RU2282680C1 - Electrolyzer for production of aluminum - Google Patents

Electrolyzer for production of aluminum Download PDF

Info

Publication number
RU2282680C1
RU2282680C1 RU2005109898/02A RU2005109898A RU2282680C1 RU 2282680 C1 RU2282680 C1 RU 2282680C1 RU 2005109898/02 A RU2005109898/02 A RU 2005109898/02A RU 2005109898 A RU2005109898 A RU 2005109898A RU 2282680 C1 RU2282680 C1 RU 2282680C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
channels
anode
aluminum
cathode
anodes
Prior art date
Application number
RU2005109898/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Василий Андреевич Крюковский (RU)
Василий Андреевич Крюковский
Юрий Павлович Зайков (RU)
Юрий Павлович Зайков
Евгений Викторович Антипов (RU)
Евгений Викторович Антипов
Николай Иванович Шуров (RU)
Николай Иванович Шуров
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Инженерно-технологический центр"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Инженерно-технологический центр" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Инженерно-технологический центр"
Priority to RU2005109898/02A priority Critical patent/RU2282680C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2282680C1 publication Critical patent/RU2282680C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: non-ferrous metallurgy; aluminum production electrolyzers.
SUBSTANCE: proposed electrolyzer involves side surfaces of anode channels in operation, thus increasing working (effective) surfaces of anode and cathode and reducing losses of electric power in anode and in electrolyte. Proposed electrolyzer has carbon anodes with channels and cathode unit including layer of molten aluminum on hearth; cathode current-transfer rods are made from materials which are non-soluble in aluminum; their upper part extending above molten aluminum has shape corresponding to shape of opposite channels in anode; it is located in anode channels at distance of 1.0-6.0 cm in parallel with side surfaces of channels. Channels in carbon anodes and upper part of cathode current-transfer rods extending above molten aluminum surface have triangular section. When use is made of non-consumable anodes, shape of channel and upper part of cathode rod may be rectangular, for example.
EFFECT: reduced losses of electric power in anode and in electrolyte; reduced power requirements.
2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия, а именно к конструкции электролизера для производства алюминия.The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to the electrolytic production of aluminum, and in particular to the design of an electrolytic cell for aluminum production.

Известна конструкция электролизера для производства алюминия, содержащая угольные аноды и катодное устройство, подина которого покрыта слоем жидкого алюминия, являющегося катодом электролизера (Справочник металлурга по цветным металлам. Производство алюминия. М.: Металлургия, 1971, с.154).A known design of the electrolytic cell for the production of aluminum, containing carbon anodes and a cathode device, the bottom of which is covered with a layer of liquid aluminum, which is the cathode of the electrolyzer (Reference metallurgist non-ferrous metals. Aluminum production. M .: Metallurgy, 1971, p. 154).

Недостатком этой конструкции является то, что выделяющийся на рабочей поверхности анода газ создает дополнительное сопротивление прохождению электрического тока и приводит к дополнительным потерям электрической мощности и увеличению расхода электроэнергии на производство алюминия.The disadvantage of this design is that the gas released on the working surface of the anode creates additional resistance to the passage of electric current and leads to additional losses of electric power and an increase in the energy consumption for aluminum production.

Известна конструкция электролизера для производства алюминия, которая принята за прототип, содержащая анодное и катодное устройство, на подине которого находится слой жидкого металла, а обожженные угольные аноды имеют один или несколько вертикальных каналов на их рабочих поверхностях. (В.Р.Moxnes, B.E.Aga, J.H.Skaal "How to obtain open feeder holes by installing anodes with tracks". Light Metals, 1998, pp. 247-255).A known design of an electrolytic cell for the production of aluminum, which is adopted as a prototype, containing an anode and cathode device, on the bottom of which there is a layer of liquid metal, and the calcined carbon anodes have one or more vertical channels on their working surfaces. (B.P. Moxnes, B.E. Aga, J.H.Skaal "How to obtain open feeder holes by installing anodes with tracks". Light Metals, 1998, pp. 247-255).

