RU2226572C1

RU2226572C1 - Installation for delivery of a raw material into an aluminum electrolyzer with a side current lead

Info

Publication number: RU2226572C1
Application number: RU2003107784/02A
Authority: RU
Inventors: В.Т. Бикмурзин; В.Х. Манн; А.М. Петров; Е.И. Жуков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Инженерно-технологический центр"
Priority date: 2003-03-24
Filing date: 2003-03-24
Publication date: 2004-04-10

Abstract

FIELD: nonferrous metallurgy. SUBSTANCE: the invention is dealt with nonferrous metallurgy, in particular, with electrolytic production of aluminum, namely with devices used for delivery of raw materials into an aluminum electrolyzer with a side current lead. Technical result of the invention is provision of a stable and uninterrupted operation of the installation used for delivery of alumina due to exclusion of dependence of a fed dose of raw material from physical characteristics of aluma and elimination of the aluma hanging in the hopper. The installation contains a hopper for the raw material, a discharge spout and a batcher having a drive with a rod and a jacket, a batching chamber with a valve. Above the batching chamber there is a valve rigidly fixed on a rod. The upper part of the valve is made as a semi-sphere mounted with its base downwards, and the valve lower part is made in the form of a cone with its apex downwards. The semi-sphere diameter is more, and the diameter of the cone base is less than the batching chamber diameter. The batching chamber is equipped with a guiding element and is fastened with the help of a self-mounting flange on the raw material discharge spout with a protrusion inside the hopper. The jacket is fixed to the batching chamber by the metal studs distributed uniformly along its circumference surface. The distance from the valve installed above the batching chamber up to the jacket gate, content above the dosing camera, at its extreme low position in the batching chamber up to the jacket makes 2-20 of a course of a rod. EFFECT: the invention allows to ensure delivery of aluma into the electrolyzer due to exclusion of dependence of the raw material fed dose from the aluma physical characteristics and prevention of its hanging in the hopper. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности, к электролитическому получению алюминия, а именно к устройствам для подачи сырья в алюминиевый электролизер с боковым токоподводом (БТ).The invention relates to non-ferrous metallurgy, in particular, to the electrolytic production of aluminum, and in particular to devices for feeding raw materials to an aluminum electrolyzer with side current supply (BT).

Известно устройство для автоматического питания алюминиевых электролизеров глиноземом, содержащее объемно-вакуумные дозаторы, сообщающиеся с трубой для подачи глинозема в электролизер. Труба соединена с пневмоцилиндром, на поршне которого свободно закреплен ударный инструмент для пробивки корки электролита. Объемно-вакуумные дозаторы и пневмоцилиндр автоматически сблокированы между собой при помощи электропневматического клапана, включенного в схему автоматического управления (Авторское свидетельство СССР №461973, МКИ С 22 D 3/12, 1975).A device for automatically feeding aluminum electrolysis cells with alumina, containing volume-vacuum dispensers in communication with the pipe for supplying alumina to the electrolyzer. The pipe is connected to a pneumatic cylinder, on the piston of which a percussion instrument for piercing the electrolyte crust is freely fixed. Volume-vacuum dispensers and a pneumatic cylinder are automatically interlocked with each other using an electro-pneumatic valve included in the automatic control circuit (USSR Author's Certificate No. 461973, MKI C 22 D 3/12, 1975).

Недостатком данного устройства для подачи сырья в алюминиевый электролизер является то, что, во-первых, для содержания объемно-вакуумных дозаторов в технически исправном состоянии необходимы большие материало- и трудозатраты. Во-вторых, при подаче глинозема в электролизер по трубе происходит ее забивание вследствие зависания в бункере глинозема. В третьих, данной конструкции присущи большие погрешности дозирования. Причем незначительные изменения физических характеристик и объема глинозема в бункере, и давления сжатого воздуха, существенно влияют на точность его дозирования, что в конечном счете приводит к дестабилизации работы электролизера.The disadvantage of this device for supplying raw materials to an aluminum electrolysis cell is that, firstly, large material and labor costs are required to keep volume-vacuum dispensers in a technically sound condition. Secondly, when feeding alumina to the electrolyzer through the pipe, it becomes clogged due to freezing of alumina in the bunker. Thirdly, this design is characterized by large dosing errors. Moreover, minor changes in the physical characteristics and volume of alumina in the hopper, and the pressure of compressed air, significantly affect the accuracy of its dosing, which ultimately leads to destabilization of the electrolyzer.

