены катодные угольные блоки со стальными катодными стержн ми. БЪ коБа  поверхность шахты электролизера футерована угольными плитами и теплоизолирована огнеупорным кирпичом . Анодное устройство состоит из обожженных угольных анодов, подвешенных на двух параллельных анодных шинах с возможностью перемещени  в вертикальнойплоскости . . , ; , ....

Данное устройство не решает поставленной технической задачи, из-за возникновени  перекосов металла. v Наиболее близким к. насто щему изобретению известным техническим решением  вл етс  электролизер дл  получени  алюмини . Данный электролизер включает металлический теплоизолиро ванный кожух, футеровку, состо щую из подовых углеродистых блоков, и анодное устройство. Между подовыми и боковыми углеродистыми блоками расположён слой огнеупорного электроизол ционного материала. Смежные подовые блоки установлены на (металлической пластине шириной 1,3-2,0 ширины межблочного шва. Это позвол ет несколько уменьшить горизонтальную составл ющую тока за счет уменьшени  утечек тока через периферийный шов и боковую углеродистую футеровку, что, в свою очередь, уменьшает перекос зеркала металла и увеличивает выход по току. Имеет место также некоторое сокращение после- пускового периода за счёт изменени  теплового режима При уменьшении горизонтальных токов, однако в полной мере данна  техническа  задача не решаетс . Согласно данному изобретению электролизер дл  получени  алюмини , содержащий , металлический теплоизолированный кожух, футеровку, состо щую из подовых углеродистых блоков с токоотвод щими стержн ми и боковых углеродистых блоков, слой огнеупорного электроизол ционного 4 материала, расположенный в подовой масти электролизера, и анодное устройство, снабжен р дами установленных на подовых углеродистых блоках брусьев из электроизол ционного материала, расположенных вдоль лицевой и глухой сторон электролизера на рассто нии друг от друга,, равном длине бруса и составл ющей 0,07- 0,20 длины шахты электролизера.

Установка на подовых блоках брусьев из электроизол ционного материала11, расположенных р дами вдоль лицевой и глухой сторон электролизера, позвол ет создать

по периферии подины как бы искусственный гарниссаж, при этом практически сразу образуетс  оптимальна  форма рабочего пространства, что приводит к сокращению послёпускового периода. Расположение

0 брусьев на рассто ний друг от друга, равном длине бруса, Позвол ет создать в нижней части электролизера дискретное тб кШепровЬд щме зоны, что приводит к периодическому изменению направлени  го5 ризонтальной составл ющей плотности тока в расплаве. Это, в свою очередь,.вли ет на периодичность изменени  направлени  продольного перекоса зеркала металла, что приводит к уменьшению результирующей

0 амплитуды продольного перекоса и стабилизации процесса электролиза. Рассто ние между брусь ми, равное длине брусьев, составл ющей 0,07-0.2 длины шахты электролизера , обуславливает оптимальное

5 количество брусьев, соответствующее минимальной амплитуде перекоса зеркала.

На фиг. 1 показан электролизер дл  получени  алюмини , поперечный разрез; на фиг. 2 - то же, продольный разрез; на фиг. 3

0 - то же, вид сверху; на фиг, 4 - показана амплитуда продольного перекоса зеркала металла при отсутствии брусьев из электроизол ционного материала; на фиг. 5 и 6 - то же, при наличии трех брусьев, с различными

5 вариантами их расположени ; на фиг. 7 и 8 -то же, при наличии п ти брусьев; на фиг, 9 и 10- то же, при наличии семи брусьев.

Электролизер дл  получени  алюмини  .включает металлический кожух 1 с тепло0 изол цией, футеровку, состо щую из подовых углеродистых блоков 2 с токоотвод щими стержн ми 3 и боковых углеродистых блоков 4. В верхней части электролизера с возможностью вертикального

5 перемещени  установлено анодное устройство 5, которое может быть выполнено как с предварительно обожженными, так и с самообжигающимис  анодами. На подовых углеродистых блоках 2 вдоль лицевой и глу0 хой сторон электролизера установлены два р да брусьев 6, расположенных на рассто нии друг от друга, равном длине I бруса 6 (см, фиг. 2 и 3). Брусь  6, выполненные из электроизол ционного огнеупорного мате5 риала, служат как бы искусственным гарни- сажем. формирующим рабочее пространство электролизера. Наличие в нижней части электролизера дискретных то- конепровод щих зон приводит к периодиче- скому изменению направлени 

горизонтальной составл ющей плотности тока jy в расплавленном металле, что, в свою очередь, вли ет на периодичность изменени  направлени  продольного перекоса зеркала металла. Это следует из гидростатического приближени  уравнени  Навье- Стокса, согласно которому

-Т&+ Рэ/м О,

перепад давлени ,

FS/M электромагнитна  сила. Перепад давлени , а, следовательно, и перекос зеркала металла Н вдоль продольной стороны электролизера (х) можно выразить в виде

к Й1-. к

в

где jy - поперечна  горизонтальна  составл юща  плотности тока;

Bz- вертикальна  составл юща  вектора индукции магнитного пол .