Данная конструкция позволяет ускорить удаление газовой фазы за пределы рабочей поверхности анода и снизить потери электрической мощности и расход электроэнергии, обусловленные электрическим сопротивлением газовой фазы, выделяющейся на поверхности анода.This design allows you to accelerate the removal of the gas phase beyond the working surface of the anode and to reduce the loss of electrical power and energy consumption due to the electrical resistance of the gas phase released on the surface of the anode.

Недостатком данной конструкции электролизера является то, что боковые поверхности вертикальных каналов анодов, будучи удаленными от поверхности жидкого металла (катода), не участвуют в процессе электролиза и уменьшают эффективную рабочую поверхность анодов, что приводит к увеличению потерь электрической мощности в аноде и в электролите и соответственно расхода электроэнергии на производство алюминия.The disadvantage of this design of the electrolyzer is that the lateral surfaces of the vertical channels of the anodes, being remote from the surface of the liquid metal (cathode), do not participate in the electrolysis process and reduce the effective working surface of the anodes, which leads to an increase in the loss of electric power in the anode and in the electrolyte and, accordingly, electricity consumption for aluminum production.

Технической задачей настоящего изобретения является создание конструкции электролизера, позволяющей вовлечь в процесс электролиза боковые поверхности каналов анодов, увеличить за счет этого рабочую (эффективную) поверхность анодов, снизить потери электрической мощности в аноде и в электролите и расход электроэнергии на производство алюминия.An object of the present invention is to provide a design of an electrolyzer that allows the side surfaces of the channels of the anodes to be involved in the electrolysis process, thereby increasing the working (effective) surface of the anodes, and reducing the loss of electric power in the anode and in the electrolyte and the energy consumption for aluminum production.

Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что в электролизере для производства алюминия, содержащем угольные аноды с каналами и катодное устройство со слоем жидкого алюминия на подине и катодными токоотводящими стержнями, согласно заявляемому изобретению, катодные токоотводящие стержни выполнены из нерастворимых в алюминии материалов, а их верхняя часть, выступающая из жидкого алюминия, выполнена формой, соответствующей форме противоположных каналов в аноде, и расположена в каналах анодов параллельно их боковым поверхностям на расстоянии от них 1,0-6,0 см.The achievement of the above technical result is ensured by the fact that in the electrolytic cell for the production of aluminum, containing carbon anodes with channels and a cathode device with a layer of liquid aluminum on the bottom and cathode collector rods, according to the claimed invention, the cathode collector rods are made of insoluble materials in aluminum, and their upper the part protruding from liquid aluminum is made in the form corresponding to the shape of the opposite channels in the anode, and is located in the channels of the anodes parallel to them side surfaces at a distance of 1.0-6.0 cm from them.

Для того чтобы обеспечить постоянство расстояния между анодом и катодом по мере сгорания и опускания анодного массива, при использовании расходуемых угольных анодов каналы в них и верхняя часть катодных токоотводящих стержней выполнены формой, имеющей треугольное сечение.In order to ensure the constancy of the distance between the anode and cathode as the anode array is burned and lowered, when consumable carbon anodes are used, the channels in them and the upper part of the cathode collector rods are made in the form of a triangular section.

Расположение катодных токоотводящих стержней над поверхностью жидкого металла параллельно боковым поверхностям анодных каналов увеличивает рабочую (эффективную) поверхность анода и катода примерно на 10% (по расчету). Это обеспечит пропорциональное снижение потерь электрической мощности и снижение расхода электроэнергии примерно на 5%.The location of the cathode collector rods above the surface of the liquid metal parallel to the side surfaces of the anode channels increases the working (effective) surface of the anode and cathode by about 10% (calculated). This will provide a proportional reduction in electrical power losses and a reduction in energy consumption of approximately 5%.