Наиболее близким к заявляемому устройству по технической сущности и достигаемому результату является устройство для подачи сырья в алюминиевый электролизер, включающее стационарно установленный на электролизере бункер для сырья с выполненными в днище отверстиями и оснащенный течкой, пробойник со штоком и приводом, дозирующее устройство - дозатор, содержащий привод со штоком, корпус, дозировочную камеру, клапан и клапанную пружину (авторское свидетельство СССР №1708937, МПК С 25 С 3/14, 1992).The closest to the claimed device in technical essence and the achieved result is a device for feeding raw materials to an aluminum electrolyzer, including a permanently mounted raw material hopper on the electrolyzer with holes made in the bottom and equipped with estrus, a punch with a rod and a drive, a metering device - a dispenser containing a drive with a rod, a body, a metering chamber, a valve and a valve spring (USSR copyright certificate No. 1708937, IPC S 25 C 3/14, 1992).

К недостаткам этого устройства относится сложность конструкции привода дозатора и ненадежная его работа, т.к. полость корпуса дозатора с размещенной внутри пружиной может забиваться глиноземом, который препятствует деформации последней, кроме того, низкая стабильность работы устройства из-за малой точности дозирования. Как известно, точность дозирования глинозема зависит от заполненного объема глинозема под клапаном, при уплотненном глиноземе заполнение происходит в малом объеме, т.к. возникает зависание около клапана.The disadvantages of this device include the complexity of the design of the drive of the dispenser and its unreliable operation, because the cavity of the metering body with the spring located inside can be clogged with alumina, which prevents the latter from deforming, in addition, low stability of the device due to low metering accuracy. As you know, the accuracy of alumina dosing depends on the filled volume of alumina under the valve, with compacted alumina, filling takes place in a small volume, because a hang near the valve occurs.

В основу изобретения положена задача разработки устройства для подачи глинозема в алюминиевый электролизер, конструкция которого обеспечивала бы стабильную и бесперебойную работу, путем исключения зависимости подаваемой дозы глинозема от физических характеристик глинозема и устранения зависания глинозема в бункере.The basis of the invention is the development of a device for feeding alumina into an aluminum electrolyzer, the design of which would ensure stable and uninterrupted operation by eliminating the dependence of the supplied dose of alumina on the physical characteristics of alumina and eliminating the hanging of alumina in the hopper.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для подачи сырья в алюминиевый электролизер с боковым токоподводом, включающем бункер для сырья, течку и дозатор, содержащий привод со штоком и кожухом, дозировочную камеру с клапаном, дополнительно над дозировочной камерой на штоке жестко закреплен клапан, представляющий в верхней части полусферу, установленную основанием вниз, а в нижней конус - вершиной вниз, причем диаметр полусферы больше, а диаметр основания конуса меньше диаметра дозировочной камеры, при этом дозировочная камера оснащена направляющим элементом и закреплена при помощи самоустанавливающегося фланца на течке с выступом вглубь бункера, кожух соединен с дозировочной камерой металлическим шпильками, распределенными равномерно по его окружности.The problem is solved in that in a device for supplying raw materials to an aluminum electrolyzer with side current supply, including a hopper for raw materials, estrus and a dispenser containing a drive with a rod and a casing, a metering chamber with a valve, an additional valve is rigidly fixed above the metering chamber on the rod, which represents in the upper part of the hemisphere, set the base down, and in the lower cone - the top down, and the diameter of the hemisphere is larger and the diameter of the base of the cone is less than the diameter of the metering chamber, while the metering chamber is about equipped with a guiding element and secured with a self-aligning flange on estrus with a protrusion deep into the hopper, the casing is connected to the metering chamber by metal studs distributed evenly around its circumference.

Предлагаемую конструкцию дополняют частные отличительные признаки, направленные на решение поставленной задачи.The proposed design is complemented by private distinctive features aimed at solving the problem.

Расстояние от кожуха до клапана, установленного над дозировочной камерой, при нижнем крайнем положении клапана в дозировочной камере, составляет 2-20 хода штока.The distance from the casing to the valve mounted above the metering chamber, with the lower extreme position of the valve in the metering chamber, is 2-20 stroke of the rod.

Сопоставительный анализ признаков заявляемого решения и признаков аналога и прототипа свидетельствует о соответствии решения критерию “новизна”.A comparative analysis of the features of the proposed solution and the characteristics of the analogue and prototype indicates that the solution meets the criterion of “novelty”.

