RU2095485C1 - Cathode unit of aluminum electrolyzer - Google Patents
Cathode unit of aluminum electrolyzer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2095485C1 RU2095485C1 RU95116221A RU95116221A RU2095485C1 RU 2095485 C1 RU2095485 C1 RU 2095485C1 RU 95116221 A RU95116221 A RU 95116221A RU 95116221 A RU95116221 A RU 95116221A RU 2095485 C1 RU2095485 C1 RU 2095485C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cathode
- gap
- aluminum
- rod
- casing
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электролитическому получению алюминия, в частности к совершенствованию катодного устройства алюминиевого электролизера. The invention relates to the electrolytic production of aluminum, in particular to the improvement of the cathode device of an aluminum electrolyzer.
Известно катодное устройства алюминиевого электролизера, содержащее цоколь из кирпичной кладки в металлическом кожухе с отверстиями (окнами) в боковых стенках для катодных стержней, демпфирующий слой (подушка) и установленные на нем подовые секции с катодными стержнями, образующими зазор по периметру отверстий катодного кожуха, увеличенную высоту кирпичной кладки по периферии цоколя (бровку), причем в местах прилегания к катодным стержням кирпичи к ним должны быть притерты, зазор между стержнем и кирпичом не должен быть более 1 мм, а зазор между катодным стержнем и отверстием в кожухе замазывают мастикой, состоящей из асбеста и жидкого стекла. Known cathodic device of an aluminum electrolyzer containing a base of brickwork in a metal casing with holes (windows) in the side walls for the cathode rods, a damping layer (pillow) and hearth sections installed on it with cathode rods forming a gap around the perimeter of the holes of the cathode casing, increased the height of the brickwork on the periphery of the socle (edge), and in places of contact with the cathode rods, the bricks must be ground to them, the gap between the rod and the brick should not be more than 1 mm, and the gap p between the cathode rod and the hole in the casing is covered with mastic, consisting of asbestos and liquid glass.
В ходе обжига и последующего пуска электролизера с известным катодным устройством при подъеме температуры в катоде происходит отгонка жидкой части связующего мастики в зазорах окон катодного кожуха. Вторая часть мастики - асбестит, становится еще более пористой. Газы консования, содержащие летучие углеводороды и смолистые вещества, свободно проникают через разрыхленный слой асбеста в атмосферу. При этом открывается доступ кислорода воздуха через зазор в "окнах" катодного кожуха к углеродистым материалам "подушки", подовых секций и межблочных швов. При возрастании температуры происходит, во-первых, отгонка смолистых и летучих углеводородов из катода в атмосферу через зазоры в "окнах" кожуха, во-вторых окисление углерода "подушки", подовых секций и межблочных секций, и межблочных швов, их выгорание. На практике, при обжиге и особенно пуске электролизера, можно наблюдать выбивание газовых факелов и выделение смолистых веществ из "окон" катодного кожуха с последующим протеком жидкого алюминия. В результате все это приводит к снижению сортности получаемого алюминия, срока службы электролизера. During firing and subsequent start-up of the electrolyzer with a known cathode device, when the temperature rises in the cathode, the liquid part of the bonding mastic is distilled off in the gaps of the windows of the cathode casing. The second part of the mastic - asbestos, becomes even more porous. Containment gases containing volatile hydrocarbons and tarry substances freely penetrate through the loosened asbestos layer into the atmosphere. This opens up the access of air oxygen through the gap in the "windows" of the cathode casing to the carbon materials of the "cushion", hearth sections and interblock seams. With increasing temperature, firstly, tarry and volatile hydrocarbons are distilled from the cathode to the atmosphere through gaps in the “windows” of the casing, secondly, carbon is oxidized by the “cushion”, hearth sections and interblock sections, and interblock seams, and they burn out. In practice, when firing and especially starting the electrolyzer, one can observe the knocking out of gas flares and the release of resinous substances from the “windows” of the cathode casing with the subsequent leakage of liquid aluminum. As a result, all this leads to a decrease in the grade of the obtained aluminum and the service life of the electrolyzer.