Расстояние от боковых поверхностей каналов до поверхности выступающей части катодных токоотводящих стержней выбрано из условия предотвращения прямого контакта выделяющегося алюминия и анодных газов. По данным лабораторных исследований это расстояние должно быть не менее 1,0 см. Снижение этого расстояния меньше 1,0 см приведет к существенному снижению выхода алюминия по току. Увеличение этого расстояния более 6,0 см приведет к пропорциональному увеличению потерь электрической мощности в электролите и расхода электроэнергии на производство алюминия. Для поддержания постоянного расстояния между анодами и катодными токоотводящими стержнями по мере сгорания и опускания расходуемых угольных анодов каналы и выступающие из жидкого алюминия части катодных токоотводящих стержней имеют треугольное сечение при условии поддержания расстояния между ними, равного 1,0-6,0 см.The distance from the side surfaces of the channels to the surface of the protruding part of the cathode collector rods is selected from the condition of preventing direct contact of the released aluminum and anode gases. According to laboratory studies, this distance should be at least 1.0 cm. A decrease in this distance less than 1.0 cm will lead to a significant decrease in the current output of aluminum. An increase in this distance of more than 6.0 cm will lead to a proportional increase in the loss of electric power in the electrolyte and the energy consumption for aluminum production. To maintain a constant distance between the anodes and the cathode collector rods as the carbon anodes are consumed and lower, the channels and protruding parts of the cathode collector rods protruding from liquid aluminum have a triangular cross section, provided that the distance between them is 1.0-6.0 cm.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан продольный разрез электролизера с угольными расходуемыми анодами, а на фиг.2 - продольный разрез электролизера с нерасходуемыми анодами.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a longitudinal section of an electrolyzer with carbon consumable anodes, and figure 2 is a longitudinal section of an electrolyzer with non-consumable anodes.

Электролизер для производства алюминия содержит угольные аноды 1 с каналами 2 и катодное устройство 3 со слоем жидкого алюминия 4 на подине 5. Катодные токоотводящие стержни 6 выполнены из нерастворимых в алюминии материалов, а их выступающие из жидкого алюминия части расположены в каналах анодов на расстоянии 1,0-6,0 см параллельно боковым поверхностям каналов 2. При использовании угольных расходуемых анодов анодные каналы и выступающие над поверхностью алюминия части катодных токоотводящих стержней имеют треугольное сечение, а при использовании нерасходуемых анодов - любое другое, например прямоугольное. Катодные токоотводящие стержни 6 вмонтированы в подину и передают ток через слой жидкого металла к катодной ошиновке 7.The cell for the production of aluminum contains carbon anodes 1 with channels 2 and a cathode device 3 with a layer of liquid aluminum 4 on the hearth 5. The cathode collector rods 6 are made of insoluble materials in aluminum, and their parts protruding from the liquid aluminum are located in the channels of the anodes at a distance of 1, 0-6.0 cm parallel to the lateral surfaces of the channels 2. When using carbon sacrificial anodes, the anode channels and parts of the cathode collector rods protruding above the aluminum surface have a triangular section, and when using Non-consumable anodes - any other, for example, rectangular. The cathode collector rods 6 are mounted in a hearth and transmit current through a layer of liquid metal to the cathode busbar 7.

Предлагаемая конструкция электролизера позволяет увеличить рабочие (эффективные) поверхности анода и катода, снизить потери электрической мощности и расход электроэнергии на производство алюминия.The proposed design of the electrolyzer allows to increase the working (effective) surface of the anode and cathode, to reduce the loss of electric power and energy consumption for aluminum production.

Claims (2)

1. Электролизер для производства алюминия, содержащий угольные аноды с каналами и катодное устройство со слоем жидкого алюминия на подине и катодными токоотводящими стержнями, отличающийся тем, что катодные токоотводящие стержни выполнены из не растворимых в алюминии материалов, а их верхняя часть, выступающая из жидкого алюминия, выполнена формой, соответствующей форме противоположных каналов в аноде, и расположена в каналах анодов параллельно их боковым поверхностям на расстоянии от них 1,0-6,0 см.1. The cell for the production of aluminum, containing carbon anodes with channels and a cathode device with a layer of liquid aluminum on the bottom and cathode collector rods, characterized in that the cathode collector rods are made of insoluble materials in aluminum, and their upper part protruding from liquid aluminum , made in the form corresponding to the shape of the opposite channels in the anode, and is located in the channels of the anodes parallel to their lateral surfaces at a distance of 1.0-6.0 cm from them. 2. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что при использовании расходуемых угольных анодов каналы в них и верхняя часть катодных токоотводящих стержней выполнены формой, имеющей треугольное сечение.2. The electrolyzer according to claim 1, characterized in that when using consumable carbon anodes, the channels in them and the upper part of the cathode collector rods are made in a shape having a triangular section.
RU2005109898/02A 2005-04-05 2005-04-05 Electrolyzer for production of aluminum RU2282680C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005109898/02A RU2282680C1 (en) 2005-04-05 2005-04-05 Electrolyzer for production of aluminum

