RU2303654C2

RU2303654C2 - Mounting method for cathode section

Info

Publication number: RU2303654C2
Application number: RU2005131163/02A
Authority: RU
Inventors: Алексей Геннадьевич Бурцев (RU); Алексей Геннадьевич Бурцев; Петр Николаевич Вабищевич (RU); Петр Николаевич Вабищевич; Александр Олегович Гусев (RU); Александр Олегович Гусев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Русская инжиниринговая компания"
Priority date: 2005-10-07
Filing date: 2005-10-07
Publication date: 2007-07-27

Abstract

FIELD: process for mounting cathode section of aluminum cell.

SUBSTANCE: method comprises steps of placing steel cathode rod with copper insert in groove formed along the whole length of cathode block. Electrically conducting binder material is used for sealing due to stepwise lowering surface area of electric contact of side surfaces of groove of cathode block and cathode rod from mean part of cathode block length to its ends with use of continuously fed dozes of material. Then remaining gaps are sealed by means of electrically conducting material. It is possible to place two pairs of coaxial current-supply rods mutually spaced by gap filled with electrically conducting binder material and sub-layer of compressible material between them. Each electric current supply rod has length no more than length half of cathode block. It is also possible to place steel cathode rod whose cross surface area of said rod is equivalent to cross section area of rod with copper insert necessary for compensating voltage drop in cathode block. Invention provides significant equalizing of vertical current of cathode block.

EFFECT: lowered wear degree of cathode blocks, enhanced stability of cell especially with cathode blocks containing large amount of graphite.

3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к металлургии алюминия электролизом расплавленных солей и может быть использовано при монтаже катодной секции алюминиевого электролизера.The invention relates to the metallurgy of aluminum by electrolysis of molten salts and can be used in the installation of the cathode section of an aluminum electrolyzer.

Алюминий получают при электролитическом восстановлении глинозема из криолит-глиноземного расплава. Процесс осуществляется в электролизере Эру-Холла, который, как правило, эксплуатируется при низких напряжениях и очень высоких значениях силы электрического тока. Электрический ток подается через анодную шину и анододержатели к анодам, проходит через криолит-глиноземный расплав (электролит) и слой расплавленного металлического алюминия, а затем входит в катодные блоки с запечатанными в них стальными катодными стержнями. Далее электрический ток выводится из электролизера катодными стержнями, которые соединяются с катодной шиной с помощью гибкого проводника. От катодной шины ток проходит к анодной шине следующего электролизера в серии. Эта картина повторяется в соответствии с числом электролизеров в серии.Aluminum is obtained by electrolytic reduction of alumina from a cryolite-alumina melt. The process is carried out in an Eru-Hall electrolyzer, which, as a rule, is operated at low voltages and very high values of electric current strength. Electric current is supplied through the anode bus and anode holders to the anodes, passes through a cryolite-alumina melt (electrolyte) and a layer of molten metal aluminum, and then enters the cathode blocks with steel cathode rods sealed in them. Further, the electric current is removed from the electrolyzer by cathode rods, which are connected to the cathode bus using a flexible conductor. From the cathode bus, current flows to the anode bus of the next cell in the series. This pattern is repeated in accordance with the number of cells in the series.

Поток электрического тока через слой расплавленного алюминия и угольные катодные блоки течет по путям наименьшего сопротивления. Электрическое сопротивление в обычном катодном стержне пропорционально длине пути тока от точки, в которой электрический ток входит в катодные блоки, до ближайшей внешней шины. Более низкое электрическое сопротивление, которое начинается в областях на катодном стержне, находящихся ближе к внешней шине, заставляет ток, идущий через слой расплава алюминия и катодные блоки, отклоняться в этом направлении.The flow of electric current through a layer of molten aluminum and carbon cathode blocks flows along the paths of least resistance. The electrical resistance in a conventional cathode rod is proportional to the length of the current path from the point at which electric current enters the cathode blocks to the nearest external bus. The lower electrical resistance that begins in areas on the cathode rod closer to the outer bus causes the current flowing through the aluminum melt layer and the cathode blocks to deviate in this direction.

