RU2732934C1 - Anode pin of aluminium electrolytic cell - Google Patents

Anode pin of aluminium electrolytic cell Download PDF

Info

Publication number
RU2732934C1
RU2732934C1 RU2019115738A RU2019115738A RU2732934C1 RU 2732934 C1 RU2732934 C1 RU 2732934C1 RU 2019115738 A RU2019115738 A RU 2019115738A RU 2019115738 A RU2019115738 A RU 2019115738A RU 2732934 C1 RU2732934 C1 RU 2732934C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
anode
height
anode pin
pin
self
Prior art date
Application number
RU2019115738A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Петр Васильевич Поляков
Сергей Георгиевич Шахрай
Евгений Юрьевич Зенкин
Никита Анатольевич Шарыпов
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 RU2019115738A priority Critical patent/RU2732934C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2732934C1 publication Critical patent/RU2732934C1/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
    • C25C3/08—Cell construction, e.g. bottoms, walls, cathodes
    • C25C3/12—Anodes

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention relates to anode pin of self-baking anode in electrolyzers with self-baking anode for production of aluminium with upper current lead. Anode pin contains a cylindrical steel rod in its upper part and a conical rod in the lower part. Lower conical part of anode pin with height H1 is coated with copper layer 0.05-1 mm, wherein lower part of anode pin of height H2 making 0.25 of height H1 is coated with copper layer with thickness of 1 mm, and remaining lower part of height H3 of height H1 is coated with copper layer with thickness of 0.05…0.5 mm.
EFFECT: reduced power consumption in electrolytic cells and creation of uniform current distribution in coal part of aluminium electrolytic cell.
1 cl, 1 dwg

Description

Заявляемое изобретение относится к цветной металлургии, в частности, к получению алюминия в электролизерах с самообжигающимся анодом и может быть использовано для сокращения расхода электроэнергии в электролизерах и для создания равномерного распределения тока в угольной части алюминиевого электролизера.The claimed invention relates to nonferrous metallurgy, in particular, to the production of aluminum in electrolyzers with a self-baking anode and can be used to reduce electricity consumption in electrolyzers and to create a uniform distribution of current in the coal part of an aluminum electrolyzer.

Известна конструкция анодного штыря алюминиевого электролизера [Басов А.И., Ельцев Ф.П. Справочник механика заводов цветной металлургии. М.: Металлургия, 1981. - 496 с.], который состоит из алюминиевой штанги и стального стержня. Стержень включает в себя две части: верхнюю часть цилиндрической формы и нижнюю - конической.The design of the anode pin of the aluminum electrolyzer is known [Basov AI, Eltsev F.P. Handbook of mechanics of non-ferrous metallurgy plants. M .: Metallurgy, 1981. - 496 S.], which consists of an aluminum rod and a steel rod. The rod includes two parts: the upper part is cylindrical and the lower part is conical.

Недостатком конструкции является малый срок службы, обусловленный тем, что нижняя часть штыря в процессе эксплуатации подвергается длительному воздействию высоких температур анода, достигающих 920°С, при которой внутренний металл штыря расплавляется.The disadvantage of this design is a short service life due to the fact that the lower part of the pin during operation is exposed to prolonged exposure to high anode temperatures, reaching 920 ° C, at which the inner metal of the pin melts.

Известна конструкция анодного штыря, применяющаяся для снижения расхода электроэнергии электролизером путем оборудования верхней части анодного штыря сердечником из металла с повышенной по отношению к стали электропроводностью. При этом анодный штырь выполнен составным, с соединением верхней и нижней частей сваркой взрывом [патент РФ на изобретение 2118407, опубл. 27.08.1998].The known design of the anode pin is used to reduce the consumption of electricity by the electrolyzer by equipping the upper part of the anode pin with a metal core with increased electrical conductivity relative to steel. In this case, the anode pin is made composite, with the connection of the upper and lower parts by explosion welding [RF patent for invention 2118407, publ. 27.08.1998].

Недостатком известной конструкции является расположение сердечника в верхней части анодного штыря, который в процессе эксплуатации находится в зоне жидкой коксо-пековой композиции самообжигающегося анода, где передача электроэнергии от анодного штыря практически не происходит.The disadvantage of the known design is the location of the core in the upper part of the anode pin, which during operation is in the zone of the liquid coke-pitch composition of the self-baking anode, where there is practically no power transmission from the anode pin.

