RU2080419C1

RU2080419C1 - Anode unit of aluminium electrolyzer

Info

Publication number: RU2080419C1
Application number: RU94040924A
Authority: RU
Inventors: Ю.В. Шемет; Б.И. Аюшин; Ф.К. Тепляков; Р.В. Пак
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Братский алюминиевый завод"
Priority date: 1994-11-08
Filing date: 1994-11-08
Publication date: 1997-05-27
Also published as: RU94040924A

Abstract

FIELD: production of aluminium. SUBSTANCE: anode unit of aluminium electrolyzer has anode, anode housing coupled to supports resting against electric insulation stands and mechanism for movement of anode unit. Anode housing is made of two parts: external immobile and internal mobile. Consumable casing which can be built up is mounted for movement between anode body and internal part of anode housing. Immobile part of anode housing is joined to supports manufactured in the form of gas conduits. EFFECT: simplified design, improved functional reliability. 9 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к электролитическому производству алюминия и может быть использовано на алюминиевых электролизерах с верхним токоподводом. The invention relates to the electrolytic production of aluminum and can be used on aluminum electrolyzers with top current lead.

Известно устройство электролизера для получения алюминия, содержащие расходуемую алюминиевую обечайку, выполненную в виде алюминиевых листов, установленных с зазором между их гранями, а грани листов прижаты с возможностью проскальзывания к анодному кожуху гибкими пленками и упругими элементами, установленными на стержнях болтовых соединений, при этом стержни соединены с планками и пропущены в зазор между боковыми гранями листов и отверстия, выполненные в анодном кожухе [см. авт. св. N 1016401, кл. C 25 C 3/12, 1982]
Известное устройство является недостаточно надежным, т.к. через зазоры между гранями листов обечайки может протекать пек.A device for producing aluminum is known that contains a consumable aluminum shell made in the form of aluminum sheets installed with a gap between their faces, and the sheet faces are pressed with the possibility of slipping to the anode casing with flexible films and elastic elements mounted on the rods of bolted joints, while the rods connected to the strips and passed into the gap between the side faces of the sheets and holes made in the anode casing [see author St. N 1016401, CL C 25 C 3/12, 1982]
The known device is not reliable, because through the gaps between the faces of the sheets of the shell, pitch may leak.

Известно анодное устройство алюминиевого электролизера, содержащее угольный анод, подвешенный на токоведущих штырях к несущей раме, которая в свою очередь, опирается на четыре винтовых домкрата [авт. св. N 367174, кл. C 22 D 3/02, 3/12, 1973] Особенностью устройства, принятого за прототип, является то, что для фиксирования положения анодного кожуха относительно уровня электролита на анодном кожухе смонтированы поворотные опоры, опирающиеся на изоляционные подставки катодного устройства. По мере сгорания анода, а также при выливании металла из электролизера, анод опускают для поддержания межполюсного расстояния. Анод вместе с анодным кожухом и газосборным колоколом опускают, пока поворотные опоры не коснутся изоляционных подставок, т.е. при нормальной работе электролизера поворотные опоры повергнуты в рабочее положение и опираются на изоляционные подставки катодного устройства. A known anode device of an aluminum electrolyzer containing a carbon anode suspended on current-carrying pins from a carrier frame, which, in turn, is supported by four screw jacks [ed. St. N 367174, cl. C 22 D 3/02, 3/12, 1973] A feature of the device adopted for the prototype is that for fixing the position of the anode casing relative to the electrolyte level on the anode casing, rotary supports mounted on the insulating supports of the cathode device are mounted. As the anode burns, as well as when pouring metal from the electrolyzer, the anode is lowered to maintain the interpolar distance. The anode, together with the anode casing and the gas collection bell, is lowered until the rotary supports touch the insulating supports, i.e. during normal operation of the electrolyzer, the swivel supports are turned into a working position and rely on insulating supports of the cathode device.

При отключении электролизера поворотные споры поворачиваются внутрь ванны, и ввод вместе с анодным кожухом опускается в шахту катодного устройства. When the electrolyzer is turned off, rotary spores turn inside the bath, and the input, together with the anode casing, is lowered into the shaft of the cathode device.