В частности, основной причиной неудовлетворительных характеристик катодных блоков с большим содержанием графита является сильно локализованный износ их поверхности, из-за которого происходит взаимодействие катодного стержня с расплавленным алюминием, в результате чего происходит увеличение содержания концентрации железа в вырабатываемом алюминии или даже прорыв алюминия через растворенный блюмс. Далее следует только аварийное отключение электролизера.In particular, the main reason for the unsatisfactory characteristics of cathode blocks with a high graphite content is the highly localized wear of their surface, due to which the cathode rod interacts with molten aluminum, resulting in an increase in the iron concentration in the produced aluminum or even breakthrough of aluminum through dissolved blues . What follows is an emergency shutdown of the electrolyzer.

Было установлено, что существует связь между быстрой степенью износа, местоположением области максимального износа и неоднородностью распределения вертикального тока. Поэтому имеется постоянная потребность в разработке и обеспечении более равномерного распределения вертикальной составляющей электрического тока для того, чтобы скорости локализованного износа катодных блоков были снижены, а срок службы электролизера увеличился.It was found that there is a relationship between the rapid degree of wear, the location of the maximum wear area and the heterogeneity of the distribution of vertical current. Therefore, there is a constant need to develop and ensure a more uniform distribution of the vertical component of the electric current so that the rates of localized wear of the cathode blocks are reduced and the service life of the cell increases.

Известно, что удельная электропроводность стали очень мала по сравнению со слоем металлического алюминия, поэтому часть блюмса, расположенная ближе к борту электролизера, несет большую часть нагрузки, таким образом, создавая крайне неравномерное распределение вертикальной составляющей электрического тока в пределах каждого катодного блока.It is known that the electrical conductivity of steel is very small compared to a layer of aluminum metal, therefore, the part of the bloom located closer to the side of the cell carries most of the load, thus creating an extremely uneven distribution of the vertical component of the electric current within each cathode block.

Известен способ заделки катодного стержня в катодный блок электролизера, предназначенного для производства алюминия, путем создания прогрессивно уменьшающего контактирующего слоя на расстоянии 1500-1700 мм от центра в довольно узком пространстве 10-20 мм между катодным стержнем и углеродистым катодным блоком. Способ также включает формирование множества отверстий заданной площади в контактирующем слое. Этапы получения алюминия включают: прохождение тока через электролизер, выделение алюминия из алюминиевого соединения, при этом алюминий служит катодом. Прогрессивное сокращение области электрического контакта между катодными блюмсами и угольной футеровкой от центра электролизера к его торцам направлено на то, чтобы угольная футеровка в процессе работы получала от выделенного алюминия в основном тот же самый ток на единицу площади приблизительно по всей ширине электролизера (патент США, №4110179, М.кл. С25С 3/16, 1978).There is a method of embedding a cathode rod into a cathode block of an electrolyzer intended for aluminum production by creating a progressively decreasing contact layer at a distance of 1500-1700 mm from the center in a rather narrow space of 10-20 mm between the cathode rod and the carbon cathode block. The method also includes forming a plurality of holes of a given area in the contact layer. The steps for producing aluminum include: passing current through an electrolytic cell, separating aluminum from an aluminum compound, wherein aluminum serves as a cathode. A progressive reduction in the area of electrical contact between the cathode blooms and the carbon lining from the center of the cell to its ends is aimed at ensuring that the carbon lining in the process receives from the extracted aluminum substantially the same current per unit area over approximately the entire width of the cell (US Pat. No. 4110179, M.C. C25C 3/16, 1978).