Предлагаемая конструкция установки для подачи сырья в алюминиевый электролизер с боковым токоподводом по сравнению с прототипом является более простой в изготовлении и надежной в работе, позволяет обеспечить стабильную и бесперебойную подачу глинозема независимо от физических характеристик глинозема, устранить зависание и уплотнение глинозема в бункере. Движение глинозема в бункере около клапана, установленного на штоке привода над дозировочной камерой, постоянно происходит по разным направлениям за счет конфигурации его поверхности, тем самым исключается зависание глинозема и обеспечивается подача стабильной дозы в алюминиевый электролизер. Установка шпилек препятствует проникновению глинозема в кожух, его забиванию и повышает стабильность подаваемой дозы сырья. Направляющий элемент служит для центровки и закрепления дозировочной камеры, для обеспечения стабильной дозы подаваемого сырья.The proposed design of the installation for supplying raw materials to an aluminum electrolyzer with a side current supply as compared to the prototype is simpler to manufacture and reliable in operation, allows for a stable and uninterrupted supply of alumina regardless of the physical characteristics of alumina, and to eliminate freezing and compaction of alumina in the hopper. The movement of alumina in the hopper near the valve mounted on the actuator stem above the metering chamber constantly occurs in different directions due to the configuration of its surface, thereby eliminating alumina freezing and providing a stable dose to the aluminum electrolyzer. The installation of studs prevents the penetration of alumina into the casing, its clogging and increases the stability of the supplied dose of raw materials. The guide element serves to center and secure the metering chamber, to ensure a stable dose of the feed.

При расстоянии от кожуха до клапана, установленного над дозировочной камерой, при нижнем крайнем положении клапана в дозировочной камере менее 2-х значений хода штока происходит забивание внутренней поверхности кожуха глиноземом при возвратно-поступательном движении и самопроизвольное высыпание глинозема из бункера и, следовательно, нарушается стабильность подаваемой дозы в электролизер.When the distance from the casing to the valve installed above the metering chamber, with the lower extreme position of the valve in the metering chamber less than 2 values of the stroke, the inner surface of the casing is clogged with alumina during reciprocating movement and spontaneous precipitation of alumina from the hopper and, therefore, stability is violated the delivered dose to the electrolyzer.

Выполнение расстояния от кожуха до клапана, установленного над дозировочной камерой, при нижнем крайнем положении клапана в дозировочной камере более 20-ти значений хода штока нецелесообразно, т.к. не прослеживается влияние на стабильность подаваемой дозы в электролизер.The distance from the casing to the valve mounted above the metering chamber, with the lower extreme position of the valve in the metering chamber more than 20 values of the stroke, is impractical, because no effect on the stability of the delivered dose to the electrolytic cell is observed.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами.The invention is illustrated graphic materials.

На фиг.1 изображен общий вид установки для подачи глинозема в алюминиевый электролизер с боковым токоподводом, на фиг.2 - схема направления и распределения сил, влияющих на движение глинозема в бункере.In Fig.1 shows a General view of the installation for feeding alumina into an aluminum electrolyzer with side current supply, Fig.2 is a diagram of the direction and distribution of forces affecting the movement of alumina in the hopper.

Установка для подачи сырья в алюминиевый электролизер с боковым токоподводом включает стационарно закрепленный на электролизере бункер для сырья 1, дозировочную камеру 2, расположенную соосно отверстию в днище бункера 1. Дозировочная камера 2 установлена выступающей за пределы днища бункера 1 на 15-20 мм и закреплена на течке 3 при помощи самоустанавливающего фланца 4. На внешней поверхности дозировочной камеры 2 выполнен направляющий элемент 5, например, в виде кольца. Бункер 1 прикреплен к несущим металлическим элементам (не показаны) анодного устройства алюминиевого электролизера. Течка 3 оснащена вилкой 6 для ее дополнительного открывания или закрытия. В центре дозировочной камеры 2 соосно ей установлен шток 7. Шток 7 в верхней части соединен с приводом 8 и помещен в кожух 9, который с помощью нескольких шпилек 10 связан с дозирующей камерой 2 через самоустанавливающийся фланец 4. На штоке 7 жестко установлены в средней части клапан 11 и в нижней части - клапан 12. Верхняя часть клапана 11 выполнена в виде полусферы, установленной основанием вниз, а нижняя часть в виде конуса вершиной вниз, причем диаметр полусферы больше, а диаметр основания конуса меньше диаметра дозировочной камеры. Нижний клапан 12 представляет собой конус, установленный на штоке 7 вершиной вверх. Расстояние от кожуха 9 до клапана 11, установленного над дозировочной камерой 2, при нижнем крайнем положении клапана 12 составляет 2 -20 хода штока. При этом клапан 11 установлен от дозировочной камеры на расстоянии, равном ходу штока 7.The installation for supplying raw materials to an aluminum electrolyzer with lateral current supply includes a raw material hopper 1 fixed to the electrolyzer, a metering chamber 2 located coaxially with the hole in the bottom of the hopper 1. The metering chamber 2 is 15-20 mm protruding beyond the bottom of the hopper 1 and fixed to estrus 3 by means of a self-aligning flange 4. On the outer surface of the metering chamber 2 there is a guide element 5, for example, in the form of a ring. The hopper 1 is attached to the supporting metal elements (not shown) of the anode device of the aluminum electrolyzer. Groove 3 is equipped with a fork 6 for its additional opening or closing. In the center of the metering chamber 2, a rod 7 is mounted coaxially with it. The rod 7 in the upper part is connected to the actuator 8 and placed in a casing 9, which is connected to the metering chamber 2 via a self-aligning flange 4 using several studs 4. On the rod 7 are rigidly mounted in the middle part the valve 11 and in the lower part - the valve 12. The upper part of the valve 11 is made in the form of a hemisphere installed with the base down, and the lower part in the form of a cone with the top down, and the diameter of the hemisphere is larger and the diameter of the base of the cone is smaller than the diameter of the metering chamber. The bottom valve 12 is a cone mounted on the rod 7 with the top up. The distance from the casing 9 to the valve 11 mounted above the metering chamber 2, with the lower extreme position of the valve 12 is 2 -20 stroke of the rod. When this valve 11 is installed from the metering chamber at a distance equal to the stroke of the rod 7.