Известен анодный штырь алюминиевого электролизера, нижняя коническая часть которого покрыта окалинопрочным сплавом на основе никеля, наносимым одним из следующих способов: электрическое металлическое покрытие в электрической ванне; диффузионное металлическое покрытие путем нагрева анодного штыря в порошке защитного металла; металлизационное покрытие путем пульверизации расплавленного металла посредством электрической дуги или плазменно-дуговым способом [патент РФ на полезную модель 22148, опубл. 10.03.2002], взятого за прототип.Known anode pin of an aluminum electrolyzer, the lower conical part of which is covered with a scale-strength alloy based on nickel, applied in one of the following ways: an electric metal coating in an electric bath; diffusion metal coating by heating the anode pin in the protective metal powder; metallization coating by spraying molten metal by means of an electric arc or plasma-arc method [RF patent for utility model 22148, publ. 03/10/2002], taken as a prototype.

Недостатками известного анодного штыря является его сложность изготовленияThe disadvantage of the known anode pin is its manufacturing complexity.

Задачей заявляемого изобретения является снижение потребления электроэнергии за счет снижения контактного сопротивления на участке токопроводящей цепи электролизера «анодный штырь - угольная часть самообжигающегося анода» и создание равномерного распределения тока в аноде за счет изменения толщины слоя меди на различных участках контакта конусной части штыря с угольной частью анода.The objective of the claimed invention is to reduce electricity consumption by reducing the contact resistance in the section of the electrolyzer conductive circuit "anode pin - the carbon part of the self-baking anode" and to create a uniform current distribution in the anode by changing the thickness of the copper layer in different areas of contact of the tapered part of the pin with the carbon part of the anode ...

Достигается это тем, что нижняя часть анодного штыря высотой H1, равной 0,3…0,4 его общей высоты Н покрывается слоем меди. Покрытие медью может быть нанесено одним из следующих известных способов: электрическое металлическое покрытие в электрической ванне; диффузионное металлическое покрытие путем нагрева анодного штыря в порошке защитного металла; металлизационное покрытие путем пульверизации расплавленного металла посредством электрической дуги или плазменно-дуговым способом. Толщина слоя меди варьируется от 0,05 до 1 мм и зависит от высоты конуса спекания угольной части анода и схемы расстановки штырей на электролизере (количества горизонтов) [Минцис М.Я. Распределение тока в алюминиевых электролизерах: монография / М.Я. Минцис. - 2002. - 125 с.]. Для достижения равномерного токораспределения в аноде, высота погруженной части верхнего горизонта штырей должна иметь меньшее контактное сопротивление, чем контактное сопротивление в этой зоне штырей нижнего горизонта, это обеспечивается тем, что глубина на которую погружаются штыри верхнего горизонта (высота Н2 порядка 0,25 от его общей высоты Н) покрывается слоем меди с большей толщиной - 1 мм, а остальная часть штыря (высотой Н3) до 0,3…0,4 общей высоты штыря Н покрывается слоем меди с меньшей толщиной - от 0,05 до 0,5 мм. Штыри, расположенные на периферии и в торцах анода, как правило глубина их погружения в спеченную часть анода 60-70 см, примерно соответствует высоте Н2 равной 0,25 от общей высоты штыря Н, на которую погружаются штыри верхнего горизонта, поэтому предусматривать отдельный вариант покрытия с разной толщиной слоя по высоте конусной части, для этих штырей не требуется.This is achieved by the fact that the lower part of the anode pin with a height H 1 equal to 0.3 ... 0.4 of its total height H is covered with a layer of copper. Copper plating can be applied by one of the following known methods: electric metal plating in an electric bath; diffusion metal coating by heating the anode pin in the protective metal powder; metallization coating by spraying molten metal by means of an electric arc or plasma-arc method. The thickness of the copper layer varies from 0.05 to 1 mm and depends on the height of the sintering cone of the carbon part of the anode and the arrangement of the pins on the electrolyzer (the number of horizons) [Mintsis M.Ya. Current distribution in aluminum electrolyzers: monograph / M.Ya. Mintsis. - 2002. - 125 p.]. To achieve uniform current distribution in the anode, the height of the immersed part of the upper horizon of the pins should have a lower contact resistance than the contact resistance in this zone of the pins of the lower horizon, this is ensured by the fact that the depth to which the pins of the upper horizon are immersed (height H 2 is about 0.25 from its total height H) is covered with a layer of copper with a greater thickness - 1 mm, and the rest of the pin (height H 3 ) to 0.3 ... 0.4 of the total height of the pin H is covered with a layer of copper with a smaller thickness - from 0.05 to 0, 5 mm. The pins located on the periphery and at the ends of the anode, as a rule, the depth of their immersion into the sintered part of the anode 60-70 cm, approximately corresponds to the height H 2 equal to 0.25 of the total height of the pin H, onto which the pins of the upper horizon are immersed, therefore, provide a separate option coatings with different layer thicknesses along the height of the tapered part, these pins are not required.