Недостатком известной конструкции устройства является то, что анодный кожух не имеет постоянного фиксированного положения по высоте. В связи с этим не обеспечивается достаточно надежная работа газосборного колокола, укрытия, а также автоматического питания глиноземом (АПГ). Кроме того, опоры увеличивают вес анода и не несут никакой другой функции. A disadvantage of the known device design is that the anode casing does not have a constant fixed height position. In this regard, a sufficiently reliable operation of the gas collection bell, shelter, and automatic feeding of alumina (APG) is not provided. In addition, the supports increase the weight of the anode and do not carry any other function.

Целью изобретения является повышение надежности работы укрытия и АПГ, а также уменьшение трудоемкости по очистке угольной пены за счет уменьшения образования ее и повышение качества самообжигающегося анода. The aim of the invention is to increase the reliability of the shelter and the APG, as well as reducing the complexity of cleaning coal foam by reducing its formation and improving the quality of the self-burning anode.

Поставленная цель достигается тем, что в анодном устройстве, содержащем самообжигающийся анод, анодный кожух, связанный с опорами, опирающимися на электроизоляционные подставки и механизм перемещения анодного устройства, анодный кожух выполнен из двух частей: внешний неподвижной и внутренней - подвижной, а между телом анода и внутренней частью анодного кожуха установлена с возможностью наращивания расходуемая обечайка, при этом внешняя неподвижная часть анодного кожуха связана с опорами, выполненными в виде газоходов. Общими признаками предлагаемого устройства и прототипа является то, что анодный кожух связан с опорами, опирающимися на электроизоляционные подставки, и механизм перемещения анодного устройства. This goal is achieved by the fact that in the anode device containing a self-baking anode, the anode casing associated with supports based on electrical insulating supports and the movement mechanism of the anode device, the anode casing is made of two parts: the external stationary and the internal - movable, and between the anode body and the inner shell is installed with the possibility of building up the inner part of the anode casing, while the external stationary part of the anode casing is connected with supports made in the form of flues. Common features of the proposed device and prototype is that the anode casing is connected with supports based on electrical insulating supports, and the mechanism for moving the anode device.

Отличие предлагаемого устройства от прототипа заключается в том, что опоры выполняют одновременно две функции как опоры и как газоходы. В известном устройстве они выполняют только одну функцию. The difference between the proposed device from the prototype is that the supports simultaneously perform two functions as supports and as flues. In the known device, they perform only one function.

Другое отличие заключается в том, что анодный кожух выполнен из двух частей: внешней неподвижной и внутренней подвижной, а между телом анода и внутренней частью анодного кожуха установлена наращиваемая расходуемая обечайка. Another difference is that the anode casing is made of two parts: an external fixed and an internal movable, and between the body of the anode and the inner part of the anode casing a stackable consumable shell is installed.

Такое выполнение позволяет уменьшить осыпаемость тела анода, повысить его качество, сократить расход анодной массы, отказаться от колокольного газоотсоса, заменив его укрытием по всему периметру. This embodiment allows to reduce the crumbling of the body of the anode, to improve its quality, to reduce the consumption of the anode mass, to abandon the bell gas exhaust, replacing it with a shelter around the entire perimeter.

В известной конструкции анодный кожух выполнен только из одной неподвижной части относительно опор и нет обечайки. In the known construction, the anode casing is made of only one fixed part relative to the supports and there is no shell.

Таким образом, данное изобретение существенно отличается от прототипа и, следовательно, отвечает критерию изобретения "новизна". Thus, this invention is significantly different from the prototype and, therefore, meets the criteria of the invention of "novelty."

Для сравнения предлагаемого устройства с другими известными решениями проведен поиск по патентной и научно-технической литературе. To compare the proposed device with other known solutions, a search was carried out in patent and scientific literature.

