RU2385973C1 - Контейнер для герметизации анодных огарков - Google Patents
Контейнер для герметизации анодных огарков Download PDFInfo
- Publication number
- RU2385973C1 RU2385973C1 RU2008145991/02A RU2008145991A RU2385973C1 RU 2385973 C1 RU2385973 C1 RU 2385973C1 RU 2008145991/02 A RU2008145991/02 A RU 2008145991/02A RU 2008145991 A RU2008145991 A RU 2008145991A RU 2385973 C1 RU2385973 C1 RU 2385973C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- anode
- container
- gas
- calcined
- partition
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к получению алюминия в электролизерах с предварительно обожженными анодами, и может быть применено для охлаждения анодных огарков. Контейнер содержит корпус с боковыми стенками и подиной для установки анодных огарков, верхней крышкой, газоотводящим патрубком, подсоединенным к системе организованного газоотсоса, и съемными укрытиями. В корпусе установлена перегородка, делящая его на нижний и верхний ярусы и предназначенная для размещения обожженного анода перед его установкой в электролизер. Перегородка выполнена с окнами и пазами для размещения анодных штанг анодного огарка и оборудована встроенным в нее теплоэлектронагревателем. Верхняя крышка контейнера выполнена конусообразной и соединена с газоотводящим патрубком, в основании верхней крышки сделаны пазы для размещения анодных штанг обожженных анодов. Боковые стенки корпуса оборудованы теплоизоляцией. Отношение высоты нижнего яруса (h) контейнера к высоте верхнего яруса (H) может составлять h:H=0,2÷0,5. Газоотводящий патрубок может быть снабжен шибером. Обеспечиваются утилизация тепла, выделяющегося из охлаждаемого анодного огарка, сокращение объема и снижение аэродинамического сопротивления эвакуируемых из контейнера газов. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к получению алюминия в электролизерах с предварительно обожженными анодами, и может быть применено для охлаждения анодных огарков.
В процессе электролиза алюминия обожженные аноды постепенно сгорают, по мере сгорания анодный огарок заменяется новым анодом. Температура анодного огарка в момент извлечения из электролизера составляет 950-980°С, масса - около 20% от массы обожженного анода. При охлаждении анодного огарка выделяются газы, что ухудшает экологические показатели алюминиевого производства. Известно, что наиболее интенсивное выделение газов от анодного огарка происходит в период его охлаждения от 950-980°С до 400°С.
Известно устройство для герметизации и охлаждения огарков обожженных анодов (Jean - Pierre Gagne, Robin Boulianne, Jean - Francois Magnan, Marc - Andre Thibault, Gilles Dufour, Claude Gauthier. Новая конструкция крышки для анодных поддонов. - Light Metals 2006., - p.213-217. Устройство состоит из шкафа, в боковой стенке которого установлен патрубок. Анодный огарок, изъятый из электролизера, на период охлаждения помещается в шкаф. Газы, выделяющиеся от охлаждаемого анодного огарка через патрубок, расположенный в боковой стенке шкафа, эвакуируются в систему организованного газоотсоса.
К недостаткам данного устройства следует отнести безвозвратную потерю в окружающую среду тепла от анодного огарка в период его охлаждения и низкую эффективность сбора и эвакуации газов.
Наиболее близким к заявленному является контейнер для герметизации анодных огарков (Янко Э.А. Производство алюминия. Пособие для мастеров и рабочих цехов электролиза алюминиевых заводов. - С.Птб.: Издательство С.Петербургского Университета. 2007. - с.305). Корпус контейнера в разрезе имеет форму прямоугольной трапеции и снабжен подиной, на которую устанавливаются анодные огарки. Плоская верхняя крышка оборудована пазами для установки в них анодных штанг анодных огарков. Пазы по периметру оборудованы уплотнительным материалом, а их габариты сопоставимы с габаритами поперечного разреза анодной штанги. Герметизацию контейнера осуществляют съемными укрытиями, аналогичными применяемым на электролизерах с обожженным анодом. Анодный огарок, изъятый из электролизера, на период охлаждения помещается в контейнер. Изъятие из электролизера анодного огарка и его установку в контейнер осуществляют краном. Эвакуацию газов из контейнера осуществляют дополнительным вентилятором через патрубок, расположенный в задней стенке контейнера, соединенный с системой организованного газоотсоса. Очистку эвакуированных из контейнера газов осуществляют в газоочистной системе корпуса электролиза.