Медь на поверхности стальной конической части анодного штыря, контактирующей с угольной частью самообжигающегося анода, создает слой, обладающий высокой проводимостью и низким электрическим сопротивлением.The copper on the surface of the steel conical part of the anode pin, in contact with the carbon part of the self-baking anode, creates a layer with high conductivity and low electrical resistance.

Целесообразность покрытия не всей, а лишь части поверхности анодного штыря на высоту H1, равную 0,3…0,4 его общей высоты обосновывается следующим. Общая высота анодного штыря составляет около 2500 мм [Басов А.И., Ельцев Ф.П. Справочник механика заводов цветной металлургии. М.: Металлургия, 1981. - 496 с.]. Порядка 0,15 этой высоты в верхнем торце анодного штыря занимает токоподводящая штанга. Следующий за ним участок анодного штыря высотой 0,15…0,2 от общей высоты анодного штыря при эксплуатации находится в зоне жидкой коксо-пековой композиции, где передача тока от анодного штыря самообжигающемуся аноду практически не происходит, а происходит она в зоне полукокса и кокса, общая высота H1 которой составляет 1,2…1,4 м. Поскольку штыри после использования проходят процедуру очистки и в следствии этого размеры штыря уменьшаются в процессе эксплуатации, то предлагаемая толщина слоя меди выбирается исходя из экономических соображений, так как при большей толщине будет возрастать расход меди. Таким образом, слой медного покрытия необходимо наносить после каждой чистки штырей.The expediency of covering not all, but only part of the surface of the anode pin to a height H 1 equal to 0.3 ... 0.4 of its total height is justified by the following. The total height of the anode pin is about 2500 mm [Basov A.I., Eltsev F.P. Handbook of mechanics of non-ferrous metallurgy plants M .: Metallurgy, 1981. - 496 p.]. About 0.15 of this height in the upper end of the anode pin is occupied by a current-carrying rod. The next section of the anode pin with a height of 0.15 ... 0.2 of the total height of the anode pin during operation is in the zone of the liquid coke-pitch composition, where the current transfer from the anode pin to the self-baking anode practically does not occur, but it occurs in the zone of semi-coke and coke , the total height H 1 which is 1.2 ... 1.4 m copper consumption will increase. Therefore, a layer of copper must be applied after each cleaning of the pins.

При этом максимальная глубина погружения анодного штыря в самообжигающийся анод должна быть такой, чтобы расстояние между нижним торцом анодного штыря и подошвой самообжигающегося анода составляло порядка 20 см или около 0,1 общей высоты анодного штыря. Таким образом, передача тока самообжигающемуся аноду осуществляется с нижней части анодного штыря (высотой H1) запеченной в конус спекания, составляющей 0,3…0,4 его общей высоты и именно в этой части анодного штыря целесообразно снижать его электрическое сопротивление и повышать электрическую проводимость [Минцис М.Я. Распределение тока в алюминиевых электролизерах: монография / М.Я. Минцис. - 2002. - 125 с.].In this case, the maximum immersion depth of the anode pin in the self-baking anode should be such that the distance between the lower end of the anode pin and the bottom of the self-baking anode is about 20 cm or about 0.1 of the total height of the anode pin. Thus, the transfer of current to the self-baking anode is carried out from the lower part of the anode pin (height H 1 ) baked into the sintering cone, which is 0.3 ... 0.4 of its total height, and it is in this part of the anode pin that it is advisable to reduce its electrical resistance and increase the electrical conductivity [Mintsis M.Ya. Current distribution in aluminum electrolyzers: monograph / M.Ya. Mintsis. - 2002. - 125 p.].

