RU2687617C1 - Electrolysis cell for aluminum production - Google Patents

Electrolysis cell for aluminum production Download PDF

Info

Publication number
RU2687617C1
RU2687617C1 RU2018129274A RU2018129274A RU2687617C1 RU 2687617 C1 RU2687617 C1 RU 2687617C1 RU 2018129274 A RU2018129274 A RU 2018129274A RU 2018129274 A RU2018129274 A RU 2018129274A RU 2687617 C1 RU2687617 C1 RU 2687617C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
anode
cells
height
horizontal partition
coke
Prior art date
Application number
RU2018129274A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Георгиевич Шахрай
Александр Анатольевич Дектерев
Александр Петрович Скуратов
Павел Анатольевич Необъявляющий
Никита Анатольевич Шарыпов
Андрей Викторович Минаков
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет"
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 образования "Сибирский федеральный университет" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет"
Priority to RU2018129274A priority Critical patent/RU2687617C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2687617C1 publication Critical patent/RU2687617C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25CPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/06Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
    • C25C3/08Cell construction, e.g. bottoms, walls, cathodes
    • C25C3/12Anodes

Abstract

FIELD: electrical engineering.SUBSTANCE: invention relates to electrolytic cell with self-baking anodes for aluminum production. Electrolysis cell comprises self-baking anode placed in anode casing, divided at boundary between coke-pitch composition and semi-coke zone by horizontal partition arranged at height from lower edge of anode casing and equipped with vertical cells, to form anode blocks held from falling into the melt by current-conducting pins, with cells arranged on the horizontal partition and with a gap, and an additional horizontal partition with windows arranged at the level of the upper edge of the anode cells, length and width of which is equal to length and width of vertical cells, and height of anode cells is equal to height of anode casing, at that space between horizontal partitions is filled with heat-insulating material.EFFECT: reduced heat losses through the anode device of the electrolytic cell and emissions of resinous substances from its surface.1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при получении алюминия в электролизерах с самоспекающимися анодами.The invention relates to the non-ferrous metallurgy and can be used to obtain aluminum in electrolyzers with self-caking anodes.

Известен электролизер с самообжигающимся электродом, включающий разделенный на две секции анод, размещенный в двух анодных кожухах, между которыми расположены съемная крышка и система охлаждения в виде петель труб подвода охлаждающего воздуха [патент RU №2121014, от 06.01.1995, опубл. 27.10.1998].Known electrolyzer with self-baking electrode, comprising an anode divided into two sections, placed in two anode housings, between which a removable cover and cooling system are located in the form of loops of cooling air supply pipes [RU patent No. 2121014, dated January 6, 1995, publ. 10/27/1998].

Недостаток известного электролизера заключается в интенсификации потери теплоты от анодных кожухов вследствие увеличения суммарной площади теплоотдающих поверхностей и применения воздушного охлаждения с помощью тягодутьевых машин.The disadvantage of the known electrolyzer is the intensification of heat loss from the anode housings due to the increase in the total area of heat-generating surfaces and the use of air cooling with the help of pressure-blowing machines.

Известен электролизер для получения алюминия, в котором самоспекающийся анод содержит три анодных блока, каждый из которых снабжен продольной балкой анодной рамы и двумя рядами токоподводящих штырей [патент RU №2187581, опубл. 20.08.2002].Known electrolyzer for aluminum, in which the self-caking anode contains three anode blocks, each of which is equipped with a longitudinal beam of the anode frame and two rows of current-carrying pins [patent RU №2187581, publ. August 20, 2002].

Недостатком известного электролизера является сложность герметизации газоходных каналов, размещенных между анодными блоками.A disadvantage of the known electrolyzer is the difficulty of sealing the gas passage channels located between the anode blocks.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является электролизер для получения алюминия, включающий размещенный в анодном кожухе самоспекающийся анод на границе между коксо-пековой композицией и зоной полукокса разделенный горизонтальной перегородкой, размещенной на высоте от нижней кромки анодного кожуха и оборудованной вертикальными ячейками с образованием анодных блоков, удерживаемых от падения в расплав токопроводящими штырями, при этом ячейки размещены с зазором между ними для обеспечения движения образующихся анодных газов в систему газоотсоса [патент РФ 2657395 от 13.06.2018].The closest in technical essence and the achieved result is an electrolyzer for aluminum production, which includes a self-caking anode placed in the anode casing at the border between the coke-pitch composition and the semi-coke zone separated by a horizontal partition placed at a height from the lower edge of the anode casing and equipped with vertical cells to form anode blocks held from falling into the melt by conductive pins, while the cells are placed with a gap between them to ensure the movement of anode gases in the gas exhaust system [RF patent 2657395 from 13.06.2018].