Известное устройство также как и предложенное содержит расходуемую обечайку. Отличие обечайки в предлагаемом устройстве от известной заключается в том, что она выполнена из цельного по всему периметру анода листа, периодически наращиваемого жестким соединением. В известной конструкции обечайка выполнена из нескольких листов, установленных с зазором между их гранями, перекрываемым гибкими планками (накладками). Очевидно, что обечайка из цельного листа обеспечивает более надежную работу, чем из отдельных стыкуемых листов. The known device as well as the proposed one contains a consumable shell. The difference between the shell in the proposed device from the known one lies in the fact that it is made of a sheet that is integral around the entire perimeter of the anode, periodically expanded by a rigid connection. In a known design, the shell is made of several sheets installed with a gap between their faces, overlapped by flexible strips (overlays). Obviously, a shell made of a single sheet provides more reliable operation than that of individual joined sheets.

Таким образом предлагаемое устройство существенно отличается от известного. Следовательно, данное изобретение отвечает современному уровню техники. Thus, the proposed device is significantly different from the known. Therefore, this invention meets the current level of technology.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 и фиг. 3 показаны узлы и сечения с общего вида. In FIG. 1 shows the proposed device, a General view; in FIG. 2 and FIG. 3 shows nodes and sections with a general view.

Анодное устройство содержит угольный анод 1, подвешенный с помощью штырей 2 к анодной раме 3, анодный кожух, выполненный из двух частей: внешней 4
неподвижной и внутренней 5 подвижной. Внешняя неподвижная часть кожуха жестко связана с опорами, выполненными в виде газоходов, состоящих из двух основных частей: верхней Г-образной 6, опирающейся через электроизоляционные вставки 7 на строительные конструкции 8, и нижней технологической 9, связанной с магистральным газоходом 10 системы газоочистки.The anode device contains a carbon anode 1, suspended using pins 2 to the anode frame 3, the anode casing, made of two parts: external 4
fixed and internal 5 movable. The external fixed part of the casing is rigidly connected with supports made in the form of gas ducts, consisting of two main parts: the upper L-shaped 6, resting on the building structures 8 through electrical insulating inserts 7, and the lower technological 9, connected to the main gas duct 10 of the gas cleaning system.

С одной стороны опоры и газоходы 6 и 9, кроме того, снабжены шарнирными вставками 11 для компенсации теплового расширения. On the one hand, the supports and flues 6 and 9, in addition, are equipped with hinged inserts 11 to compensate for thermal expansion.

Между телом анода 1 и внутренней частью анодного кожуха 5 по всему периметру установлена с возможностью наращивания, например заклепками, расходуемая обечайка 12, в качестве которой могут использоваться листы из алюминия или теплостойкой бумаги. Between the body of the anode 1 and the inner part of the anode casing 5 around the entire perimeter is installed with the possibility of building, for example rivets, consumable shell 12, which can be used sheets of aluminum or heat-resistant paper.

По периметру неподвижной части аноды 4 расположен кольцевой газосборник 13 с дифференцированными отверстиями 14 для равномерного отсоса газов, т.е. отверстия 14 увеличиваются по мере удаления от торцов к середине анода 1. Around the perimeter of the fixed part of the anode 4 is located an annular gas collector 13 with differentiated holes 14 for uniform suction of gases, i.e. holes 14 increase with distance from the ends to the middle of the anode 1.

К газосборнику 13 примыкают створки 15 панельного укрытия 16, выполненные с возможностью открытия по продольным сторонам приводом 17 или съемом отдельных створок 15 при локальном обслуживании электролизеры (выливание металла, подтягивание осадка, съем угольной пены и т.д.). Sash 15 of the panel shelter 16 is adjacent to the gas collector 13, made with the possibility of opening along the longitudinal sides of the actuator 17 or removing individual shutters 15 during local maintenance of the electrolysers (pouring metal, pulling up sediment, removing coal foam, etc.).

На неподвижном наружном анодном кожухе 4 могут быть установлены устройства подачи глиноземы (сырья) 18 системы автоматической подачи глинозема АПГ, а пространство анодного кожуха 4 над газосборником 13 может использоваться как бункеры 19 под сырье. Подвижная внутренняя часть анодного кожуха 5 снабжена съемными упорами 20 для ограничения перемещения, а наружная неподвижная часть кожуха 4 снабжена также временными подвесками талрепами 21 для связи с анодной рамой 3 на время монтажа-демонтажа. On a fixed outer anode casing 4, alumina (raw material) feeding devices 18 of the APG alumina automatic feeding system can be installed, and the space of the anode casing 4 above the gas collector 13 can be used as bunkers 19 for raw materials. The movable inner part of the anode casing 5 is equipped with removable stops 20 to limit movement, and the outer fixed part of the casing 4 is also equipped with temporary suspensions of lanyards 21 for communication with the anode frame 3 during installation and dismantling.

