RU2207407C2

RU2207407C2 - Upper current lead to self-baking anode of aluminum electrolyzer

Info

Publication number: RU2207407C2
Application number: RU2000130486A
Authority: RU
Inventors: А.И. Бегунов; А.А. Бегунов
Original assignee: Бегунов Альберт Иванович; Бегунов Алексей Альбертович
Priority date: 2000-12-06
Filing date: 2000-12-06
Publication date: 2003-06-27

Abstract

FIELD: nonferrous metallurgy, applicable in production of aluminum in electrolyzers with upper current leads to self-baking anodes. SUBSTANCE: current lead has steel cylindrical nonremovable pins. Lower part of pins equaling height of their rearrangement is made of high-temperature steels. Invention provides for electrolyzer operation without so - called secondary anode and reduction of power consumption due to reduced minimal distance from pins to anode foot. EFFECT: higher efficiency of use. 1 dwg

Description

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при получении алюминия в электролизерах с верхним токоподводом к самообжигающимся анодам. The invention relates to non-ferrous metallurgy and can be used to produce aluminum in electrolyzers with top current lead to self-baking anodes.

В известных используемых решениях применяются конусные стальные штыри, которые периодически раскручиваются и извлекаются из анода с заполнением образовавшихся каналов анодной массой и установкой в них "новых" штырей. Коксование связующего пека в каналах происходит с высокими скоростями и приводит к образованию так называемого "вторичного анода" низкого качества и с выделением больших количеств канцерогенных полиароматических соединений. (Коробов М. А., Дмитриев А.А. Самообжигающиеся аноды алюминиевых электролизеров. Металлургия, М., 1972, 207 с. In the known solutions used, conical steel pins are used, which are periodically untwisted and removed from the anode, filling the formed channels with the anode mass and installing “new” pins in them. The coking of the binder pitch in the channels occurs at high speeds and leads to the formation of the so-called "secondary anode" of low quality and with the release of large quantities of carcinogenic polyaromatic compounds. (Korobov M.A., Dmitriev A.A. Self-burning anodes of aluminum electrolyzers. Metallurgy, M., 1972, 207 p.

Ближайшим аналогом является электролизер по авт.св. 175242 от 21.09.1965 г. , в котором предложено использовать неизвлекаемые штыри цилиндрического сечения. Однако как в применяющихся технических решениях, так и в решении, принятом в качестве аналога, имеют место деформация и уменьшение диаметра штырей при их раскручивании, что сопровождается катастрофическим ухудшением механических и электрических характеристик контакта "штырь-анод". The closest analogue is the electrolyzer for autosw. 175242 from 09.21.1965, in which it is proposed to use non-removable pins of cylindrical section. However, both in the applied technical solutions and in the solution adopted as an analogue, there is deformation and a decrease in the diameter of the pins when they are untwisted, which is accompanied by a catastrophic deterioration of the mechanical and electrical characteristics of the pin-anode contact.

Задачей изобретения является сохранение качества механического и электрического контакта штырей с анодом при их раскручивании для перестановки на новый горизонт. Техническим результатом является обеспечение возможности работы электролизера без "вторичного анода" и снижение расхода электроэнергии благодаря уменьшению минимального расстояния от штырей до подошвы анода. The objective of the invention is to maintain the quality of the mechanical and electrical contact of the pins with the anode when they are untwisted to move to a new horizon. The technical result is to enable the cell to operate without a “secondary anode” and to reduce energy consumption by reducing the minimum distance from the pins to the bottom of the anode.

Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что нижняя часть штырей, равная высоте их перестановки, выполнена из жаропрочных сталей. The achievement of the specified technical result is ensured by the fact that the lower part of the pins, equal to the height of their permutation, is made of heat-resistant steels.

