RU2485216C1 - Electrolysis unit for aluminium manufacture - Google Patents

Electrolysis unit for aluminium manufacture Download PDF

Info

Publication number
RU2485216C1
RU2485216C1 RU2012106138/02A RU2012106138A RU2485216C1 RU 2485216 C1 RU2485216 C1 RU 2485216C1 RU 2012106138/02 A RU2012106138/02 A RU 2012106138/02A RU 2012106138 A RU2012106138 A RU 2012106138A RU 2485216 C1 RU2485216 C1 RU 2485216C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
anode
holes
cathode
electrolysis unit
anodes
Prior art date
Application number
RU2012106138/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Павлович Лысенко
Роман Сергеевич Сельницын
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"
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 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"
Priority to RU2012106138/02A priority Critical patent/RU2485216C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2485216C1 publication Critical patent/RU2485216C1/en

Links

Landscapes

  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: electrolysis unit includes steel casing, heat-insulating brick masonry, carbon lining, busbars, cathode and anode units; at that, anode unit consists of baked carbon blocks, in which vertical holes are made in the form of flattened cones, the lower diameter of which is larger than the upper one by 1.9÷2.1 times and comprises 80÷100 mm, and number of holes in the anode unit is 8÷10 pcs.
EFFECT: providing the possibility of quicker and more qualitative removal of anode gases, reducing resistance and voltage on the bath, reducing voltage in anode-to-cathode distance, which will lead to reduction of power consumption.
1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия, а именно к анодному устройству алюминиевых электролизеров.The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to the electrolytic production of aluminum, namely to the anode device of aluminum electrolysis cells.

Известен электролизер для получения алюминия электролизом расплава, содержащий систему непрерывных анодов с использованием предварительно обожженных анодных блоков (RU 2041975, кл. С25С 3/12, опубл. 20.08.1995), данная конструкция обеспечивает снижение удельного потребления электрической энергии.A known cell for producing aluminum by melt electrolysis, containing a system of continuous anodes using prebaked anode blocks (RU 2041975, class C25C 3/12, publ. 08.20.1995), this design reduces the specific consumption of electrical energy.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является изобретение электролизера для производства алюминия, содержащего угольные аноды с каналами и катодное устройство, включающее слой жидкого алюминия на подине, катодные токоотводящие стержни выполнены из нерастворимых в алюминии материалов, причем их верхняя часть, выступающая из жидкого алюминия, выполнена формой, соответствующей форме противоположных каналов в аноде, и расположена в каналах анодов на расстоянии 1,0-6,0 см параллельно боковым поверхностям каналов. Каналы в угольных анодах и верхняя часть катодных токоотводящих стержней, выступающая над поверхностью жидкого алюминия, имеют треугольное сечение (RU 2282680 кл. С25С, опубл. 27.08.2006). Главным преимуществом таких анодов является уменьшение удельного расхода электроэнергии. Поскольку газопузырьковая прослойка уменьшается, то и сопротивление в электролите снижается и, как следствие, понижается напряжение на ванне.The closest in technical essence to the present invention is the invention of an electrolytic cell for the production of aluminum, containing carbon anodes with channels and a cathode device comprising a layer of liquid aluminum on the bottom, 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 at a distance of 1.0-6.0 cm parallel to the side surfaces of the channel scarlet. The channels in the carbon anodes and the upper part of the cathode collector rods protruding above the surface of liquid aluminum, have a triangular cross-section (RU 2282680 class. C25C, publ. 08.27.2006). The main advantage of such anodes is the reduction of specific energy consumption. Since the gas-bubble layer decreases, the resistance in the electrolyte decreases and, as a result, the voltage in the bath decreases.

Несмотря на это, у данных анодов есть существенный недостаток. Производство такого анода требует высокой точности и очень трудоемкой работы, так как:Despite this, these anodes have a significant drawback. The production of such an anode requires high accuracy and very laborious work, since:

- при извлечении его из вибропресса анод крошится и ломается по краям;- when removing it from the vibrating press, the anode crumbles and breaks around the edges;

- при обжиге канавки слипаются друг с другом.- when firing, the grooves stick together.

Серьезным недостатком является формирование неровностей на рабочей поверхности и более высокое пенообразование. Главным недостатком такого анодного блока является тот факт, который проявляется уже при эксплуатации анода. При электролизе анод погружен в электролит не полностью, т.е. вырезанные канавки торчат над электролитом, чтобы выпускать анодные газы. Со временем эти канавки забиваются угольной пеной. Далее, также со временем, анод сгорает снизу, соответственно высота канавок уменьшается, как и уменьшается высота анода, следовательно, канавки либо просто утопают полностью в электролите, либо надо извлекать аноды и каждый раз дотачивать высоту канавок, что нецелесообразно. Со временем все достоинства данных анодов пропадают.A serious drawback is the formation of irregularities on the working surface and higher foaming. The main disadvantage of such an anode block is the fact that is already apparent during operation of the anode. During electrolysis, the anode is not completely immersed in the electrolyte, i.e. cut grooves stick out above the electrolyte to release anode gases. Over time, these grooves become clogged with coal foam. Further, also with time, the anode burns from below, respectively, the height of the grooves decreases, as the height of the anode decreases, therefore, the grooves either simply sink completely in the electrolyte, or it is necessary to remove the anodes and grind the height of the grooves each time, which is impractical. Over time, all the advantages of these anodes disappear.

