RU2108414C1

RU2108414C1 - Lead sealing of cathode bars of aluminum electrolyzer

Info

Publication number: RU2108414C1
Application number: RU96118218/02A
Authority: RU
Inventors: Б.С. Громов; Р.В. Пак; А.Г. Баранцев; ков Ф.К. Тепл; Ф.К. Тепляков; В.Н. Савинов; В.А. Крюковский; В.С. Строгов; С.Н. Ахмедов
Original assignee: Товарищество с ограниченной ответственностью Алюминиевая компания "Алкорус"
Priority date: 1996-09-04
Filing date: 1996-09-04
Publication date: 1998-04-10

Abstract

FIELD: electrolytic production of aluminum, in particular, cathode assemblies of electrolyzers for production of aluminum, more specifically, designs of seals of cathode bars leads. SUBSTANCE: seal of cathode bar lead of aluminum electrolyzer includes sealing member round cathode bar made of self-hardening material and metal box connected to cathode shell with ports to pass cathode bars. Metal box has two openings. One opening serves to pass the cathode bar and the other, for supply of sealing member material. Located between sealing member and cathode bar is a layer of material ensuring sliding of cathode bar relative to sealing member. EFFECT: higher efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к электролитическому получению алюминия, в частности к катодным устройствам электролизеров для получения алюминия, а именно к уплотнениям вывода катодных стержней. The invention relates to the electrolytic production of aluminum, in particular to cathodic devices of electrolytic cells for producing aluminum, and in particular to seals of the output of cathode rods.

Известно уплотнение вывода катодных стержней алюминиевого электролизера, включающее присоединенный к катодному кожуху с окнами для пропуска катодных стержней патрубок, имеющий обращенный внутрь кожуха вертикальный раструб, и уплотняющую заделку между патрубком и катодным стержнем (Производство алюминия. Справочник металлурга по цветным металлам. М.: Металлургия, 1971, с. 191 - 193). Known seal output cathode rods of an aluminum electrolyzer, including a pipe connected to the cathode casing with windows for passage of the cathode rods, having a vertical bell facing the inside of the casing, and a sealing seal between the pipe and the cathode rod (Aluminum production. Metallurgy reference book for non-ferrous metals. M .: Metallurgy , 1971, p. 191 - 193).

Недостатком этого уплотнения является то, что в период обжига и пуска алюминиевого электролизера и в начальный период его работы в результате термического расширения катодного стержня происходит его перемещение относительно уплотняющей заделки, что может привести к образованию трещин в уплотняющей заделке вследствие сцепления (адгезии) материала заделки с катодным стержнем, а также к образованию зазора между катодным стержнем и заделкой, нарушая герметичность уплотнения. Воздух, легко проникая через образовавшиеся трещины и зазор к боковой угольной футеровке, окисляет и разрушает ее. Это снижает срок службы алюминиевого электролизера довольно часто служит причиной прорыва и вытекания расплава через прорезанные в продольных стенках катодного кожуха окна для пропуска катодных стержней. Наличие трещин в уплотняющей заделке снижает ее прочность и в процессе дальнейшей работы алюминиевого электролизера приводит к ее полному разрушению. Кроме того, следует отметить трудоемкость и продолжительность выполнения монтажных работ, связанных с заполнением заделкой свободного пространства вокруг катодного стержня. The disadvantage of this seal is that during the firing and start-up of the aluminum electrolyzer and in the initial period of its operation, as a result of thermal expansion of the cathode rod, it moves relative to the sealing seal, which can lead to cracking in the sealing seal due to adhesion (adhesion) of the sealing material with cathode rod, as well as the formation of a gap between the cathode rod and the seal, violating the tightness of the seal. Air, easily penetrating the cracks and the gap to the side coal lining, oxidizes and destroys it. This reduces the service life of the aluminum electrolyzer quite often causes a breakthrough and leakage of the melt through the windows cut through in the longitudinal walls of the cathode casing for passing the cathode rods. The presence of cracks in the sealing seal reduces its strength and in the process of further operation of the aluminum electrolyzer leads to its complete destruction. In addition, it should be noted the complexity and duration of the installation work associated with filling up the free space around the cathode rod.

