RU2742557C1 - Анодное устройство электролизера для производства алюминия - Google Patents
Анодное устройство электролизера для производства алюминия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2742557C1 RU2742557C1 RU2020130584A RU2020130584A RU2742557C1 RU 2742557 C1 RU2742557 C1 RU 2742557C1 RU 2020130584 A RU2020130584 A RU 2020130584A RU 2020130584 A RU2020130584 A RU 2020130584A RU 2742557 C1 RU2742557 C1 RU 2742557C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- anode
- pins
- aluminum
- current
- alloy
- Prior art date
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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к анодному устройству электролизера с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом для производства алюминия. Анодное устройство содержит угольный анод с запеченными в него штырями, подводящими ток от анодной шины к аноду, выполненными из сплава технического Al с Mn с содержанием Mn 20-42 мас. % и температурой плавления 920-950°С и снабженными резьбой на концах. Обеспечивается возможность одновременного расходования анода и токоподводящих штырей путем их расплавления при опускании до электролита и перехода в катодный алюминий, исключение выполнения операции перестановки штырей, улучшение токораспределения в аноде, снижение падения напряжения, расхода электроэнергии и анода и улучшение технико-экономических показателей работы электролизера, анодного устройства. 1 ил.
Description
Изобретение относится к металлургии алюминия и может быть использовано на заводах по производству алюминия, оснащенных электролизерами с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом.
Известна конструкция анодного устройства электролизера для производства алюминия, содержащая угольный анод с запеченными в него токоподводящими стальными штырями большой конусности, что позволяло при перестановке штыря не извлекать его из анода, а приподнимать и устанавливать на определенный горизонт.(Лысенко Л.Н. Труды ВАМИ. Госплан СССР, Госниипроект 1959 г, №42, с. 103-126). Недостатком этой конструкции является то, что при подъеме и установке штыря на более высокий горизонт, в щель между штырем и телом анода затекает анодная масса, обогащенная пеком. Это ухудшает качество вторичного анода (подштыревой пробки), увеличивает его реакционную способность (расход при электролизе) и объем выбросов вредных полиароматических углеводородов (ПАУ) в окружающую среду (ОС).
Известна конструкция анодного устройства электролизера для производства алюминия, содержащая угольный анод с запеченными в него составными сталеалюминевыми штырями, подводящими ток от анодной шины к аноду. Запеченная в анод стальная часть штыря состоит из цилиндрической и конической части, выполненной в виде усеченного конуса (Справочник металлурга по цветным металлам. Производства алюминия. Издательство «Металлургия», 1971, с. 179).
В этой конструкции алюминиевая штанга, соединяющая стальную часть штыря с анодной шиной, снижает падение напряжения и индукцию магнитного поля за счет уменьшения ферромагнитной массы анода. Однако при перестановке штырей на более высокий горизонт по мере сгорания анода в лунку затекает анодная масса обогащенная пеком, что вызывает те же отрицательные последствия - ухудшение качества вторичного анода, увеличение его расхода и объема вредных выбросов ПАУ.
Наиболее близкой к предлагаемой является конструкция анодного устройства электролизера для производства алюминия, содержащая угольный анод с запеченными в него медными штырями, подводящими ток от анодной шины к аноду и расходуемыми по мере сгорания анода (Цыплаков A.M. и др. Алюминиевый электролизер с расходуемыми штырями, Труды ВАМИ №71, с. 75-84, Ленинград, 1970.) Эта конструкция принята в качестве прототипа.
Применение расходуемых медных штырей позволяет исключить операцию их перестановки и связанные с этим выбросы ПАУ в ОС, улучшить токораспределение в аноде, снизить его электросопротивление и расход энергии. Недостатком применения медных штырей является их дороговизна (~ в 10 раз дороже стали) и высокий их расход в процессе электролиза, что приводит к увеличению содержания меди до 2-3% вес. Алюминий с таким содержанием меди подлежит рафинированию с целью очистки от меди, что почти в 2 раза увеличивает его себестоимость.
В основу изобретения положена задача создания конструкции анодного устройства, обеспечивающей его эксплуатацию без перестановки штырей и исключающей недостатки прототипа.
Технической задачей изобретения является создание конструкции анодного устройства, позволяющей снизить объем вредных выбросов в ОС, улучшить технико-экономические показатели и снизить затраты труда на обслуживание анода.
Поставленная задача решается тем, что в известной конструкции анодного устройства электролизера для производства алюминия, содержащей угольный анод с запеченными в него штырями, подводящими ток от анодной шины к аноду, штыри изготовлены из сплава технического Al с Mn с содержанием Mn 20-42 мас. % и температурой плавления от 920 до 950°С с резьбой на концах штырей. Использование штырей из сплава Al-Mn с такой температурой плавления приводит к одновременному расходованию угольного анода и токоподводящих штырей путем их расплавления при опускании до электролита и перехода в катодный алюминий. Это исключает выполнение операции перестановки штырей и связанные с ней выбросы ПАУ на 30%, улучшает токораспределение в аноде, снижает падение напряжения, расход электроэнергии и анода. При этом, поскольку весь штырь выполнен из неферромагнитного сплава Al-Mn, индукция магнитного поля снижается, что дополнительно улучшает технико-экономические показатели работы электролизера. Высокая теплопроводность штыря из алюминиевого сплава обеспечит отвод тепла, снижение температуры и объема выбросов ПАУ испарением с поверхности анода. Использование штырей из сплава технического Al с Mn с температурой плавления менее 920°С приведет к более раннему его расплавлению, образованию глубоких лунок в аноде и более высокому его расходу. Температура более 950°С приведет к контакту твердого штыря с электролитом и его анодному растворению с уменьшением выхода алюминия по току. При содержании Mn менее 20 мас. % сплав обладает значительно меньшей температурой плавления, чем необходимо для сохранения требуемых механических свойств. При содержании Mn более 42 мас. % температура плавления сплава составляет более 950°С.