Заявляемый анодный штырь поясняются графически. На фиг. изображен анодный штырь с верхним токоподводом, алюминиевого электролизера - 1, цилиндрическая часть стального стержня - 2, коническая часть стального стержня - 3, слой меди толщиной 0,05…0,5 мм - 4, слой меди толщиной 1 мм - 5. При этом Н - высота стального стержня; H1 - высота конической части штыря на которое нанесен слой меди; Н2 - часть высоты H1 покрытая слоем меди толщиной 1 мм, а Н3 часть высоты H1 покрытая слоем меди толщиной 0,05…0,5 мм.The inventive anode pin is illustrated graphically. FIG. depicts an anode pin with an upper current lead, an aluminum electrolyzer - 1, a cylindrical part of a steel rod - 2, a conical part of a steel rod - 3, a copper layer 0.05 ... 0.5 mm thick - 4, a copper layer 1 mm thick - 5. In this case H is the height of the steel bar; H 1 - the height of the conical part of the pin on which the copper layer is applied; H 2 - part of the height H 1 covered with a layer of copper 1 mm thick, and H 3 part of the height H 1 covered with a layer of copper 0.05 ... 0.5 mm thick.

Заявляемая конструкция изготавливается следующим образом. Нижняя стальная коническая часть анодного штыря высотой Н2 алюминиевого электролизера покрывается слоем меди (толщиной 1 мм), на величину равную 0,25 от высоты Н1, и оставшаяся нижняя часть высотой Н3, являющаяся частью высоты Н1, покрывается слоем толщиной 0,05…0,5 мм. Слой меди обладает повышенной электропроводностью и сниженным электрическим сопротивлением по отношению к стали, материалу, из которого изготовлена нижняя коническая часть анодного штыря.The claimed structure is manufactured as follows. The lower steel conical part of the anode pin height H2 aluminum electrolyzer is covered with a layer of copper (1 mm thick), by an amount equal to 0.25 of the height H1, and the remaining lower part of height H3which is part of the height H1, covered with a layer 0.05 ... 0.5 mm thick. The copper layer has increased electrical conductivity and reduced electrical resistance in relation to steel, the material from which the lower conical part of the anode pin is made.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в снижении потребления электролизером электроэнергии за счет снижения падения напряжения в контакте «анодный штырь - угольная часть самообжигающегося анод», а также в создании равномерного распределения тока в угольной части анода, что приводит к снижению нарушений при электролизе алюминия.The technical result of the claimed invention is to reduce the consumption of electricity by the electrolyzer by reducing the voltage drop in the contact "anode pin - the carbon part of the self-baking anode", as well as to create a uniform current distribution in the carbon part of the anode, which leads to a decrease in violations during aluminum electrolysis.

Claims (1)

Анодный штырь алюминиевого электролизера с верхним токоподводом, содержащий стальной стержень цилиндрической формы в его верхней части и конической - в нижней части, при этом нижняя часть поверхности анодного штыря имеет покрытие, отличающийся тем, что покрытие выполнено из меди, толщина которого на нижней части поверхности анодного штыря высотой Н2, равной 0,25 высоты конической части H1, составляет 1 мм, а толщина покрытия оставшейся нижней части анодного штыря высотой Н3, являющейся частью высоты H1, составляет 0,05…0,5 мм.The anode pin of an aluminum electrolyzer with an upper current lead, containing a cylindrical steel rod in its upper part and a conical one in the lower part, while the lower part of the anode pin surface has a coating, characterized in that the coating is made of copper, the thickness of which is on the lower part of the anode surface. a pin with a height of H 2 equal to 0.25 of the height of the conical part H 1 is 1 mm, and the thickness of the coating of the remaining lower part of the anode pin with a height of H 3 , which is part of the height H 1 , is 0.05 ... 0.5 mm.
RU2019115738A 2019-05-22 2019-05-22 Anode pin of aluminium electrolytic cell RU2732934C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019115738A RU2732934C1 (en) 2019-05-22 2019-05-22 Anode pin of aluminium electrolytic cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019115738A RU2732934C1 (en) 2019-05-22 2019-05-22 Anode pin of aluminium electrolytic cell