Недостатком известного электролизера является риск коксования жидкой коксо-пековой композиции непосредственно на поверхности горизонтальной перегородки, а также в значительной площади поверхности жидкой коксо-пековой композиции, с которой происходит испарение и поступление в атмосферу корпуса смолистых веществ.The disadvantage of the known electrolyzer is the risk of coking the liquid coke-pitch composition directly on the surface of the horizontal partition, as well as in a significant surface area of the liquid coke-pitch composition, from which the evaporation and entry of the resinous material into the atmosphere occurs.

Задачей заявляемого изобретения является снижение потерь теплоты электролизером через анодное устройство и снижение выбросов смолистых веществ с поверхности самоспекающегося анода.The objective of the claimed invention is to reduce heat loss by the electrolyzer through the anode device and to reduce emissions of resinous substances from the surface of the self-caking anode.

Поставленная задача достигается тем, что электролизер для получения алюминия, включающий размещенный в анодном кожухе самоспекающийся анод, разделенный на границе между коксо-пековой композицией и зоной полукокса горизонтальной перегородкой, размещенной на высоте от нижней кромки анодного кожуха и оборудованной вертикальными ячейками, с образованием анодных блоков, удерживаемых от падения в расплав токопроводящими штырями, с размещенными с зазором ячейками на горизонтальной перегородке, при этом, на уровне верхней кромки анодных ячеек оборудована дополнительная горизонтальная перегородка с окнами, длина и ширина которых равна длине и ширине вертикальных ячеек, а высота анодных ячеек равна высоте анодного кожуха, при этом, пространство между горизонтальными перегородками заполнено теплоизолирующим материалом.The task is achieved by the fact that an electrolysis cell for aluminum production, including a self-baking anode placed in the anode casing, divided on the border between the coke-pitch composition and the semi-coke zone by a horizontal partition placed at a height from the lower edge of the anode casing and equipped with vertical cells, with the formation of anode blocks held by conductive pins from falling into the melt, with cells placed with a gap on the horizontal partition, at the same time, at the level of the upper edge of the anode cells ek equipped with an additional horizontal dividing wall with windows, the length and width of which is equal to the length and width of the vertical cells and a height equal to the height of the anode cell of the anode casing, wherein the space between horizontal partitions filled with insulating material.

Высота анодных ячеек равная высоте анодного кожуха обосновывается тем, что в этом случае вся потребляемая электролизером анодная масса загружается непосредственно в ячейку, где происходит формирование самоспекающегося анода - плавление анодной массы и ее переход в жидкую коксо-пековую композицию, и дальнейшее коксование, с первоначальным образованием полукокса, и далее - кокса.The height of the anode cells equal to the height of the anode casing is justified by the fact that in this case all the anode mass consumed by the electrolyzer is loaded directly into the cell where the self-caking anode is formed - the melting of the anode mass and its transition to the liquid coke-pitch composition, and further coking, with initial formation char, and further - coke.

Целесообразность дополнительной горизонтальной перегородки, на уровне верхней кромки анодных ячеек, обосновывается тем, что в этом случае слой жидкой коксо-пековой композиции находится непосредственно в ячейке, в которой происходит формирование самоспекающегося анода, и таким образом обеспечивается снижение выбросов в атмосферу корпуса смолистых веществ, испаряющихся с поверхности анода.The expediency of an additional horizontal partition, at the level of the upper edge of the anode cells, is justified by the fact that in this case the layer of liquid coke-pitch composition is directly in the cell in which the self-caking anode is formed, and thus the emission of the resinous substances evaporating into the atmosphere is reduced from the surface of the anode.

Наличие между горизонтальными перегородками теплоизолирующего материала снижает потери теплоты через анодное устройство и, таким образом, уменьшает энергопотребление электролизера и повышает его энергетическую эффективность.The presence of a heat-insulating material between horizontal partitions reduces heat loss through the anode device and, thus, reduces the energy consumption of the electrolyzer and increases its energy efficiency.

Заявляемый алюминиевый электролизер с самоспекающимся анодом поясняется чертежами.The inventive aluminum electrolysis cell with a self-baking anode is illustrated by drawings.