Недостатками данного устройства являются, во-первых, безвозвратная потеря тепла, выделяющегося от анодного огарка, в окружающую среду. Расчет, выполненный по формуле (А.Н.Плановский, П.И.Николаев - Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. - М:, Химия, 1972, с.493):
Qэ=m×c(t1-t2),
показывает, что при охлаждении огарка средней массой m=180-200 кг, от температуры t1=950°С до температуры t1=20°С, при средней удельной теплоемкости анодного материала с=0,18 ккал/кг·град, в окружающую среду безвозвратно теряется порядка 37-40 кВт тепла. Во-вторых, низкая эффективность сбора и эвакуации газов из контейнера, обусловленная высоким аэродинамическим сопротивлением патрубка, через который газы эвакуируются в систему организованного газоотсоса, при помощи дополнительного вентилятора, создающего разрежение в контейнере. Отмеченные недостатки подтверждаются инженерными расчетами аэродинамических характеристик эвакуируемого газового потока, выполненными по методикам (И.Е.Идельчик. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. - М.: Машиностроение, 1992, 672 с.; А.С.Юрьев Справочник по расчетам гидравлических и вентиляционных систем. - Санкт-Петербург.: Мир и семья, 2001. - 1153 с.).
Техническим результатом заявляемого изобретения является расширение функционального назначения за счет утилизации тепла, выделяющегося от охлаждаемого анодного огарка, сокращение объема и снижение аэродинамического сопротивления газов, эвакуируемых из контейнера.
Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что в контейнере для герметизации анодных огарков, включающем корпус с боковыми стенками и подиной для установки анодных огарков, верхней крышкой, газоотводящим патрубком, подсоединенным к системе организованного газоотсоса, и съемными укрытиями, согласно заявляемому изобретению в корпусе установлена перегородка, делящая его на нижний и верхний ярусы и предназначенная для размещения обожженного анода перед его установкой в электролизер, при этом перегородка выполнена с окнами и пазами для размещения анодных штанг анодного огарка, кроме того, перегородка оборудована встроенным в нее теплоэлектронагревателем, а верхняя крышка контейнера выполнена конусообразной и соединена с газоотводящим патрубком, а в основании верхней крышки сделаны пазы для размещения анодных штанг обожженных анодов, и боковые стенки корпуса оборудованы теплоизоляцией.
Отношение высоты нижнего яруса (h) контейнера к высоте верхнего яруса (Н) может составлять h:Н=0,2÷0,5.
Газоотводящий патрубок может быть снабжен шибером.
Основные отличия заявляемого изобретения от прототипа заключаются в том, что контейнер для герметизации анодного огарка выполнен двухъярусным, где перегородка предназначена для размещения обожженного анода перед его установкой в электролизер. Перегородка выполнена с окнами и пазами для размещения анодных штанг анодного огарка. Вышесказанное обеспечивает использование тепла, выделяющегося от анодного огарка конвекцией и излучением на нагрев обожженного анода. Перегородка оборудована встроенным в нее теплоэлектронагревателем, что обеспечивает дополнительный нагрев обожженного анода, и, кроме того, боковые стенки контейнера оборудованы теплоизоляцией. Верхняя крышка контейнера выполнена конусообразной и соединена с газоотводящим патрубком, что обеспечивает снижение аэродинамического сопротивления газоотводящей сети и сокращение объема газов, эвакуируемых из контейнера, за счет минимизации объема воздуха подсасываемого через щели под укрытие.
Выбранные пределы отношения высот ярусов определены удобством обслуживания и габаритами анодных огарков. В процессе электролиза алюминия, по мере сгорания обожженного анода остается анодный огарок, габариты и масса которого существенно отличаются от его первоначальных габаритов. Так, масса анодного огарка составляет порядка 20% от массы обожженного анода; площадь подошвы анодного огарка от 60 до 80% от площади подошвы обожженного анода; высота - от 20 до 30% высоты обожженного анода.
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 изображен продольный разрез контейнера для герметизации анодных огарков; на фиг.2 - поперечный разрез контейнера; на фиг.3 - перегородка для размещения обожженного анода.
Контейнер для герметизации анодных огарков содержит корпус 1 с подиной 2 для установки извлеченных из электролизера анодных огарков 3. В корпусе 1 установлена перегородка 4 для размещения обожженных анодов 5 перед установкой в электролизер. В перегородке 4 выполнены окна 6. На корпусе 1 установлена конусообразная крышка 7, соединенная с газоотводящим патрубком 8. Патрубок 8 соединен с газоходной сетью корпуса электролиза и оборудован шибером 9. Контейнер оборудован теплоэлектронагревателями 10, встроенными в перегородку 4. Боковые стенки 11 корпуса 1 оборудованы теплоизоляцией 12. Для герметизации корпуса 1 контейнера используют съемные укрытия 13. В перегородке 4 выполнены пазы 14 для размещения в них штанг анодных огарков 3. В основании конусообразной крышки 7 сделаны пазы 15 для размещения штанги обожженных анодов 5.