Установка работает следующим образом.Installation works as follows.

Глинозем постоянно находится в зоне нагрузки над дозировочной камерой 2. В исходном положении клапан 12 закрывает выходное отверстие дозировочной камеры 2, а глинозем из бункера 1 заполняет дозировочную камеру 2 через верхнее отверстие. После пробивки лунки в корке глинозема пробойником (на чертеже не показано) осуществляется засыпка глинозема в лунку из нижней части дозировочной камеры 2. Для этого включается привод 8, приводящий в движение шток 7 с клапанами 11 и 12, при этом верхнее отверстие дозировочной камеры 2 закрывается, а глинозем через нижнее отверстие дозировочной камеры 2 по течке 3 поступает к лунке. Верхний клапан 11 вытесняет из дозировочной камеры 2 порцию глинозема и одновременно расталкивает находящийся под клапаном глинозем по сторонам, тем самым устраняет уплотнения в нижней части бункера 1. После опорожнения дозировочной камеры 2 привод 8 отключается и шток 7 возвращается в исходное положение, при этом верхний клапан 11, двигаясь вверх, расталкивает глинозем по сторонам верхней сферической поверхностью.Alumina is constantly in the load zone above the metering chamber 2. In the initial position, the valve 12 closes the outlet of the metering chamber 2, and the alumina from the hopper 1 fills the metering chamber 2 through the upper hole. After punching the hole in the alumina crust with a punch (not shown in the drawing), the alumina is poured into the hole from the bottom of the dosing chamber 2. To do this, the actuator 8 is actuated, driving the rod 7 with valves 11 and 12, while the upper opening of the dosing chamber 2 is closed and alumina through the lower hole of the metering chamber 2 through estrus 3 enters the hole. The upper valve 11 displaces a portion of alumina from the metering chamber 2 and at the same time pushes the alumina under the valve on the sides, thereby eliminating seals in the lower part of the hopper 1. After emptying the metering chamber 2, the actuator 8 is switched off and the rod 7 returns to its original position, while the upper valve 11, moving upward, pushes alumina along the sides with an upper spherical surface.

Таким образом, использование предлагаемого изобретения обеспечивает упрощение конструкции, повышение надежности и точности дозирования за счет бесперебойной подачи глинозема, что, в свою очередь, улучшает технологические показатели работы электролизера.Thus, the use of the present invention provides a simplification of the design, improving the reliability and accuracy of dosing due to the uninterrupted supply of alumina, which, in turn, improves the technological performance of the electrolyzer.

Claims

1. Installation for supplying raw materials to an aluminum electrolyzer with lateral current supply, including a hopper for raw materials, estrus and a dispenser containing a drive with a rod and a casing, a metering chamber with a valve, characterized in that in addition to the metering chamber, a valve is fixed on the rod, which represents the upper part of the hemisphere, set the base down, and the bottom cone with the top down, and the diameter of the hemisphere is larger and the diameter of the base of the cone is less than the diameter of the metering chamber, while the metering chamber is equipped with a guide they element and fastened by means of self-aligning flange on the raw material for estrus with a protrusion depth of the hopper, the housing is connected with a dosing chamber metal pins distributed uniformly over its circumference.

2. The device according to claim 1, characterized in that the distance from the casing to the valve mounted above the metering chamber, with the lower extreme position of the valve in the metering chamber is 2-20 stroke of the rod.