Наиболее близким к изобретению является уплотнение вывода катодных стержней алюминиевого электролизера, включающее присоединенный к катодному кожуху с окнами для пропуска катодных стержней металлический короб с двумя отверстиями и уплотняющую заделку вокруг катодного стержня, выполненную из самотвердеющего материала, при этом одно из отверстий короба предназначено для пропуска катодного стержня, а другое - для подачи самотвердеющего материала заделки (FR, патент, N 2535537, кл. H 02 G 15/013, 1983). Closest to the invention is a terminal seal for the cathode rods of an aluminum electrolyzer, including a metal box with two holes attached to the cathode casing with windows for passing the cathode rods and a sealing seal around the cathode rod made of self-hardening material, while one of the openings of the box is designed to pass the cathode rod, and another for the supply of self-hardening material seal (FR, patent, N 2535537, CL H 02 G 15/013, 1983).

Использование такой конструкции уплотнения позволяет значительно снизить трудоемкость и продолжительность выполнения монтажных работ по заполнению заделкой свободного пространства вокруг катодного стержня. При этом наличие металлического короба препятствует полному разрушению уплотняющей заделки. The use of such a design of the seal can significantly reduce the complexity and duration of installation work to fill up the free space around the cathode rod with a seal. At the same time, the presence of a metal box prevents the complete destruction of the sealing seal.

Однако эта конструкция уплотнения не исключает возможного образования трещин в уплотняющей заделке и образования зазора между катодным стержнем и заделкой из-за перемещения катодного стержня относительно уплотняющей заделки в результате его термического расширения в период обжига и пуска алюминиевого электролизера и в начальный период его работы. Это нарушает герметичность вывода катодного стержня, позволяя воздуху легко проникать через образовавшиеся трещины и зазор к боковой угольной футеровке. Воздух, проникая к боковой угольной футеровке, окисляет и разрушает ее. Это снижает срок службы алюминиевого электролизера и служит довольно часто причиной прорыва и вытекания расплава через прорезанные в продольных стенках катодного кожуха окна для пропуска катодных стержней. However, this design of the seal does not exclude the possible formation of cracks in the sealing seal and the formation of a gap between the cathode rod and the seal due to the movement of the cathode rod relative to the sealing seal as a result of its thermal expansion during the firing and start-up of the aluminum electrolysis cell and during the initial period of its operation. This violates the tightness of the output of the cathode rod, allowing air to easily penetrate through the cracks and the gap to the side of the coal lining. Air, penetrating the side coal lining, oxidizes and destroys it. This reduces the service life of the aluminum electrolyzer and quite often causes a breakthrough and leakage of the melt through the windows cut through the longitudinal walls of the cathode casing for passing the cathode rods.

Задача изобретения - создание уплотнения вывода катодных стержней алюминиевого электролизера, обеспечивающего герметичность вывода катодного стержня за счет сохранения целостности уплотняющей заделки при перемещении катодного стержня относительно уплотняющей заделки в результате его термического расширения, что позволяет повысить срок службы алюминиевого электролизера и устранить протечки расплава через окна для пропуска катодных стержней. The objective of the invention is the creation of a sealing of the output of the cathode rods of an aluminum electrolysis cell, ensuring the tightness of the output of the cathode rod by maintaining the integrity of the sealing seal when moving the cathode rod relative to the sealing seal as a result of its thermal expansion, which allows to increase the service life of the aluminum electrolyzer and to eliminate leakage of the melt through the passage windows cathode rods.

Это достигается тем, что в уплотнении вывода катодных стержней алюминиевого электролизера, включающем уплотняющую заделку вокруг катодного стержня, выполненную из самотвердеющего материала, и присоединенный к катодному кожуху с окнами для пропуска катодных стержней металлический короб с двумя отверстиями, одно из которых предназначено для пропуска катодного стержня, а другое для подачи самотвердеющего материала заделки, между уплотняющей заделкой и катодным стержнем расположен слой материала, обеспечивающего скольжение катодного стержня относительно уплотняющей заделки. This is achieved by the fact that in the sealing of the output of the cathode rods of the aluminum electrolyzer, including a sealing seal around the cathode rod, made of self-hardening material, and attached to the cathode casing with windows for passing the cathode rods, a metal box with two holes, one of which is designed to pass the cathode rod and another for supplying self-hardening material of the seal, between the sealing seal and the cathode rod is a layer of material that ensures the sliding of the cathode with rod relative to the sealing seal.