Недостатками данного технического решения являются трудоемкость выполнения работ по заделке катодного стержня в углеродистый катодный блок, а именно создание прогрессивно уменьшающего контактирующего слоя на расстоянии 1500-1700 мм от центра в довольно узком пространстве 10-20 мм между катодным стержнем и углеродистым катодным блоком. Также довольно трудоемкий другой способ, представленный в этом изобретении - формирование множества отверстий заданной площади в контактирующем слое.The disadvantages of this technical solution are the complexity of the work on embedding the cathode rod into the carbon cathode block, namely the creation of a progressively decreasing contact layer at a distance of 1500-1700 mm from the center in a rather narrow space of 10-20 mm between the cathode rod and the carbon cathode block. Also quite a laborious other method presented in this invention is the formation of many holes of a given area in the contact layer.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ монтажа катодной секции, включающий укладку стального катодного стержня с медной вставкой в паз, проходящий по всей длине катодного блока, заделку электропроводным связующим материалом зазора между боковыми поверхностями паза катодного блока и боковыми поверхностями катодного стержня и электроизоляционным материалом оставшихся промежутков между ними. Для создания электрического контакта катодного стержня с углеродистым катодным блоком используются прерывистые порции электропроводной заделки с изолированными промежутками между ними (Патент WO 2004/031452, А1, М.кл. С25С 3/16, 2004). Проводящие порции заделки сконцентрированы в центральной области паза, а изолированные промежутки находятся на внешних участках, так, что большая часть электрического тока при работе электролизера вынуждена протекать через проводящие части к центру катодного блока. Это приводит к более равномерному распределению вертикального тока по углеродистому катодному блоку.The closest to the invention in technical essence and the achieved result is a method of mounting a cathode section, including laying a steel cathode rod with a copper insert in a groove extending along the entire length of the cathode block, sealing the gap between the side surfaces of the groove of the cathode block and the side surfaces of the cathode rod and electrical insulating material of the remaining gaps between them. To create electrical contact between the cathode rod and the carbon cathode block, intermittent portions of the electrically conductive seal with isolated gaps between them are used (Patent WO 2004/031452, A1, M.cl. C25C 3/16, 2004). The conductive portions of the seal are concentrated in the central region of the groove, and the isolated gaps are located on the outer sections, so that most of the electric current during the operation of the electrolyzer is forced to flow through the conductive parts to the center of the cathode block. This leads to a more uniform distribution of the vertical current across the carbon cathode block.

Недостатками такого способа заделки является относительно большая величина падения напряжения в катодном узле. Кроме того, известный способ не решает проблемы большой неоднородности вертикального тока по поверхности подины, а лишь незначительно улучшает положение.The disadvantages of this method of termination is the relatively large magnitude of the voltage drop in the cathode assembly. In addition, the known method does not solve the problem of large heterogeneity of the vertical current along the surface of the hearth, but only slightly improves the situation.

Задачей изобретения является уменьшение скорости износа катодных блоков и увеличение запаса МГД-устойчивости электролизера, особенно при использовании катодных блоков с большим содержанием графита.The objective of the invention is to reduce the wear rate of the cathode blocks and increase the supply of MHD stability of the electrolyzer, especially when using cathode blocks with a high content of graphite.

Технический результат заключается в обеспечении более существенного выравнивания вертикальной составляющей электрического тока по катодному блоку путем улучшения электрического контакта катодного стержня с углеродистым катодным блоком.The technical result consists in providing a more substantial alignment of the vertical component of the electric current along the cathode block by improving the electrical contact of the cathode rod with the carbon cathode block.

Для решения поставленной задачи в способе монтажа катодной секции алюминиевого электролизера, включающем укладку стального катодного стержня с медной вставкой в паз, проходящий по всей длине катодного блока, заделку электропроводным связующим материалом зазора между боковыми поверхностями паза катодного блока и боковыми поверхностями катодного стержня и электроизоляционным материалом оставшихся промежутков между ними, согласно предлагаемому изобретению заделку электропроводным связующим материалом ведут путем ступенчатого уменьшения площади электрического контакта боковых поверхностей паза катодного блока и катодного стержня от середины длины катодного блока к его торцам, сформированной непрерывными порциями материала.To solve the problem in a method of mounting a cathode section of an aluminum electrolyzer, including laying a steel cathode rod with a copper insert in a groove extending along the entire length of the cathode block, sealing the gap between the side surfaces of the groove of the cathode block and the side surfaces of the cathode rod and the insulating material of the remaining gaps between them, according to the invention, the incorporation of an electrically conductive binder material is carried out by stepwise smart increasing the area of electrical contact of the side surfaces of the groove of the cathode block and the cathode rod from the middle of the length of the cathode block to its ends, formed by continuous portions of material.

Способ дополняют частные отличительные признаки, направленные также на достижение указанного технического результата.The method is supplemented by private distinctive features, also aimed at achieving the specified technical result.

Производят укладку двух пар соосных токоподводящих стержней с промежутком между ними, заполненным электропроводным связующим материалом и прослойкой из сжимаемого материала посередине, причем каждый токоподводящий стержень имеет длину не более половины длины катодного блока.Two pairs of coaxial current-conducting rods are laid with a gap between them filled with an electrically conductive binder material and a layer of compressible material in the middle, each current-carrying rod having a length of no more than half the length of the cathode block.

Производят укладку стального катодного стержня, причем площадь поперечного сечения стержня эквивалентна площади стержня с медной вставкой, необходимой для компенсации падения напряжения в катодном блоке.The steel cathode rod is laid, and the cross-sectional area of the rod is equivalent to the area of the rod with a copper insert necessary to compensate for the voltage drop in the cathode block.