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005109898/02A RU2282680C1 (en) 2005-04-05 2005-04-05 Electrolyzer for production of aluminum

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2282680C1 true RU2282680C1 (en) 2006-08-27

Family

ID=37061308

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005109898/02A RU2282680C1 (en) 2005-04-05 2005-04-05 Electrolyzer for production of aluminum

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2282680C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2456381C1 (en) * 2008-05-27 2012-07-20 Нортистерн Юниверсити Инджиниринг Энд Рисерч Инститьют Ко., Лтд. 400 kA RECOVERY ELECTROLYSER WITH HIGH ENERGY EFFICIENCY
RU2485216C1 (en) * 2012-02-21 2013-06-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Electrolysis unit for aluminium manufacture
RU2812070C1 (en) * 2023-10-27 2024-01-22 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Electrolyser for aluminium production

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
В.Р.MOXNES, B.E.AGA, J.H.SKAAL "How to obtain open feeder holes by installing anodes with tracks". Light Metals, 1998, pp.247-255. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2456381C1 (en) * 2008-05-27 2012-07-20 Нортистерн Юниверсити Инджиниринг Энд Рисерч Инститьют Ко., Лтд. 400 kA RECOVERY ELECTROLYSER WITH HIGH ENERGY EFFICIENCY
RU2485216C1 (en) * 2012-02-21 2013-06-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Electrolysis unit for aluminium manufacture
RU2812070C1 (en) * 2023-10-27 2024-01-22 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Electrolyser for aluminium production

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2014244488B2 (en) Systems and methods of protecting electrolysis cells
WO2016082726A1 (en) Electrolysis furnace
CN101302628A (en) Aluminum cell waste cathode carbon block used as calcination two electrodes conductive material and method therefor
WO2016124034A1 (en) Electrolytic furnace group
CN202465911U (en) 25KA fluorosilicate rare earth fused salt electrolytic bath
CN101054690B (en) Aluminum electrolysis bath
RU111540U1 (en) ELECTROLYZER FOR ALUMINUM PRODUCTION
CN104213152A (en) Aluminum electrolysis cell with center joint material blocking partition plate
RU2282680C1 (en) Electrolyzer for production of aluminum
CN102230191B (en) Method for separately leading out single-sided current in aluminum electrolytic cell
RU132804U1 (en) UNIT FOR ELECTROLYSIS OF CHLORIDE MAGNESIUM
CN103993332B (en) A kind of energy-saving aluminum cell and its interpole
Namboothiri et al. Aluminium production options with a focus on the use of a hydrogen anode: a review
AU659247B2 (en) Cell for the electrolysis of alumina preferably at low temperatures
WO2008098489A1 (en) An aluminum electrolytic cell
CN103510113A (en) Semi-vertical cathode-anode energy-saving aluminum electrolysis cell
CA2697396A1 (en) Control of by-pass current in multi-polar light metal reduction cells
RU2449059C2 (en) Electrolysis unit for aluminium manufacture
CN201354386Y (en) Aluminum electrolysis bath energy-saving cathode block structure
CN201793768U (en) Aluminum electrolysis anode structure
RU2585924C2 (en) Method for reduction of anode overvoltage during electrolytic production of aluminium
US3736244A (en) Electrolytic cells for the production of aluminum
RU2550683C1 (en) Electrolysis unit for aluminium making
CN104005052B (en) Single-point charging W-shaped aluminum electrolytic cell and filling block thereof
RU2509830C1 (en) Electrolytic cell for production of aluminium

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090406