Устройство работает следующим образом.
На подину 2 корпуса 1 контейнера для герметизации анодных огарков устанавливают извлеченные из электролизера анодные огарки 3. На перегородке 4 контейнера размещают обожженные аноды 5 перед установкой в электролизер. Нагрев перегородки 4 происходит за счет тепла, выделяющегося от анодного огарка конвекцией. Горячие газы, выделяющиеся от остывающего анодного огарка 3, из нижнего яруса через окна 6 поступают в верхний ярус контейнера, дополнительно нагревая обожженные аноды 5. Эвакуацию газов из контейнера осуществляют через газоотводящий патрубок 8, установленный на конусообразной крышке 7, играющей роль вытяжного зонта. С помощью шибера 9, расположенного на газоотводящем патрубке 8, осуществляют регулирование объема газоотсоса из корпуса 1 контейнера. Теплоэлектронагревателями 10, встроенными в перегородку 4, при необходимости обеспечивается прогрев обожженного анода до более высоких температур. В целях сокращения потерь тепла в окружающую среду, боковые стенки 11 корпуса 1 контейнера оборудованы теплоизоляцией 12. После установки анодных огарков 3 и обожженных анодов 5 корпус 1 контейнера герметизируется съемными укрытиями 13. Разрежение в корпусе 1 контейнера создается дымососами организованного газоотсоса корпуса электролиза. В целях сокращения объема внутреннего пространства корпуса 1 контейнера в перегородке 4 выполнены пазы 14 для размещения в них штанг анодных огарков 3, устанавливаемых на подину 2; штанги обожженных анодов 5 размещаются в пазах 15 на основании конусообразной крышки 7.
Предлагаемое устройство обеспечит снижение негативного воздействия высоких температур на обожженный анод при его установке в электролизер.
При установке в электролизер обожженного анода последний подвергается мощному тепловому удару. Происходит это вследствие значительной разницы температур между электролитом и погруженной в него частью обожженного анода, достигающей 900°С и более. Непогруженная часть обожженного анода тепловому удару не подвержена. В результате происходит: неравномерное тепловое расширение погруженной и непогруженной частей; возникают термические напряжения, приводящие иногда к появлению трещин и сколов анодов что, в свою очередь, приводит к увеличению их расхода. Время прогрева анода до температуры электролита (950-960°С) составляет около 20 часов.
В заявляемой конструкции контейнера тепло, выделяющееся от анодного огарка, используется на нагрев обожженного анода перед его установкой в электролизер. Данное техническое решение сокращает расход электроэнергии на нагрев обожженного анода непосредственно в электролизере и основано на результатах расчета, выполненного по формуле
который показывает, что на нагрев анода массой 950-980 кг затрачивается, без учета потерь тепла в окружающую среду, порядка 190 кВт электроэнергии. С учетом потерь тепла в окружающую среду эта величина выше в разы и, по экспертным оценкам, достигает 380-570 кВт.
Утилизация в контейнере тепла, выделяющегося от анодного огарка, обеспечивает прогрев обожженного анода до температуры 140-160°С, что подтверждено результатами математического моделирования.
Изобретение позволит расширить функциональное назначение контейнера для герметизации анодных огарков за счет предварительного нагрева обожженного анода до 140-160°С теплом, утилизируемым от охлаждаемого анодного огарка. Вышесказанное позволит более быстро достигнуть равномерное токораспределение по обожженным анодам; сократить расход электроэнергии на производство 1 тонны алюминия в среднем на 20-25 кВт/т Al; сократить расход обожженного анода в среднем на 10-15 кг/т Al; снизить риск растрескивания обожженного анода при его установке в электролизер в результате термошока; минимизировать риски выброса из электролизера расплавленного электролита в момент установки холодного анода. Заявляемая конструкция контейнера позволит снизить аэродинамическое сопротивление газоотводящей сети и сократить объем газов, эвакуируемых из контейнера.
Claims (3)
1. Контейнер для герметизации анодных огарков, включающий корпус с боковыми стенками и подиной для установки анодных огарков, верхней крышкой, газоотводящим патрубком, подсоединенным к системе организованного газоотсоса, и съемными укрытиями, отличающийся тем, что в корпусе установлена перегородка, разделяющая его на нижний и верхний ярусы и предназначенная для размещения обожженного анода перед его установкой в электролизер, при этом перегородка выполнена с окнами и пазами для размещения анодных штанг анодного огарка и оборудована встроенным в нее теплоэлектронагревателем, а верхняя крышка контейнера выполнена конусообразной и соединена с газоотводящим патрубком, при этом в основании верхней крышки выполнены пазы для размещения анодных штанг обожженных анодов, а боковые стенки корпуса оборудованы теплоизоляцией.