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что делает возможным сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень».Comparison of the proposed solution not only with the prototype, but also with other technical solutions in this technical field did not allow to identify in them the features that distinguish the claimed solution from the prototype, which makes it possible to conclude that the criterion of "inventive step".

Электропроводный контакт катодного стержня с катодным блоком выполнен в виде ступенчато уменьшающейся площади электрического контакта от середины длины катодного блока к его торцам, в зазоре между боковой поверхностью паза катодного блока и боковой поверхностью катодного стержня. Нижняя поверхность паза с верхней поверхностью катодного стержня имеет равномерный контакт по всей длине катодного блока. Незаполненная углеродистым материалом часть паза заполняется изоляционным огнеупорным бетоном с низкой прочностью на сжатие.The conductive contact of the cathode rod with the cathode block is made in the form of a stepwise decreasing area of electrical contact from the middle of the length of the cathode block to its ends, in the gap between the side surface of the groove of the cathode block and the side surface of the cathode rod. The lower surface of the groove with the upper surface of the cathode rod has uniform contact along the entire length of the cathode block. The part of the groove that is not filled with carbon material is filled with insulating refractory concrete with low compressive strength.

Таким образом, в процессе работы электролизера большая доля электрического тока направляется к центру угольного катодного блока, что приводит к более равномерному распределению вертикального тока по катодному блоку и соответственно уменьшается скорость износа катода в отдельных зонах и увеличивается запас МГД-устойчивости электролизера, особенно при использовании подовых блоков с большим содержанием графита.Thus, during the operation of the electrolyzer, a large fraction of the electric current is directed to the center of the carbon cathode block, which leads to a more uniform distribution of the vertical current across the cathode block and, accordingly, the wear rate of the cathode in individual zones decreases and the supply of MHD stability of the cell increases, especially when using blocks with a high content of graphite.

Сущность изобретения поясняется графическим материалом.The invention is illustrated graphic material.

На фиг.1. показано схематичное изображение поперечного сечения алюминиевого электролизера. На фиг.2. изображен вид в перспективе катодного стержня, помещенного в паз катодного блока, заделанного в соответствии с изобретением по пункту 1. Второй вариант выполнения монтажа катодной секции по пункту 2 показан на фиг.3. Третий вариант выполнения монтажа катодной секции по пункту 3 показан на фиг.4. На фиг.5. показано расчетное значения распределение плотности тока по длине катодного блока для различных способов монтажа катодной секции.In figure 1. shows a schematic cross-sectional view of an aluminum electrolyzer. In figure 2. a perspective view of a cathode rod placed in a groove of a cathode block embedded in accordance with the invention in paragraph 1 is shown. A second embodiment of mounting the cathode section in paragraph 2 is shown in FIG. 3. The third embodiment of the installation of the cathode section according to paragraph 3 is shown in Fig.4. 5. shows the calculated value of the current density distribution along the length of the cathode block for various methods of mounting the cathode section.

Алюминиевый электролизер 1 включает подвешенные к горизонтальной анодной шине 2 аноды 3, которые погружены в солевой расплав, состоящий главным образом из криолита (Na₃AlF₆), который служит электролитом 4 для производства алюминия путем электролитического разложения глинозема. Под слоем электролита 4 располагается образующийся на катоде алюминий 5, который действует как катод при электролизе. Ниже расположены угольные катодные блоки 6, которые имеют пазы в нижней поверхности, в которые помещены токопроводящие стержни 7, и закреплены с помощью электропроводного связующего материала 8. Токопроводящий или катодный стержень 7 содержит медную вставку 9. Внешние концы катодного стержня проходят через боковые стенки алюминиевого электролизера 1, где они соединяются с катодными шинами 10 идущими по боковой стороне электролизера.An aluminum electrolyzer 1 includes anodes 3 suspended from a horizontal anode rail 2, which are immersed in a molten salt consisting mainly of cryolite (Na ₃ AlF ₆ ), which serves as electrolyte 4 for the production of aluminum by electrolytic decomposition of alumina. Under the electrolyte layer 4 is located formed on the cathode aluminum 5, which acts as a cathode during electrolysis. Below are the carbon cathode blocks 6, which have grooves in the lower surface in which the conductive rods 7 are placed, and are fixed using an electrically conductive bonding material 8. The conductive or cathode rod 7 contains a copper insert 9. The outer ends of the cathode rod pass through the side walls of the aluminum electrolyzer 1, where they are connected to cathode buses 10 extending along the side of the cell.