Задачей предлагаемого изобретения является уменьшение расхода электроэнергии.The task of the invention is to reduce energy consumption.

Достигается это тем, что в обожженном аноде алюминиевого электролизера предлагается делать не каналы, а отверстия в виде усеченного конуса, отношение верхнего диаметра к нижнему диаметру 1,9÷2,1, нижний диаметр конуса 80÷100 мм, количество отверстий в аноде 8÷10. Эти отверстия позволят сократить путь отходящих газов и уменьшить толщину газовой прослойки и, как следствие, снизить сопротивление в электролите и напряжение на ванне, что приведет к уменьшению расхода электроэнергии.This is achieved by the fact that in the calcined anode of the aluminum electrolyzer it is proposed to make not channels, but holes in the form of a truncated cone, the ratio of the upper diameter to the lower diameter is 1.9 ÷ 2.1, the lower diameter of the cone is 80 ÷ 100 mm, the number of holes in the anode is 8 ÷ 10. These holes will reduce the path of exhaust gases and reduce the thickness of the gas layer and, as a result, reduce the resistance in the electrolyte and the voltage on the bath, which will lead to a decrease in energy consumption.

Для предотвращения заполнения отверстий угольной пеной, последние выполняются в виде конуса. Это приводит к росту скорости газа в отверстиях по направлению снизу вверх и удалению угольной пены на поверхность анода.To prevent filling the holes with carbon foam, the latter are made in the form of a cone. This leads to an increase in the gas velocity in the holes in the direction from the bottom up and the removal of carbon foam on the surface of the anode.

Количество отверстий в аноде 8÷10 объясняется тем, что если отверстий будет более 10, то анод будет хрупким и может обрушиться, а если количество отверстий будет менее 8, то уменьшение газовой прослойки будет незначительным.The number of holes in the anode 8 ÷ 10 is explained by the fact that if there are more than 10 holes, the anode will be brittle and may collapse, and if the number of holes is less than 8, the decrease in the gas gap will be insignificant.

Также это изобретение полностью убирает еще одну проблему, возникшую при производстве анодов с каналами. Ввиду того, что отверстия в анодах имеют форму усеченного конуса, это обеспечивает беспрепятственное извлечение анодов из вибропресса. Отводимые газы будут осуществлять барботаж расплава, что приведет к повышению растворимости глинозема в электролите и снижению омического сопротивления пузырькового слоя газов, аккумулирующихся на подошве блоков.Also, this invention completely eliminates another problem that arose in the manufacture of anodes with channels. Due to the fact that the holes in the anodes are in the form of a truncated cone, this ensures unhindered extraction of the anodes from the vibropress. The exhaust gases will bubble the melt, which will lead to an increase in the solubility of alumina in the electrolyte and a decrease in the ohmic resistance of the bubble layer of gases accumulated on the sole of the blocks.

Пример работы изобретения. Электролиз проводили на лабораторной установке при катодной плотности постоянного тока 0,62 А/см2. При проведении опытов использовались одинаковые электрохимические ячейки с различной конструкцией анода. Полученные результаты приведены на фигуре 1.An example of the operation of the invention. The electrolysis was carried out in a laboratory setup at a cathode direct current density of 0.62 A / cm 2 . During the experiments, identical electrochemical cells with different anode designs were used. The results are shown in figure 1.

Таблица 1Table 1 Результаты, полученные после проведения опытов и расчетовThe results obtained after experiments and calculations U, BU, B ΔUн.р., ВΔU N.R. , AT Δэл., ВΔ email , AT МПР, смMPR, cm Sан, см2 S en , cm 2 I, AI, A ρуд., Ом·смρ beats Ohm cm Опыт 1Experience 1 2,882.88 1,531,53 1,351.35 66 12,5612.56 6,26.2 0,4560.456 Опыт 2Experience 2 2,812.81 1,531,53 1,281.28 66 12,5612.56 6,26.2 0,4340.434 Опыт 3Experience 3 2,762.76 1,531,53 1,231.23 66 12,5612.56 6,26.2 0,4150.415

Результаты лабораторных испытаний показали, что снижение сопротивления в МПР может составить 9%, что уменьшит расход электроэнергии на 1200-1500 кВт·ч/т алюминия.The results of laboratory tests showed that the decrease in resistance in the MPR can be 9%, which will reduce the energy consumption by 1200-1500 kWh / t of aluminum.