2. Контейнер по п.1, отличающийся тем, что отношение высоты нижнего яруса (h) контейнера к высоте верхнего яруса (Н) составляет h:H=0,2÷0,5.
3. Контейнер по п.1, отличающийся тем, что газоотводящий патрубок снабжен шибером.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008145991/02A RU2385973C1 (ru) | 2008-11-21 | 2008-11-21 | Контейнер для герметизации анодных огарков |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008145991/02A RU2385973C1 (ru) | 2008-11-21 | 2008-11-21 | Контейнер для герметизации анодных огарков |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2385973C1 true RU2385973C1 (ru) | 2010-04-10 |
Family
ID=42671191
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008145991/02A RU2385973C1 (ru) | 2008-11-21 | 2008-11-21 | Контейнер для герметизации анодных огарков |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2385973C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103255437A (zh) * | 2013-05-28 | 2013-08-21 | 中南大学 | 一种新型阳极预热铝电解槽 |
FR3030580A1 (fr) * | 2014-12-23 | 2016-06-24 | Rio Tinto Alcan Int Ltd | Systeme de confinement pour un ensemble anodique |
RU2650359C1 (ru) * | 2016-11-02 | 2018-04-11 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Способ подготовки обожженных анодов для электролиза алюминия |
-
2008
- 2008-11-21 RU RU2008145991/02A patent/RU2385973C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ЯНКО Э.А. Производство алюминия. Пособие для мастеров и рабочих цехов электролиза алюминиевых заводов. - СПб.: Издательство С.Петербургского университета, 2007, с.305. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103255437A (zh) * | 2013-05-28 | 2013-08-21 | 中南大学 | 一种新型阳极预热铝电解槽 |
FR3030580A1 (fr) * | 2014-12-23 | 2016-06-24 | Rio Tinto Alcan Int Ltd | Systeme de confinement pour un ensemble anodique |
RU2650359C1 (ru) * | 2016-11-02 | 2018-04-11 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Способ подготовки обожженных анодов для электролиза алюминия |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2385973C1 (ru) | Контейнер для герметизации анодных огарков | |
CN107677134B (zh) | 一种铝电解槽用阳极炭块热处理炉 | |
CN102154663A (zh) | 一种利用铝电解生产烟气余热对氧化铝预热的方法 | |
CN207062390U (zh) | 一种铝电解组装阳极的预热装置 | |
JP6970570B2 (ja) | 溶融塩電解槽の乾燥方法 | |
RU2324012C2 (ru) | Газосборное устройство алюминиевого электролизера (варианты) | |
CN104843675A (zh) | 一种粉料纯化方法及纯化设备 | |
CN203053208U (zh) | 一种钽电容真空烧结脱蜡炉 | |
CN202582188U (zh) | 快速降温试验加热炉 | |
CN110306207A (zh) | 一种异型阴极铝电解槽的高效节能二次焙烧启动方法 | |
CN108996505B (zh) | 一种废旧硬质合金回收碳化钨的电解槽 | |
KR20120074071A (ko) | 연속식 마그네슘 응축장치 | |
CN207503924U (zh) | 一种金属加热基座除气设备 | |
CN106643120B (zh) | 分离回收铝电解槽内衬固体废料和石油焦脱硫的电阻炉 | |
CN207331017U (zh) | 一种内热式连续真空精馏炉 | |
CN102445075B (zh) | 一种中频感应焙烧炉热能回收方法及装置 | |
SU986968A1 (ru) | Устройство дл утилизации тепла самообжигающегос анода алюминиевого электролизера | |
CN206803727U (zh) | 固态物料处理设备 | |
CN206146170U (zh) | 分离回收铝电解槽内衬固体废料和石油焦脱硫的电阻炉 | |
WO2010026266A1 (en) | Thermoelectric device | |
RU217407U1 (ru) | Бездиафрагменный электролизер для получения магния и хлора с нижним вводом анодов | |
CN204100799U (zh) | 一种生物质熔炼炉 | |
CN215217229U (zh) | 利用余热干燥系统降低电熔镁砂能耗的装置 | |
RU56896U1 (ru) | Электролизер для получения магния с нижним вводом анодов | |
RU2532792C1 (ru) | Защита алюминиевого электролизера с верхним токоподводом |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20140916 |
|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20141230 |
|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: SUB-LICENCE FORMERLY AGREED ON 20200414 Effective date: 20200414 |