Постоянный ток подается через анодную шину 2 к анодам 3, затем проходит через электролит 4, жидкий алюминий 5 к катодным блокам 6 и затем выводится из электролизера катодными стержнями 7. Катодный стержень 7 имеет электропроводный контакт с катодным блоком 6 путем ступенчатого уменьшения площади электрического контакта электропроводного связующего материала 8 от середины длины катодного блока 6 к его торцам, в зазоре между боковой поверхностью паза катодного блока 6 и боковой поверхностью катодного стержня 7.A direct current is supplied through the anode bus 2 to the anodes 3, then passes through the electrolyte 4, liquid aluminum 5 to the cathode blocks 6 and then removed from the electrolyzer by the cathode rods 7. The cathode rod 7 has an electrically conductive contact with the cathode block 6 by stepwise reducing the area of the electrical contact of the electrically conductive a binder material 8 from the middle of the length of the cathode block 6 to its ends, in the gap between the side surface of the groove of the cathode block 6 and the side surface of the cathode rod 7.

По второму варианту монтажа катодной секции используют два соосных катодных стержня 7 с промежутком между ними, заполненным электропроводным материалом 11 с прослойкой сжимаемого материала 12 посредине, причем каждый катодный стержень 7 имеет длину, приблизительно равную половине длины катодного блока 6. Промежуток может быть заполнен угольным блоком, углеродистой массой или керамическим волокном или другими подходящими наполнителями.According to the second embodiment of mounting the cathode section, two coaxial cathode rods 7 are used with a gap between them filled with an electrically conductive material 11 with a layer of compressible material 12 in the middle, each cathode rod 7 having a length approximately equal to half the length of the cathode block 6. The gap can be filled with a carbon block carbon mass or ceramic fiber or other suitable fillers.

При монтаже катодного стержня 7 без медной вставки 9 площадь поперечного сечения подобрана таким образом, чтобы компенсировать увеличение падение напряжения в катодном блоке 7, обусловленное отказом от медной вставки 9 в катодный стержень 7.When mounting the cathode rod 7 without a copper insert 9, the cross-sectional area is selected so as to compensate for the increase in voltage drop in the cathode block 7 due to the rejection of the copper insert 9 in the cathode rod 7.

Хотя выше описан один катодный стержень 7, проходящий на всю длину катодного блока 6, в общем случае та же самая процедура может использоваться с парой катодных стержней 7 проложенных до полудлины катодного блока 6. Также можно использовать катодные блоки 6, имеющие два или более пазов, а не показанный катодный блок 6 с одним пазом.Although the above described one cathode rod 7, extending over the entire length of the cathode block 6, in general, the same procedure can be used with a pair of cathode rods 7 laid to half the length of the cathode block 6. You can also use cathode blocks 6, having two or more grooves, and not shown cathode block 6 with one groove.

Кроме того, можно использовать не только показанный сплошной (длинный) катодный блок 6, а также блок половинной ширины или множество смежных катодных блоков. Таким образом, в данном описании и в формуле изобретения любая ссылка на "катодный блок" включает два или большее число смежных блоков, которые вместе являются эквивалентными единственному показанному блоку. Кроме того, любая ссылка на «паз» включает два или большее число параллельных пазов в одном катодном блоке.In addition, it is possible to use not only the solid (long) cathode block 6 shown, but also a half-width block or a plurality of adjacent cathode blocks. Thus, in this description and in the claims, any reference to a “cathode block” includes two or more adjacent blocks, which together are equivalent to the only block shown. In addition, any reference to a "groove" includes two or more parallel grooves in a single cathode block.

Электропроводный материал - предпочтительно углеродистая паста, хотя могут использоваться другие материалы - литейный чугун или угольный клей. Хотя самая большая выгода от ступенчато уменьшающейся площади электрического контакта достигается на катодных блоках с содержанием графита 30-100%, она может также использоваться с катодными блоками из аморфного углерода.The electrically conductive material is preferably carbon paste, although other materials may be used — cast iron or carbon glue. Although the greatest benefit from a stepwise decreasing electrical contact area is achieved on cathode blocks with a graphite content of 30-100%, it can also be used with amorphous carbon cathode blocks.