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2732934C1 true RU2732934C1 (en) 2020-09-24

Family

ID=72922359

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019115738A RU2732934C1 (en) 2019-05-22 2019-05-22 Anode pin of aluminium electrolytic cell

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2732934C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4443160A1 (en) * 1994-12-05 1996-06-13 Kloeckner Humboldt Deutz Ag Joint between anode rod end pin and carbon@ anode block
RU22148U1 (en) * 2001-08-22 2002-03-10 ОАО "Производственное объединение Усольмаш" ANODE PIN OF ALUMINUM ELECTROLYZER
RU35115U1 (en) * 2003-03-31 2003-12-27 Открытое акционерное общество "Сибирский научно-исследовательский, конструкторский и проектный институт алюминиевой и электродной промышленности" Self-baking anode aluminum anode pin
RU2321684C1 (en) * 2006-06-08 2008-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "Русская инжиниринговая компания" Anode pin of anode device of aluminum cell
RU2683683C2 (en) * 2014-09-08 2019-04-03 АЛКОА ЮЭсЭй КОРП. Anode device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4443160A1 (en) * 1994-12-05 1996-06-13 Kloeckner Humboldt Deutz Ag Joint between anode rod end pin and carbon@ anode block
RU22148U1 (en) * 2001-08-22 2002-03-10 ОАО "Производственное объединение Усольмаш" ANODE PIN OF ALUMINUM ELECTROLYZER
RU35115U1 (en) * 2003-03-31 2003-12-27 Открытое акционерное общество "Сибирский научно-исследовательский, конструкторский и проектный институт алюминиевой и электродной промышленности" Self-baking anode aluminum anode pin
RU2321684C1 (en) * 2006-06-08 2008-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "Русская инжиниринговая компания" Anode pin of anode device of aluminum cell
RU2683683C2 (en) * 2014-09-08 2019-04-03 АЛКОА ЮЭсЭй КОРП. Anode device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3300396A (en) Electroplating techniques and anode assemblies therefor
CN103943281A (en) Preparation method of electric wire and cable with copper-graphene complex phase conductive wire core
CN100378252C (en) Partial plating method and its apparatus
CN201574207U (en) Electroplating bath with uniform distribution of power lines
CN102626776A (en) Preparing method of aluminum-based lead and lead alloy composite anode
AU612126B2 (en) Permanent anode for high current density galvanizing processes
CN102899694B (en) Copper-nickel alloy-plated coin product and preparation method thereof
RU2732934C1 (en) Anode pin of aluminium electrolytic cell
US2331320A (en) Electrode for electrometallurgical purposes
RU2683683C2 (en) Anode device
KR101819219B1 (en) Anode structure for electrolytic refining, manufacturing method and Electrowinning Equipment using the same
CN100576377C (en) Termination electrode of a kind of sheet type ferrite inductor and preparation method thereof
US4569744A (en) Anodic assembly for electroplating
Zhang et al. Anodic behavior and microstructure of Al/Pb–Ag anode during zinc electrowinning
RU2401887C1 (en) Cathode assembly of aluminium electrolysis cell
US2848411A (en) Electrode
CN108796591A (en) Electrode structural body
CN101092708A (en) Aluminium and lead laminar composite material
JPH1112791A (en) Device for plating inner face of metallic pipe
RU2348743C2 (en) Cathodic current-carrying rod of aluminium electrolyser
CN102627002A (en) Preparation method of aluminum-base lead and lead alloy composite material
CN2937160Y (en) Electrode bar
JPH07258897A (en) Insoluble electrode and its production
RU2418889C2 (en) Electric contact unit of inert anode for obtaining aluminium in fused salt and method for its erection
CN219315112U (en) Titanium-based composite lead dioxide reticular electrode plate