На фиг. 1 изображен продольный разрез электролизера, на фиг. 2 - продольный разрез анодного узла электролизера, где: 1 - анодный кожух; 2 - нижняя горизонтальная перегородка; 3 - токоподводящие анодные штыри; 4 - ячейки анода; 5 - теплоизолирующий слой; 6 - спекшиеся анодные блоки; 7 - катодный узел электролизера; 8 - криолитоглиноземная корка; 9 - газоотводящий патрубок; 10 - верхняя горизонтальная перегородка; 11 - окна в горизонтальной перегородке. FIG. 1 shows a longitudinal section of the electrolyzer; FIG. 2 is a longitudinal section of the anode assembly of the electrolyzer, where: 1 is the anode housing; 2 - lower horizontal partition; 3 - current-carrying anode pins; 4 - anode cells; 5 - heat insulating layer; 6 - sintered anode blocks; 7 - cathode assembly of the electrolyzer; 8 - cryolite-alumina crust; 9 - exhaust pipe; 10 - upper horizontal partition; 11 - windows in a horizontal partition.

Алюминиевый электролизер с самоспекающимся анодом работает следующим образом. Загружаемая в ячейки 4 анодная масса, по мере нагревания до температуры 80÷120°С плавится, переходя вначале в фазу жидкой коксо-пековой композиции, далее - в твердые фазы полукокса и кокса. Сформированный анодный блок 6 удерживается в ячейке токоподводящими анодными штырями 3. Жесткое крепление ячеек в анодном кожухе, зазоры между ячейками, а также между ячейками и стенками анодного кожуха обеспечивает горизонтальная перегородка 2 и 10, оборудованные окнами 11, длина и ширина которых равны длине и ширине ячеек. Снижение потерь теплоты через анодное устройство обеспечивается слоем теплоизоляции 5, размещенной между горизонтальными перегородками. Анодные газы, образующиеся при коксовании и окислении самоспекающегося анода, по зазорам l1 между ячейками 4 движутся к газоотводящим патрубкам 9, откуда они направляются в систему газоотсоса. Выбиванию анодных газов в атмосферу корпуса препятствует криолитоглиноземная корка 8, укрывающая поверхность между анодным кожухом 1 и катодным узлом 7 электролиза. Таким образом, уменьшение пути движения анодных газов под анодными блоками снижает объем газосодержащего слоя электролита, а уменьшение площади поверхности жидкой коксо-пековой композиции сокращает выбросы испаряющихся смолистых веществ в атмосферу корпуса.Aluminum electrolysis cell with a self-baking anode operates as follows. The anodic mass loaded into cells 4, as it is heated to a temperature of 80 ÷ 120 ° C, melts, passing first into the phase of the liquid coke-pitch composition, then into the solid phases of coke and coke. The formed anode block 6 is held in the cell by current-carrying anode pins 3. Rigid mounting of cells in the anode casing, the gaps between cells, and also between the cells and walls of the anode casing provide a horizontal partition 2 and 10, equipped with windows 11, the length and width of which are equal to length and width cells The reduction of heat loss through the anode device is provided by a layer of thermal insulation 5, placed between the horizontal partitions. The anode gases generated during coking and oxidation of the self-caking anode, through the gaps l 1 between the cells 4, move to the gas outlet pipes 9, from where they are sent to the suction unit. The cryolite-alumina crust 8, covering the surface between the anode casing 1 and the cathode electrolysis unit 7, prevents the anode gases from being ejected into the atmosphere of the shell. Thus, reducing the path of movement of the anode gases under the anode blocks reduces the volume of the gas-containing electrolyte layer, and reducing the surface area of the liquid coke-pitch composition reduces emissions of evaporating resinous substances into the atmosphere of the housing.

Технический результат заявляемого электролизера заключается в снижении потерь теплоты через анодное устройство электролизера и выбросов смолистых веществ с его поверхности.The technical result of the proposed electrolyzer is to reduce heat loss through the anode device of the electrolyzer and emissions of resinous substances from its surface.