Между боковыми поверхностями удлиненного паза и боковыми поверхностями блюмса имеется достаточно большие зазоры для заливки чугуна или клея, чтобы обеспечить хороший электрический контакт между смежными боковыми поверхностями. Непроводящие промежутки между порциями электропроводной заделки предпочтительно заполнены электроизолирующим материалом типа защитного керамического волокна.Between the lateral surfaces of the elongated groove and the lateral surfaces of the bloom, there are sufficiently large clearances for cast iron or glue to provide good electrical contact between adjacent lateral surfaces. The non-conductive gaps between the portions of the electrical conductive seal are preferably filled with an electrically insulating material such as protective ceramic fiber.

Использование ступенчатой заделки согласно данному изобретению эффективно для управления равномерностью распределения вертикального тока путем изменения количества ступеней или протяженности того или иного прямого участка.The use of stepped termination according to this invention is effective for controlling the uniform distribution of the vertical current by changing the number of steps or the length of one or another straight section.

Площадь поперечного сечения медной вставки - предпочтительно составляет 20% от площади поперечного сечения блюмса.The cross-sectional area of the copper insert is preferably 20% of the cross-sectional area of the bloom.

Эта медная вставка в комбинации с увеличенной площадью поперечного сечения блюмса способна в значительной степени скомпенсировать дополнительное падение потенциала, вызванное прерывистыми порциями заделки. Предпочтительно блюмсы имеют площадь поперечного сечения не менее 16000 мм² и также предпочтительно имеют форму прямоугольника с шириной, не менее 80 мм и высотой, по крайней мере, 200 мм.This copper insert, in combination with an increased bloom cross-sectional area, can significantly compensate for the additional potential drop caused by intermittent portions of the seal. Preferably, the blooms have a cross-sectional area of at least 16,000 mm ² and are also preferably rectangular in shape with a width of at least 80 mm and a height of at least 200 mm.

Способ реализуется следующим образомThe method is implemented as follows

1. Катодный блок 5 укладывается на металлические опоры пазом вверх.1. The cathode block 5 is laid on metal supports with the groove up.

2. Поверхность паза продувается сжатым воздухом, для освобождения от угольной пыли.2. The groove surface is blown with compressed air to release from coal dust.

3. На катодный блок 5 со стороны торцов и в центральной части длины катодного блока устанавливаются упоры для предотвращения выдавливания электропроводного связующего материала 8, в данном случае углеродистой пасты.3. On the cathode block 5 from the ends and in the central part of the length of the cathode block, stops are installed to prevent extrusion of the electrically conductive binder material 8, in this case, carbon paste.

4. Нижняя поверхность паза катодного блока 5 заполняется углеродистой пастой на высоту 15-20 мм и производится уплотнение материала до высоты 10 мм путем опускания катодных стержней 7 в паз катодного блока, подъема их и подсыпания новых порции пасты, до обеспечения равномерной плотности засыпки.4. The lower surface of the groove of the cathode block 5 is filled with carbon paste to a height of 15-20 mm and the material is compacted to a height of 10 mm by lowering the cathode rods 7 into the groove of the cathode block, lifting them and adding new portions of the paste to ensure a uniform filling density.

5. По шаблону устанавливаются в паз катодного блока 5 катодные стержни 7, так чтобы расстояние между боковыми поверхностями катодного блока и катодного стержня было одинаковым с обеих сторон. При этом выступающие концы катодных стержней, расположенных в одном пазу, должны быть одинаковы.5. According to the template, cathode rods 7 are installed in the groove of the cathode block 5, so that the distance between the side surfaces of the cathode block and the cathode rod is the same on both sides. In this case, the protruding ends of the cathode rods located in the same groove should be the same.

6. Заполняются ограниченные упорами зазоры между боковой поверхностью паза катодного блока и боковой поверхностью катодного стержня на высоту 100 мм и уплотняются до получения высоты уплотненной пасты 50 мм на всю длину паза катодного блока кроме зон ограниченных упорами. Таким образом формируется первый слой электропроводной заделки.6. The gaps between the lateral surface of the groove of the cathode block and the lateral surface of the cathode rod are filled to a height of 100 mm, and are sealed to obtain a height of the compacted paste of 50 mm over the entire length of the groove of the cathode block except for the zones limited by the stops. Thus, the first layer of electrically conductive termination is formed.