Величина Bz обусловлена заданной конструкцией токопроводэ, Таким образом, уменьшение горизонтальной составл ющей jy приводит к уменьшению перекоса зеркала металла Н, а дополнительное изменение направлени  jy за счет наличи  дискретных токонепровод щих зон приводит к изменению направлени  продольного перекоса зеркала, что существенно уменьшает результирующую амплитуду продольного перекоса.

На фиг. 4-10 показаны изменени  амплитуды продольного перекоса зеркала металла в зависимости от количества и расположени  брусьев. В случае отсутстви  брусьев 6 (фиг. 4) наблюдаетс  значительный перекос в виде параболы. С увеличением количества брусьев б характер амплитуды перекоса мен етс , высота пиков уменьшаетс  с 0,5 до 0,2 в относительных единицах. Однако дальнейшее увеличение количества брусьев 6 нецелесообразно ввиду невозможности образовани  узкой зоны устойчивого перекоса. Таким образом , при оптимальном количестве брусьев 6 от трех до семи в одном р ду и рассто нии между брусь ми б, примерно равном их длине I, длина I брусьев б находитс  в диапазоне от 0,07 до 0,2 длины шахты электролизера. Ширина b брусьев 6 составл ет 0,7-0,9 величины рассто ни  борт-анод, т. е. рассто ни  между боковой стенкой 4 и проекцией анода 5 на подину. Ширина b бруса 6 менее 0,7 рассто ни  борт-анод не позволит достаточно изменить направление горизонтальной составл ющей плотности тока jy, а увеличение ширины b бруса 6 свыше 0,9 рассто ни  может привести к замыканию всех брусьев 6 подошвой анодного устройства 5 при опускании 5 последнего в момент пуска электролизера. Высота h брусьев 6 составл ет 1 /20 глубины шахты электролизера, что обусловлено изол ционными свойствами огнеупорных материалов , увеличение высоты h экономически

0 нецелесообразно. Существенное значение имеет также расположение брусьев 6. Крайние брусь  6, ближайшие к торцам электролизера , должны перекрывать рассто ние борт-анод. Это нагл дно иллюстрируетс 

5 на фиг. 5-10. При отсутствии брусьев 6 в зазоре выходного торца наблюдаетс  пик амплитуды, расположенный под анодным устройством 5 (см. фиг. 5, 7, 9). Это может привести к короткому замыканию. Перекры0 тие брусь ми 6 рассто ни  борт-анод позвол ет сдвинуть этот пик амплитуды к торцу (см. фиг. 6, 8, 10).

Работа электролизера осуществл етс  следующим образом.

5 После завершени  подготовки электролизера к пуску (очистки анода и подины, зачистки контактов и т. п.) анодное устройство 5 опускают в нижнее положение, после чего электролизер включают в цепь посто0  нного тока. Затем производ т загрузку электролизера. С этого момента начинаетс  собственно послепусковой период работы электролизера. Благодар  наличию на подине брусьев из электроизол ционного мате5 риала, выполн ющих роль искусственного гарнисажа к моменту пуска электролизера уже фактически создана оптимальна  форма рабочего пространства, в то врем  как в известных электролизерах оптимальна 

0. форма рабочего пространства создаетс  путем образовани  естественного гарнисажа, что требует значительного времени и определенного теплового режима. Продолжительность послепускового периода в

5 предлагаемом электролизере составл ет 7 сут. Одновременно увеличение плотности тока за счет сокращени  рабочей площади зеркала металла приводит к увеличению выхода по току. Уменьшение перекоса зеркала

0 металла приводит к стабилизации работы электролизера, а возможность работы с оптимальным межполюсным рассто нием также увеличивает выход по току.

Данные по технико-экономической эф5 фективности предлагаемого электролизера сведены в таблицу. Приведенные данные получены при перекрытии крайними брусь ми рассто ни  борт-анод на 0,9 (У электролизера , прин того за прототип, перекрытие составл ет 0,04).

Дальнейшее увеличение числа брусьев не оказывает существенного вли ни  на продблжйтёльнЬсть посттепускового периода , но значител ьно увеличивает технологи- чёск йё сложности установки. . Как видно из приведенной таблицы, продолжительностьпослепускового перио-. да сокращаетс  до.7 сут, а выход по току повышаетс  до 87%.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Электролизер дл  получени  алюмини ,

   содержащий металлический теплоизолированный кожух, футеровку, состо щую из

   подовых углеродистых блоков с токоотвод 0

   щими стержн ми и боковых углеродистых блоков, слой огнеупорного электроизол ционного материала, расположенный в подовой части электролизера, и анодное устройство, отличающийс  тем, что, с целью сокращени  послепускового периода и повышени  выхода по току, он снабжен р дами установленных на подовых углеродистых блоках брусьев из электроизол ционного материала, расположенных вдоль лицевой и глухой сторон электролизера на рассто нии друг от друга, равном длине бруса и составл ющей 0,07-0,20 длины шахты электролизера.

   Фиг. 1

   Фиг 1

   SSl EW ) fc ;ST b S

   /

   zss ggia g igss

   b S

   /

   6

   j

   Фиг. 3

   Фиг. 4

   н

   0,5

   -0.5

   Фиг. 10