Claims (1)

Электролизер для получения алюминия, содержащий размещенный в анодном кожухе самоспекающийся анод, разделенный на границе между коксо-пековой композицией и зоной полукокса горизонтальной перегородкой, размещенной на высоте от нижней кромки анодного кожуха и оборудованной вертикальными ячейками с образованием анодных блоков, удерживаемых от падения в расплав токопроводящими штырями, при этом ячейки размещены с зазором на горизонтальной перегородке, отличающийся тем, что он снабжен размещенной на уровне верхней кромки ячеек с анодными блоками дополнительной горизонтальной перегородкой с окнами, длина и ширина которых равна длине и ширине упомянутых ячеек, а высота упомянутых ячеек равна высоте анодного кожуха, при этом пространство между горизонтальными перегородками заполнено теплоизолирующим материалом.Electrolyzer for aluminum production, containing a self-caking anode placed in the anode casing, divided at the boundary between the coke-pitch composition and the semi-coke zone by a horizontal partition placed at a height from the lower edge of the anode casing and equipped with vertical cells with the formation of anode blocks that are kept from falling into the melt by conductive pins, while the cells are placed with a gap on the horizontal partition, characterized in that it is provided placed at the level of the upper edge of the cells from the anode and further blocks with horizontal partition windows, the length and the width of which is equal to the length and width of said cells of said cell and the height equal to the height of the anode casing, wherein the space between horizontal partitions filled with insulating material.
RU2018129274A 2018-08-09 2018-08-09 Electrolysis cell for aluminum production RU2687617C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018129274A RU2687617C1 (en) 2018-08-09 2018-08-09 Electrolysis cell for aluminum production

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018129274A RU2687617C1 (en) 2018-08-09 2018-08-09 Electrolysis cell for aluminum production

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2687617C1 true RU2687617C1 (en) 2019-05-15

Family

ID=66578844

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018129274A RU2687617C1 (en) 2018-08-09 2018-08-09 Electrolysis cell for aluminum production

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2687617C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4057480A (en) * 1973-05-25 1977-11-08 Swiss Aluminium Ltd. Inconsumable electrodes
RU2121014C1 (en) * 1994-01-07 1998-10-27 Норск Хюдро А.С. Electrolyzer with self-sintering electrode
RU2187581C2 (en) * 2000-07-27 2002-08-20 Бегунов Альберт Иванович Aluminum electrolyzer
RU2657395C1 (en) * 2017-07-03 2018-06-13 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" Electrolyzer for obtaining aluminum

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4057480A (en) * 1973-05-25 1977-11-08 Swiss Aluminium Ltd. Inconsumable electrodes
RU2121014C1 (en) * 1994-01-07 1998-10-27 Норск Хюдро А.С. Electrolyzer with self-sintering electrode
RU2187581C2 (en) * 2000-07-27 2002-08-20 Бегунов Альберт Иванович Aluminum electrolyzer
RU2657395C1 (en) * 2017-07-03 2018-06-13 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" Electrolyzer for obtaining aluminum

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4243502A (en) Cathode for a reduction pot for the electrolysis of a molten charge
JPS5943890A (en) Metal electrolytic manufacture and device
US4518475A (en) Apparatus for metal production by electrolysis of a molten electrolyte
NO346287B1 (en) Electrolytic cell for producing primary aluminum using inert anode
EP0089325B1 (en) Apparatus and method for electrolysis of mgc12
US4960501A (en) Electrolytic cell for the production of a metal
RU2687617C1 (en) Electrolysis cell for aluminum production
RU2287026C1 (en) Multi-cell electrolyzer with bipolar electrodes for production of aluminum
JPH0443987B2 (en)
RU2722605C1 (en) Electrolysis unit for aluminum production
RU2657395C1 (en) Electrolyzer for obtaining aluminum
CN110079829B (en) Coke particle packaging type roasting starting method
CA3148080C (en) Aluminium reduction cell with a heat insulated side lining
RU2696124C1 (en) Electrolytic cell for aluminum production
US20100200420A1 (en) Control of by-pass current in multi-polar light metal reduction cells
US20160215405A1 (en) Molten salt electrolysis apparatus and process
US2959527A (en) Self-restoring anode in multi-cell furnaces particularly for the electrolytic production of aluminum
KR850001013B1 (en) Apparatus for electrolytic production of magnesium metal from its chloride
US3676323A (en) Fused salt electrolyzer for magnesium production
RU2586183C1 (en) Electrolysis cell for producing liquid metals by electrolysis of melts
RU2636421C2 (en) Electrolyser for aluminium production
RU2275443C2 (en) Multipolar electrolysis bath for production of the molten metals by the electrolysis of the melts and the method of the electrolysis baths mounting
RU2742633C1 (en) Method for producing aluminum by electrolysising cryolito-aluminum melts
RU2621084C1 (en) Electrolytic cell for production of aluminium
JPH0211676B2 (en)