Claims (1)

Электролизер, содержащий стальной кожух, теплоизоляционную кирпичную кладку, угольную футеровку, ошиновку, катодное и анодное устройства, отличающийся тем, что анодное устройство состоит из обожженных угольных блоков, в которых выполнены вертикальные отверстия в виде усеченных конусов, нижний диаметр которых больше верхнего в 1,9÷2,1 раза и составляет 80÷100 мм, а количество отверстий в анодном устройстве 8÷10 шт. An electrolyzer containing a steel casing, heat-insulating brickwork, coal lining, busbar, cathode and anode devices, characterized in that the anode device consists of calcined coal blocks in which vertical holes are made in the form of truncated cones, the lower diameter of which is larger than the upper one, 1 9 ÷ 2.1 times and is 80 ÷ 100 mm, and the number of holes in the anode device is 8 ÷ 10 pcs.
RU2012106138/02A 2012-02-21 2012-02-21 Electrolysis unit for aluminium manufacture RU2485216C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012106138/02A RU2485216C1 (en) 2012-02-21 2012-02-21 Electrolysis unit for aluminium manufacture

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012106138/02A RU2485216C1 (en) 2012-02-21 2012-02-21 Electrolysis unit for aluminium manufacture

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2485216C1 true RU2485216C1 (en) 2013-06-20

Family

ID=48786311

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012106138/02A RU2485216C1 (en) 2012-02-21 2012-02-21 Electrolysis unit for aluminium manufacture

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2485216C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2812070C1 (en) * 2023-10-27 2024-01-22 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Electrolyser for aluminium production

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2159538A (en) * 1984-05-29 1985-12-04 Pechiney Aluminium A carbonaceous anode with partially constricted round bars designed for cells for the production of aluminium by electrolysis
WO2001031087A1 (en) * 1999-10-26 2001-05-03 Moltech Invent S.A. Aluminum electrowinning cell with sidewalls resistant to molten electrolyte
US6558525B1 (en) * 2002-03-01 2003-05-06 Northwest Aluminum Technologies Anode for use in aluminum producing electrolytic cell
RU2239005C2 (en) * 2002-11-25 2004-10-27 Открытое акционерное общество "Саяногорский алюминиевый завод" Burnt anode for aluminum electrolyzer
RU2282680C1 (en) * 2005-04-05 2006-08-27 Общество с ограниченной ответственностью "Инженерно-технологический центр" Electrolyzer for production of aluminum

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2159538A (en) * 1984-05-29 1985-12-04 Pechiney Aluminium A carbonaceous anode with partially constricted round bars designed for cells for the production of aluminium by electrolysis
WO2001031087A1 (en) * 1999-10-26 2001-05-03 Moltech Invent S.A. Aluminum electrowinning cell with sidewalls resistant to molten electrolyte
US6558525B1 (en) * 2002-03-01 2003-05-06 Northwest Aluminum Technologies Anode for use in aluminum producing electrolytic cell
RU2239005C2 (en) * 2002-11-25 2004-10-27 Открытое акционерное общество "Саяногорский алюминиевый завод" Burnt anode for aluminum electrolyzer
RU2282680C1 (en) * 2005-04-05 2006-08-27 Общество с ограниченной ответственностью "Инженерно-технологический центр" Electrolyzer for production of aluminum

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
CN100478500C (en) Abnormal cathode carbon block structure aluminum electrolysis bath
CN101942676B (en) Special-shaped cathode structured aluminum electrolytic cell
CA1164823A (en) Electrode arrangement in a cell for manufacture of aluminum from molten salts
JPS6232276B2 (en)
CN104514011A (en) Aluminum electrolysis tank provided with heat insulation and material stopping device
RU111540U1 (en) ELECTROLYZER FOR ALUMINUM PRODUCTION
DK177503B1 (en) Process and prebaked anode for aluminum manufacture
US3067124A (en) Furnace for fused-bath electrolysis, particularly for aluminum production from alo
RU2485216C1 (en) Electrolysis unit for aluminium manufacture
CN201883156U (en) Anode structure of aluminum electrolysis cell
CN102345141B (en) Aluminum electrolytic tank anode carbon block of irregularly-shaped structure with exhaust passage and preparation method thereof
RU2499085C1 (en) Electrolysis unit for aluminium manufacture
CN101892497A (en) Anode used for aluminum electrolysis
CN102400177B (en) Cathode carbon block structure capable of reducing horizontal current in molten cathode aluminum in aluminum electrolysis cell
CN202359211U (en) Special-structured aluminum reduction cell anode carbon block with exhaust passages
RU2013157540A (en) DRY STARTING THE ELECTROLYZER FOR THE PRODUCTION OF ALUMINUM
RU2657395C1 (en) Electrolyzer for obtaining aluminum
CN102154664A (en) Anode structure of aluminum electrolytic cell densely distributed with carbon anodes in narrow centre joints
RU2518029C1 (en) Electrolyser for aluminium production
CN201793768U (en) Aluminum electrolysis anode structure
WO2013034024A1 (en) Aluminum electrolytic tank anode carbon block of irregularly-shaped structure with exhaust passage and preparation method thereof
RU2509830C1 (en) Electrolytic cell for production of aluminium
RU2555302C1 (en) Electrolysis cell for producing aluminium
RU2542180C1 (en) Device withdrawing gas from bottom of self-baking anode
RU2586183C1 (en) Electrolysis cell for producing liquid metals by electrolysis of melts

Legal Events

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

Effective date: 20180222