Расположение между уплотняющей заделкой и катодным стержнем слоя материала, обеспечивающего скольжение катодного стержня относительно уплотняющей заделки, позволяет катодному стержню свободно перемещаться относительно уплотняющей заделки при его термическом расширении, что исключает образование трещин в уплотняющей заделке и обеспечивает герметичность вывода катодного стержня за счет сохранения целостности уплотняющей заделки. Это препятствует проникновению воздуха к боковой угольной футеровке, способствуя повышению срока службы алюминиевого электролизера, а также устраняет протечки расплава через прорезанные в продольных стенках катодного кожуха окна для пропуска катодных стержней. The location between the sealing termination and the cathode rod of the layer of material that allows the cathode rod to slide relative to the sealing termination allows the cathode rod to move freely relative to the sealing termination during its thermal expansion, which eliminates the formation of cracks in the sealing termination and ensures the sealing of the cathode rod output by maintaining the integrity of the sealing termination . This prevents the penetration of air to the side coal lining, contributing to an increase in the service life of the aluminum electrolyzer, and also eliminates the leakage of the melt through the windows cut through the longitudinal walls of the cathode casing for passing the cathode rods.

Предлагаемое уплотнение вывода катодных стержней позволяет повысить срок службы алюминиевого электролиза и устранить протечки расплава через окна для пропуска катодных стержней. The proposed seal output cathode rods can increase the life of aluminum electrolysis and eliminate leakage of the melt through the windows for the passage of the cathode rods.

На чертеже изображено уплотнение вывода катодных стержней алюминиевого электролиза; продольный разрез. The drawing shows a seal output cathode rods of aluminum electrolysis; lengthwise cut.

Уплотнение вывода катодных стержней алюминиевого электролизера включает присоединенный к катодному кожуху 1 металлический короб 2 и уплотняющую заделку 3 вокруг катодного стержня 4, выведенного из катодного кожуха 1 через окно 5. Крепление металлического короба 2 к катодному кожуху 1 осуществляется посредством сварки. При этом сварка может производится по всему периметру металлического короба 2 либо только в нескольких местах. Металлический короб 2 выполнен с двумя отверстиями 6 и 7, при этом отверстие 6 предназначено для пропуска катодного стержня 4, а отверстие 7 - для подачи самотвердеющего материала заделки 3. Уплотняющая заделка 3 выполнена из самотвердеющего материала, в качестве которого могут быть использованы шамотный плотный бетон, бетон на основе карбида кремния, торкрет-масса. Между уплотняющей заделкой 3 и катодным стержнем 4 расположен слой 8 материала, обеспечивающего скольжение катодного стержня относительно уплотняющей заделки. В качестве такого материала могут быть использованы, например, промасленная бумага, полиэтилен, полимерная пленка, графитовая суспензия. The sealing of the output of the cathode rods of the aluminum electrolyzer includes a metal box 2 connected to the cathode casing 1 and a sealing seal 3 around the cathode rod 4, withdrawn from the cathode casing 1 through the window 5. The metal box 2 is attached to the cathode casing 1 by welding. In this case, welding can be performed around the entire perimeter of the metal duct 2 or only in a few places. The metal box 2 is made with two holes 6 and 7, while the hole 6 is designed to pass the cathode rod 4, and the hole 7 is for the supply of self-hardening material 3. The sealing seal 3 is made of self-hardening material, which can be used fireclay dense concrete , silicon carbide concrete, shotcrete. Between the sealing seal 3 and the cathode rod 4 is a layer 8 of material that provides the sliding of the cathode rod relative to the sealing seal. As such material can be used, for example, oiled paper, polyethylene, polymer film, graphite suspension.