Высота жаропрочной нижней части штырей не может быть большой с тем, чтобы не увеличивать значительно стоимость токоподвода. В то же время она и не может быть слишком малой, так как требуется обеспечить прочностные характеристики разогретых нижних концов штырей. По технологическим и конструктивным соображениям высота жаропрочной части штырей должна быть равна высоте их перестановки. При этом условии и перемещении штырей в пределах токопроводящей зоны (выше 700^oС) все штыри, включая только что раскрученные и переставленные, всегда принимают на себя токовую нагрузку. Жаропрочная часть штырей не спекается с анодом, что уменьшает механические нагрузки в контакте штыря с анодом и устраняет возможности "ползучести" металла штыря при его раскручивании и перестановке.The height of the heat-resistant lower part of the pins cannot be large so as not to significantly increase the cost of current supply. At the same time, it cannot be too small, since it is required to ensure the strength characteristics of the heated lower ends of the pins. For technological and constructive reasons, the height of the heat-resistant part of the pins should be equal to the height of their rearrangement. Under this condition and the movement of the pins within the conductive zone (above 700 ^o C), all the pins, including just untwisted and rearranged, always take on the current load. The heat-resistant part of the pins does not sinter with the anode, which reduces mechanical stresses in the contact of the pin with the anode and eliminates the possibility of creep of the metal of the pin when it is untwisted and rearranged.

На чертеже показан пример реализации предложенного токоподвода к аноду. Здесь: 1 - анод; 2 - штыри из углеродистой стали; 3 - части штырей из жаропрочной стали; 4 - электролит; 5 - "глухие" каналы под штырями, заполненные газовыми пробками. The drawing shows an example implementation of the proposed current supply to the anode. Here: 1 - anode; 2 - pins made of carbon steel; 3 - parts of pins made of heat resistant steel; 4 - electrolyte; 5 - "deaf" channels under the pins, filled with gas plugs.

При работе такого токоподвода штыри, достигшие заданного минимального расстояния от подошвы, раскручиваются и переставляются в верхнее положение без извлечения их из анода на высоту, равную высоте их жаропрочной части. During the operation of such a current supply, the pins that have reached the specified minimum distance from the sole are untwisted and rearranged to the upper position without removing them from the anode to a height equal to the height of their heat-resistant part.

Образование отверстий под штырями при технологии обслуживания анодного хозяйства без извлечения штырей не вызывает существенного возрастания анодной плотности тока. Действительно, при использовании анода сечением 8400•2800 мм и 72 цилиндрических штырей диаметром 138 мм сечение канала под штырем составляет 14,95•10^-3 м² и всех каналов - 1,076 м². "Живое сечение" анода уменьшается с 235200 до 224440 см² в новом токоподводе, а плотность тока возрастает с ~0,659 до 0,691 А/см² (для силы тока 155000 А). Увеличение анодной плотности тока примерно на 0,03 А/см² по энергетическим характеристикам вполне "перекроется" снижением омических потерь напряжения в аноде за счет уменьшения среднего расстояния от концов штырей до подошвы анода. Таким образом, предложенный токоподвод может быть реализован.The formation of holes under the pins with the technology for servicing the anode economy without removing the pins does not cause a significant increase in the anode current density. Indeed, when using an anode with a cross section of 8400 • 2800 mm and 72 cylindrical pins with a diameter of 138 mm, the channel cross-section under the pin is 14.95 • 10 ^-3 m ² and all channels are 1.076 m ² . The "living cross-section" of the anode decreases from 235200 to 224440 cm ² in the new current supply, and the current density increases from ~ 0.659 to 0.691 A / cm ² (for the current strength of 155000 A). An increase in the anode current density by about 0.03 A / cm ² in terms of energy characteristics is completely “covered” by a decrease in ohmic voltage losses in the anode due to a decrease in the average distance from the ends of the pins to the bottom of the anode. Thus, the proposed current supply can be implemented.

Claims

The upper current supply to the self-baking anode of an aluminum electrolyzer containing non-removable steel cylindrical pins, characterized in that the lower part of the pins, equal to the height of their permutation, is made of heat-resistant steels.