7. Устанавливаются упоры над первым слоем из углеродистой пасты на расстоянии от торцов катодного блока 400-450 мм.7. Set the stops above the first layer of carbon paste at a distance from the ends of the cathode block 400-450 mm

8. Заполняются зазоры между боковыми поверхностями паза катодного блока и катодного стержня углеродистой пастой на высоту 100 мм и уплотняются до высоты 50 мм. Формируется второй слой электропроводной заделки.8. The gaps between the side surfaces of the groove of the cathode block and the cathode rod are filled with carbon paste to a height of 100 mm and compacted to a height of 50 mm. A second layer of conductive termination is formed.

9. Устанавливаются упоры над вторым слоем из углеродистой пасты на расстоянии от торцов катодного блока 900-950 мм.9. Set the stops above the second layer of carbon paste at a distance from the ends of the cathode block 900-950 mm

10. Заполняются зазоры между боковыми поверхностями паза катодного блока и катодного стержня углеродистой пасты на высоту 100 мм и уплотняется рыхлый слой до высоты 50 мм. Формируется третий слой электропроводной заделки.10. The gaps between the side surfaces of the groove of the cathode block and the cathode rod of the carbon paste are filled to a height of 100 mm and the loose layer is compacted to a height of 50 mm. A third layer of conductive termination is formed.

11. Устанавливаются упоры над третьим слоем из углеродистой пасты на расстоянии от торцов катодного блока 1300-1350 мм.11. Set stops over the third layer of carbon paste at a distance from the ends of the cathode block 1300-1350 mm

12. Заполняются зазоры между боковыми поверхностями паза катодного блока и катодного стержня углеродистой пастой на всю оставшуюся высоту катодного стержня, и уплотняется рыхлый слой до верхнего среза катодного стержня, затем производится подсыпка и уплотнение пасты до полного заполнения зазора.12. The gaps between the side surfaces of the groove of the cathode block and the cathode rod are filled with carbon paste for the entire remaining height of the cathode rod, and the loose layer is compacted to the upper cut of the cathode rod, then the paste is filled and compacted until the gap is completely filled.

13. Извлекаются все упоры. В промежуток между катодными стержнями в центральной части устанавливается прослойка из сжимаемого материала, оставшееся свободное пространство заполняют углеродистой пастой и уплотняют до получения монолитного слоя. Заполняется оставшееся пространство в пазу катодного блока огнеупорным бетоном, стойким к криолит-глиноземному расплаву и обладающим низкой прочностью.13. All stops are removed. In the gap between the cathode rods in the central part, a layer of compressible material is installed, the remaining free space is filled with carbon paste and compacted to obtain a monolithic layer. The remaining space in the groove of the cathode block is filled with refractory concrete, resistant to cryolite-alumina melt and having low strength.

15. По возможности производят сушку подовой секции при 180-200°С.15. If possible, the hearth section is dried at 180-200 ° C.

Использование данного способа монтажа катодной секции позволит обеспечить более существенное выравнивание вертикального тока по катодному блоку (фиг.5) для уменьшения скорости износа катодных блоков и увеличения запаса МГД-устойчивости электролизера, особенно при использовании катодных блоков с большим содержанием графита.Using this method of mounting the cathode section will allow more substantial alignment of the vertical current along the cathode block (Fig. 5) to reduce the wear rate of the cathode blocks and increase the supply of MHD stability of the electrolyzer, especially when using cathode blocks with a high graphite content.

Claims

1. The method of mounting the cathode section of an aluminum electrolyzer, including laying a steel cathode rod with a copper insert in a groove extending along the entire length of the cathode block, sealing the gap between the side surfaces of the groove of the cathode block and the side surfaces of the cathode rod and the insulating material of the remaining spaces between them characterized in that the incorporation of an electrically conductive binder material is carried out by stepwise reducing the area of electrical contact of the side the groove surfaces of the cathode block and the cathode rod from the middle of the length of the cathode block to its ends, formed by continuous portions of material.

2. The method according to claim 1, characterized in that two pairs of coaxial current-conducting cathode rods are laid with a gap between them filled with an electrically conductive binder material and a layer of compressible material in the middle, each current-conducting cathode rod having a length of not more than half the length of the cathode block.

3. The method according to claim 1, characterized in that the laying of the steel cathode rod, and the cross-sectional area of the steel rod is equivalent to the area of the rod from the copper insert, necessary to compensate for the voltage drop in the cathode block.