Предлагаемое анодное устройство запускается в работу следующим образом. The proposed anode device is launched as follows.

Изготовленный наружный анодный кожух 4 с вставленным внутренним кожухом 5, г-образной частью газохода 6 подвешиваются подвесками талрепами 21 к анодной раме 3 и в таком виде устанавливаются на рабочее место на строительстве опоры 8 основаниями механизмов подъема анода (не показаны). Технологическая часть газохода 9 при этом пока не монтируется. На период формирования анода 1 (обжига) все анодное устройство опускают в шахту ванны механизмами подъема анода, закрепленными на анодной раме 3. Перед загрузкой анодной массы во внутренний подвижный кожух 5 по его периметру укладывается обечайка 12, верхний край которой должен находиться выше уровня массы не менее 200 мм. The manufactured outer anode casing 4 with the inner casing 5 inserted, the l-shaped part of the gas duct 6 are suspended by lanyards 21 to the anode frame 3 and in this form are mounted on the workplace at the support construction with 8 bases of the anode lifting mechanisms (not shown). The technological part of the gas duct 9 is not yet mounted. For the period of formation of the anode 1 (firing), the entire anode device is lowered into the bath shaft by the anode lifting mechanisms mounted on the anode frame 3. Before loading the anode mass into the inner movable casing 5, a shell 12 is laid along its perimeter, the upper edge of which should not be higher than the mass level less than 200 mm.

После формирования анода 1 кожух анода 4 вместе с внутренним кожухом 5 поднимают анодной рамой 3 на высоту, достаточную для установки технологических частей 9 газоходов, на которые и опирают наружный кожух 4 посредством Г-образных газоходов 6 через электроизоляционные 7 и шарнирные 11 вставки на строительные опоры 8, соединенные с магистральными газоходами 10. После затяжки крепления газоходов удаляют подвески-талрепы 21 и навешивают створы 15 панельного укрытия 16. В таком виде анодное устройство подготовлено к постоянной работе. В этом случае регулирование межполюсного расстояния (МПР) между подошвой анода 1 и уровнем расплава в шахте ванны осуществляется анодной рамой 3 с механизмами подъема. При этом при подъеме анода 1 последний увлекает вверх и внутренний анодный кожух 5 вместе с расходуемой обечайкой 12. При опускании вниз (сгорание анода, уменьшение МПР) внутренний кожух 5 упорами 20 зависает на наружном кожухе 4, а анод 1 вместе с расходуемой обечайкой 12 проталкивается анодной рамой 3 вниз на требуемую величину. Таким образом расходуемая обечайка 12 всегда перемещается вниз по отношению к внутреннему кожуху 5. After the formation of the anode 1, the casing of the anode 4 together with the inner casing 5 is lifted by the anode frame 3 to a height sufficient to install the technological parts 9 of the flues, on which the outer casing 4 is supported by the L-shaped flues 6 through the electrical insulating 7 and hinged 11 inserts on the building supports 8, connected to the main gas ducts 10. After tightening the fastening of the gas ducts, the lanyards 21 are removed and the sections 15 of the panel shelter 16 are hung. In this form, the anode device is prepared for continuous operation. In this case, the regulation of the interpolar distance (MPR) between the sole of the anode 1 and the level of the melt in the shaft of the bath is carried out by the anode frame 3 with lifting mechanisms. At the same time, when lifting the anode 1, the latter carries up and the inner anode casing 5 together with the sacrificial shell 12. When lowering (burning the anode, decreasing the MPR), the inner casing 5 stops with stops 20 on the outer casing 4, and the anode 1 with the sacrificial shell 12 is pushed anode frame 3 down to the desired size. Thus consumable shell 12 always moves downward in relation to the inner casing 5.