Необходимость притирания шамотных кирпичей кладки бровки к катодным стержням, согласно известному техническому решению, не исключает фильтрации газообразных веществ. Кроме этого, в ходе эксплуатации катода при появлении стрелы прогиба катодного стержня и ее изменении, жесткая посадка кирпича "бровки" на катодный стержень может приводить к деформации всей кладки, появлению крутящих моментов и подъему подовых блоков в плоскости центрального межблочного шва. Это также приводит к металлизации подины, снижению срока службы электролизера, сортности получаемого алюминия. The need to rub chamotte bricks of the masonry of the edge to the cathode rods, according to the well-known technical solution, does not exclude the filtration of gaseous substances. In addition, during the operation of the cathode, when the arrow of the cathode rod sags and changes, the hard fit of the “edge” brick on the cathode rod can lead to deformation of the entire masonry, the appearance of torques and the raising of the hearth blocks in the plane of the central interblock seam. This also leads to the metallization of the hearth, reducing the service life of the electrolyzer, the grade of aluminum obtained.
Цель предлагаемого технического решения повышение сортности получаемого алюминия, срока службы электролизера. The purpose of the proposed technical solution is to increase the grade of the obtained aluminum, the service life of the cell.
Указанная цель достигается тем, что в катодном устройстве алюминиевого электролизера, содержащего цоколь из кирпичной кладки в металлическом кожухе с отверстиями в боковых стенках для катодных стержней (окнами), демпфирующий слой (подушку) на цоколе и установленные на нем подовые секции с катодными стержнями, образующими зазор по периметру отверстий катодного кожуха, увеличенную высоту кирпичной кладки (бровку) по периферии цоколя, зазор между катодным стержнем, отверстием в катодном кожухе и кирпичной кладкой выполнен из сыпучих мелкодисперсных огнеупорных материалов на основе окислов, преимущественно окислов кремния и/или алюминия. Огнеупорный кирпич периферии цоколя установлен на катодном стержне с зазором 0,1-5,0 мм. This goal is achieved by the fact that in the cathode device of an aluminum electrolyzer containing a base of brickwork in a metal casing with holes in the side walls for the cathode rods (windows), a damping layer (pillow) on the base and the hearth sections installed on it with cathode rods forming the gap around the perimeter of the holes of the cathode casing, the increased height of the brickwork (edge) along the periphery of the base, the gap between the cathode rod, the hole in the cathode casing and the brickwork is made of loose finely ispersnyh refractory materials based on oxides, preferably oxides of silicon and / or aluminum. Refractory brick of the periphery of the base is mounted on the cathode rod with a gap of 0.1-5.0 mm.
Сыпучие мелкодисперсные окислы в зазоре между катодным стержнем и окном в катодном кожухе герметизируют зазор. Предотвращают взаимную фильтрацию газов коксования и кислорода воздуха, компенсируют возникающие при этом температурные деформации катодного стержня, тем самым предотвращают отрыв стержня от подового блока, подъем (вспучивание) подины, что приводит к улучшению сортности алюминия и увеличению срока службы электролизера. Loose fine oxides in the gap between the cathode rod and the window in the cathode casing seal the gap. They prevent mutual filtering of coking gases and atmospheric oxygen, compensate for the thermal deformations of the cathode rod that occur during this process, thereby preventing the rod from tearing off the hearth block and raising (swelling) the hearth, which leads to an improvement in the grade of aluminum and an increase in the service life of the cell.
Наличие зазора между кирпичом "бровки" и катодным стержнем, заполненного сыпучими окислами, дополняет герметизацию углеродистых материалов от атмосферы, снижает влияние температурной деформации катодного стержня на огнеупорную футеровку, способствует повышению сортности алюминия, срока службы электролизера. Зазор между кирпичом "бровки" и катодным стержнем менее 0,1 мм требует выполнения притирки кирпича к стержню и обработки поверхности стержня. Кроме этого, размер твердой частицы менее 0,1 мм сложно получить. Величина зазора более 5 мм нежелательна, поскольку в этом случае требуется устанавливать какие-либо распорки для реализации такого зазора. The presence of a gap between the “brow” brick and the cathode rod filled with bulk oxides complements the sealing of carbon materials from the atmosphere, reduces the influence of thermal deformation of the cathode rod on the refractory lining, and contributes to an increase in the grade of aluminum and the service life of the cell. The gap between the brick "brow" and the cathode rod less than 0.1 mm requires grinding the brick to the rod and surface treatment of the rod. In addition, a particle size of less than 0.1 mm is difficult to obtain. A gap of more than 5 mm is undesirable, since in this case it is necessary to install any spacers to realize such a gap.