После установки подовых секций, состоящих из подовых блоков и заделанных в них катодных стержней, и пропуска катодных стержней через окна в продольных сторонах катодного кожуха на отрезки катодных стержней в местах их вывода из катодного кожуха и расположения уплотняющей заделки наносят слой материала, обеспечивающего скольжение катодных стержней относительно уплотняющей заделки. В качестве такого материала используют промасленную бумагу, зафиксированную на катодном стержне с помощью липкой ленты. Затем на каждый катодный стержень устанавливается металлический короб. Крепление металлического короба к катодному кожуху осуществляется сваркой. При этом сварные швы может располагаться либо по всему периметру металлического короба, либо только в нескольких местах. После соединения с катодным кожухом металлический короб через имеющееся в нем отверстие заполняется самотвердеющим материалом заделки. В качестве материала заделки используется шамотный плотный бетон. Заполнение металлического короба самотвердеющим материалом, в данном случае шамотным плотным бетоном, выполняется ручным способом с последующим вибрационным уплотнением материала. Возможно заполнение металлического короба самотвердеющим материалом через имеющееся в нем отверстие с использованием нагнетательных устройств под давлением. After installing the hearth sections, consisting of hearth blocks and cathode rods embedded in them, and passing the cathode rods through the windows in the longitudinal sides of the cathode casing, a layer of material is applied to the segments of the cathode rods at the points of their output from the cathode casing and the location of the sealing seal, which ensures the sliding of the cathode rods relative to sealing seal. As such material, oiled paper is used, fixed to the cathode rod using adhesive tape. Then, a metal box is installed on each cathode rod. The metal box is fixed to the cathode casing by welding. In this case, welds can be located either around the entire perimeter of the metal box, or only in a few places. After connecting to the cathode casing, the metal box is filled through the hole in it with a self-hardening sealing material. Chamotte dense concrete is used as the seal material. Filling the metal box with self-hardening material, in this case, chamotte dense concrete, is performed manually, followed by vibrational compaction of the material. It is possible to fill the metal box with self-hardening material through the hole in it using pressure devices.

При термическом расширении катодных стержней в процессе обжига и пуска алюминиевого электролизера и в начальный период его работы наличие между уплотняющей заделкой и катодными стержнями слоя материала, обеспечивающего скольжение катодных стержней относительно уплотняющей заделки, позволяет катодным стержням свободно перемещаться относительно уплотняющей заделки, что исключает образование трещин в уплотняющей заделке и обеспечивает герметичность вывода катодных стержней за счет сохранения целостности уплотняющей заделки. Это обеспечивает повышение срока службы алюминиевого электролизера и устраняет протечки расплава через прорезанные в продольных стенках катодного кожуха окна для пропуска катодных стержней. During the thermal expansion of the cathode rods during the firing and start-up of the aluminum electrolyzer and during the initial period of its operation, the presence of a layer of material between the sealing seal and the cathode rods that ensures the sliding of the cathode rods relative to the sealing seal allows cathode rods to move freely relative to the sealing seal, which eliminates the formation of cracks in sealing termination and ensures tightness of the output of the cathode rods by maintaining the integrity of the sealing termination. This provides an increase in the service life of the aluminum electrolyzer and eliminates leakage of the melt through the windows cut through in the longitudinal walls of the cathode casing for passing the cathode rods.

Использование конструкции предлагаемого уплотнения позволяет на электролизере с силой тока 156 кА с самообжигающимся анодом увеличить средний срок его службы на 4 месяца. Using the design of the proposed seal allows the electrolyzer with a current of 156 kA with a self-baking anode to increase its average life by 4 months.

Claims

The sealing of the output of the cathode rods of an aluminum electrolyzer, including a sealing seal around the cathode rod, made of self-hardening material, and attached to the cathode casing with windows for passing the cathode rods, a metal box with two holes, one of which is intended to pass the cathode rod, and the other to supply self-hardening material of the seal, characterized in that between the sealing seal and the cathode rod is a layer of material that ensures the sliding of the cathode rod relative to the sealing seal.