Для надежности такого перемещения внутренний кожух 5 выполнен с расширением вниз на 5-15 мм. Кроме того, внутренний кожух 5 выполнен так, чтобы в торцевой части между ним и неподвижным кожухом 4 оставался зазор "C", предотвращающий возможное заклинивание из-за перекоса анодной рамы 3. For the reliability of such movement, the inner casing 5 is made with an extension downward by 5-15 mm. In addition, the inner casing 5 is made so that in the end part between it and the stationary casing 4 there is a gap "C", which prevents possible jamming due to the skew of the anode frame 3.

При работе электролизера анодные газы улавливаются кольцевым газосборником 13 и удаляются через опорные газоходы 6 и 9 в магистральный газоход 10. During operation of the electrolyzer, the anode gases are captured by the annular gas collector 13 and are removed through the reference ducts 6 and 9 into the main gas duct 10.

Поскольку пробойники устройства подачи глинозема 18 установлены на неподвижном внешнем кожухе 4, периодическое перемещение анода по мере подгорания его подошвы не влияет на их работу. Поэтому система АПГ работает более надежно. Since the punches of the alumina feed device 18 are mounted on a fixed outer casing 4, periodic movement of the anode as its sole burns out does not affect their operation. Therefore, the APG system works more reliably.

Глинозем может находиться в емкостях 19, образуемых в пространстве внешнего кожуха 4 по всему периметру над кольцевым газосборником 13. Приводом 17 управляют поднятием-опусканием панельного укрытия 16 по продольным сторонам. Съем отдельных створок 15 позволяет выполнять локальные работы на ванне, не раскрывая всего укрытия, т.е. створки 15 выполнены с возможностью навешивания их на соседние створки. Alumina can be in containers 19 formed in the space of the outer casing 4 around the entire perimeter above the annular gas collector 13. The drive 17 is controlled by raising and lowering the panel cover 16 along the longitudinal sides. Removing individual flaps 15 allows you to perform local work on the bath without revealing the entire shelter, i.e. the sash 15 is made with the possibility of hanging them on adjacent sashes.

Шарнирные вставки 10 позволяют компенсировать температурные деформации наружного кожуха 4. Hinge inserts 10 can compensate for temperature deformations of the outer casing 4.

Таким образом предлагаемое устройство обеспечивает надежную работу укрытия и АПГ, а также уменьшение трудоемкости по очистке угольной пены за счет уменьшения образования ее и повышение качества анода. Thus, the proposed device provides reliable operation of the shelter and the APG, as well as reducing the complexity of cleaning coal foam by reducing its formation and improving the quality of the anode.

Claims

1. An anode device of an aluminum electrolyzer containing a self-baking anode, an anode casing connected to supports supported by electrical insulating supports, and an anode device moving mechanism, characterized in that the anode casing is made of two parts: the external one is stationary and the internal is movable, and between the body the anode and the inner part of the anode casing is installed with the possibility of building up a consumable shell, while the outer fixed part of the anode casing is connected with supports made in the form of flues, nennyh with total gas suction system.

2. The device according to p. 1, characterized in that the outer anode casing is equipped with an annular gas collector with holes for trapping anode gases.

3. The device according to p. 2, characterized in that the dimensions of the holes for uniform trapping of anode gases throughout the annular gas collector are made differentiated.

4. The device according to paragraphs. 2 and 3, characterized in that the annular gas collector is equipped with adjacent flaps of the panel shelter.

5. The device according to claim 4, characterized in that the panel cover flaps are provided with a drive for opening them along the longitudinal sides of the anode.

6. The device according to p. 1, characterized in that the support gas ducts are made of two parts: the upper, L-shaped, connected to the external fixed anode casing, and the lower, technological, connected to the main gas duct gas cleaning system.

7. The device according to paragraphs. 1 and 6, characterized in that on one side of the cell between the upper L-shaped part and the lower technological part through the insulating inserts mounted hinge inserts.

8. The device according to p. 1, characterized in that the sacrificial shell is made with the possibility of building inside the movable casing in the form of a continuous tape around the perimeter.

9. The device according to p. 1, characterized in that the inner movable casing is equipped with stops that limit its movement down.