На чертеже показано катодное устройство (фрагмент), содержащее стальной катодный кожух 1 с окнами 2 для катодных стержней 3, устанавливаемых с зазором 4 в окнах 2. Зазор 4 заполняют мелкодисперсными материалами на основе окислов кремния (отсев кварцитов, песок) и/или алюминия (глинозем пылеуборки). Катодные стержни 3 заделаны в подовых секциях 5 и установлены на "подушке" 6, выполненной на огнеупорном цоколе 7. Огнеупорную бровку 8 выполняют с зазором 9. Бортовые блоки 10 устанавливают на бровку 8 и выполняют межблочный шов 11. Снаружи зазор 4 может быть закрыт огнеупорной замазкой 12 для предотвращения вытекания сыпучего материала. При этом снаружи на замазку 12 желательна установка фланца 13, закрепленного подвижно на накидных болтах. The drawing shows a cathode device (fragment) containing a
Пример реализации. Implementation example.
Выполняют монтаж катодных устройств четырех электролизеров С-8Б на силу тока 155 кА по предлагаемому техническому решению. На первых двух опытных электролизерах (A, B) реализуют п.1 предлагаемого технического решения, причем на электролизере "A" используют мелкодисперсный кварцит (отсевы подготовки шихты при производстве кремния), на электролизере "B" мелкодисперсный глинозем (пыль от электролизеров). При этом зазор 9 отсутствует и кирпичи притирали. На двух других опытных электролизерах (C, D) реализуют п.1, 2 предлагаемого устройства, причем на электролизере "C" используют смесь кварцита и глинозема в зазоре 4 и глинозем в зазоре 9, а на электролизере "D" смесь кварцита и глинозема в зазорах 4 и 9. The cathode devices of four S-8B electrolyzers are mounted for a current of 155 kA according to the proposed technical solution. The first two experimental electrolyzers (A, B) implement
В качестве электролизеров свидетелей приняты 4 электролизера С-8Б, смонтированные в том же корпусе. Катоды свидетелей смонтированы согласно прототипу. Проводят обжиг и пуск электролизеров с использованием металла и заливкой электролита согласно известным способам. As witness electrolysers, 4 S-8B electrolyzers mounted in the same building were adopted. The cathodes of witnesses are mounted according to the prototype. Firing and starting the electrolytic cells using metal and pouring the electrolyte according to known methods.
Результаты сравнительных наблюдений, измерений параметров опытных электролизеров и свидетелей отражены в таблице. The results of comparative observations, parameter measurements of experimental electrolyzers and witnesses are shown in the table.
Как следует из полученных результатов испытаний, при эксплуатации опытных электролизеров отсутствуют газообразные выделения смолистых веществ, жидкого связующего в окнах катодных стержней, на обжиге и при пуске на электролиз отсутствуют факелы, в то время как на электролизерах свидетелях перечисленные факторы имеют место. Это указывает на отсутствие потерь связующего и интенсивных реакций окисления углерода катодного устройства. Кроме этого, на опытных электролизерах отсутствуют протеки жидкого металла в "окна" катодных стержней, что подтверждает отсутствие металлизации подины за счет улучшения ее монолитности. На это же указывает меньшая разность температуры наружных концов катодных стержней, разность токовой нагрузки по катодным стержням и меньшее падение напряжения в подине на опытных электролизерах по сравнению со свидетелями. Причем, после пуска на опытных электролизерах произошло снижение падения напряжения в подине, а на свидетелях повышение. As follows from the test results obtained, during the operation of the experimental electrolytic cells there are no gaseous emissions of resinous substances, a liquid binder in the windows of the cathode rods, torches are absent during firing and when starting up for electrolysis, while the listed factors take place on witness electrolysis cells. This indicates the absence of binder loss and intense carbon oxidation reactions of the cathode device. In addition, there are no liquid metal proteins in the “windows” of the cathode rods in the experimental electrolyzers, which confirms the absence of metallization of the hearth due to the improvement of its monolithicity. This is also indicated by the smaller temperature difference of the outer ends of the cathode rods, the difference in the current load across the cathode rods and a smaller voltage drop in the hearth on the experimental electrolyzers compared to the witnesses. Moreover, after start-up on experimental electrolyzers, a decrease in the voltage drop in the hearth occurred, and on witnesses an increase.
В результате, на опытных электролизерах содержание примесей Fe и Si в катодном металле значительно ниже, а рабочее напряжение на 10-20% ниже, чем на свидетелях. As a result, the content of Fe and Si impurities in the cathode metal on experimental electrolyzers is much lower, and the operating voltage is 10–20% lower than on witnesses.
Таким образом, ожидаемое увеличение срока службы катодного устройства за счет отсутствия металлизации катода при использовании предлагаемого технического решения составляет 3-4 месяца наряду с повышением сортности получаемого металла. Thus, the expected increase in the service life of the cathode device due to the lack of metallization of the cathode when using the proposed technical solution is 3-4 months along with an increase in the grade of the obtained metal.
Дополнительной целью предлагаемого изобретения можно считать экономию электроэнергии. An additional objective of the invention can be considered energy saving.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95116221A RU2095485C1 (en) | 1995-09-19 | 1995-09-19 | Cathode unit of aluminum electrolyzer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95116221A RU2095485C1 (en) | 1995-09-19 | 1995-09-19 | Cathode unit of aluminum electrolyzer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU95116221A RU95116221A (en) | 1997-08-20 |
RU2095485C1 true RU2095485C1 (en) | 1997-11-10 |
Family
ID=20172195
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU95116221A RU2095485C1 (en) | 1995-09-19 | 1995-09-19 | Cathode unit of aluminum electrolyzer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2095485C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012091633A2 (en) * | 2010-12-30 | 2012-07-05 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Лёгкие Металлы" | Outlet seal for the cathode rods of an aluminium electrolytic cell |
US9611557B2 (en) | 2012-08-09 | 2017-04-04 | Mid Mountain Materials, Inc. | Seal assemblies for cathode collector bars |
-
1995
- 1995-09-19 RU RU95116221A patent/RU2095485C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Костюков А.А. Справочник металлурга по цветным металлам. Производство алюминия. - М.: Металлургия, 1971, с.187, 240 и 241. * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012091633A2 (en) * | 2010-12-30 | 2012-07-05 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Лёгкие Металлы" | Outlet seal for the cathode rods of an aluminium electrolytic cell |
WO2012091633A3 (en) * | 2010-12-30 | 2012-09-07 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Лёгкие Металлы" | Outlet seal for the cathode rods of an aluminium electrolytic cell |
EA024813B1 (en) * | 2010-12-30 | 2016-10-31 | Мид Маунтин Матириалз, Инк. | Outlet seal for the cathode rods of an aluminium electrolytic cell |
US9994963B2 (en) | 2010-12-30 | 2018-06-12 | Mid-Mountain Materials, Inc. | Outlet seal for the cathode bars of an aluminum electrolytic cell |
US9611557B2 (en) | 2012-08-09 | 2017-04-04 | Mid Mountain Materials, Inc. | Seal assemblies for cathode collector bars |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3348677B1 (en) | Lining of cathode assembly of electrolysis cell for producing aluminium | |
RU2095485C1 (en) | Cathode unit of aluminum electrolyzer | |
US5322826A (en) | Refractory material | |
GB724876A (en) | Improvements in or relating to electrodes for electric furnaces | |
CA2272546A1 (en) | Improved refractory compositions suitable for use in fluid bed chlorinators | |
SU1183564A1 (en) | Lining of aluminium electrolizer cathode arrangement | |
RU2023760C1 (en) | Device for collecting gases in electrolyzers for manufacture of aluminum | |
US4005252A (en) | Apparatus for gas collection in open electric smelting furnaces | |
US3976829A (en) | Collector apparatus for gaseous reaction products | |
CN111996551A (en) | Bottom heat-insulating layer structure of cathode cell of aluminum electrolysis cell | |
RU2221087C2 (en) | Aluminum cell hearth | |
CN106643120B (en) | Separate and recover the resistance furnace of internal lining of aluminium electrolytic bath solid waste and desulfurizing petrol coke | |
RU2095484C1 (en) | Construction element of aluminum production electrolyzer contacting with gas phase | |
RU2037565C1 (en) | Bottom of aluminium electrolyzer and method for its mounting | |
RU2098518C1 (en) | Lining of cathode part of aluminum electrolyzer | |
US4629423A (en) | Sidewall insulation of a chamber type furnace for baking carbon blocks | |
CN206146170U (en) | Aluminium cell inside lining solid waste material and desulfurated resistance furnace of petroleum coke are retrieved in separation | |
RU2080419C1 (en) | Anode unit of aluminium electrolyzer | |
SU583208A1 (en) | Gas suction collector of aluminium cell with self-burning anode | |
SU1444400A1 (en) | Method of mounting the hearth of aluminium electrolyzer | |
EP0779258B1 (en) | A method for baking or calcination of shaped carbon bodies in a furnace and a packing material for use in the same | |
JP2004026634A (en) | System for graphitizing carbon body | |
CA1060930A (en) | Apparatus for gas collection in open electric smelting furnaces | |
CN2628975Y (en) | Continuous production carburant vertical electric furnace | |
SU1397544A1 (en) | Method of mounting cathode lining of electrolyzer for production of aluminium |