Предлагаемое устройство поясняется чертежом, где:
на фиг. 1 показана конструкция анодного устройства, содержащая цилиндрические штыри из сплава Al-Mn 1, жидкую анодную массу 2, полукокс 3 и спеченную часть анода 4.
Предлагаемое изобретение работает следующим образом. В соответствии с графиком перестановки штырей в лунку устанавливается цилиндрический штырь из сплава Al-Mn 1, закрепляется на анодной шине известным способом и расходуется вместе с анодом в процессе электролиза. Верхняя часть штыря имеет наружную резьбу для соединения с вновь соединяемым штырем. Новый штырь наращивается при опускании запеченного штыря до контакта с анодной шиной. Использование расходуемых штырей из сплава технического Al с Mn с содержанием Mn 20-42 мас. % приведет к увеличению содержания Mn в Al на ~ 0,06-0.12% при количестве штырей 50 шт диаметром 120 мм на электролизере с самообжигающимся анодом на силу тока 180 кА. Такое содержание Mn не превышает требований к сплавам для производства банок, листовой продукции и др. Снижение объема выбросов вредных веществ в окружающую среду, расхода электроэнергии и трудовых затрат на обслуживание анодов обеспечит экономию капитальных и операционных затрат более 1 млн. долл. США в расчете на один завод производительностью алюминия 250-300 тыс.т. в год
Claims (1)
- Анодное устройство электролизера для производства алюминия, содержащее угольный анод с запеченными в него токоподводящими штырями, подводящими ток от анодной шины к аноду, отличающееся тем, что токоподводящие штыри выполнены из сплава технического Al с Mn с содержанием Mn 20-42 мас. % и температурой плавления 920-950°С и снабжены резьбой на концах.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020130584A RU2742557C1 (ru) | 2020-09-16 | 2020-09-16 | Анодное устройство электролизера для производства алюминия |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020130584A RU2742557C1 (ru) | 2020-09-16 | 2020-09-16 | Анодное устройство электролизера для производства алюминия |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2742557C1 true RU2742557C1 (ru) | 2021-02-08 |
Family
ID=74554305
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020130584A RU2742557C1 (ru) | 2020-09-16 | 2020-09-16 | Анодное устройство электролизера для производства алюминия |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2742557C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU673671A1 (ru) * | 1978-02-10 | 1979-07-15 | Восточный научно-исследовательский горнорудный институт | Анодный штырь алюминиевого электролизера с верхним подводом тока |
US6977031B1 (en) * | 1999-08-13 | 2005-12-20 | Sra Technologies Pty Ltd. | Anode assembly |
RU2315822C1 (ru) * | 2006-04-11 | 2008-01-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Русская инжиниринговая компания" | Анодное устройство алюминиевого электролизера с верхним токоподводом |
RU84366U1 (ru) * | 2009-03-03 | 2009-07-10 | Билал Аругович Билалов | Устройство контроля процесса ионно-лучевого травления многослойных гетероструктур с использованием ионно-электронной эмиссии |
-
2020
- 2020-09-16 RU RU2020130584A patent/RU2742557C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU673671A1 (ru) * | 1978-02-10 | 1979-07-15 | Восточный научно-исследовательский горнорудный институт | Анодный штырь алюминиевого электролизера с верхним подводом тока |
US6977031B1 (en) * | 1999-08-13 | 2005-12-20 | Sra Technologies Pty Ltd. | Anode assembly |
RU2315822C1 (ru) * | 2006-04-11 | 2008-01-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Русская инжиниринговая компания" | Анодное устройство алюминиевого электролизера с верхним токоподводом |
RU84366U1 (ru) * | 2009-03-03 | 2009-07-10 | Билал Аругович Билалов | Устройство контроля процесса ионно-лучевого травления многослойных гетероструктур с использованием ионно-электронной эмиссии |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Tsyplakov AM et al. Aluminum electrolyzer with consumable pins, Proceedings of VAMI N71, p. 75-84, Leningrad, 1970. * |
Цыплаков A.M. и др. Алюминиевый электролизер с расходуемыми штырями, Труды ВАМИ N71, с. 75-84, Ленинград, 1970. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104342720B (zh) | 一种特大型连续生产节能环保铝电解槽 | |
CA2811361A1 (en) | Cathode for electrolytic cells | |
RU2285754C1 (ru) | Катодная секция алюминиевого электролизера | |
RU2742557C1 (ru) | Анодное устройство электролизера для производства алюминия | |
CN205635806U (zh) | 一种铝-碳-铝阴极铝电解槽 | |
CN205099767U (zh) | 一种具有大规模连续生产稀有难熔金属的电解槽装置 | |
AU2011204683B2 (en) | Bottom structure of electrolytic cell | |
CN102230191B (zh) | 一种分开引出铝电解槽单面电流的方法 | |
CN203878226U (zh) | 一种电解槽结构 | |
CN101307466B (zh) | 水平电流铝电解槽 | |
CN101880894A (zh) | 铝电解槽专用石墨碳素复合结构阴极碳块 | |
CN103993332B (zh) | 一种节能铝电解槽及其辅助极 | |
CN105780055B (zh) | 以铝作为阴极的铝电解槽 | |
CA2811355A1 (en) | Cathode for electrolytic cells | |
CN201411494Y (zh) | 铝电解槽的丰字型阶梯式阴极碳块 | |
CN204298472U (zh) | 一种降低铝电解槽炉底压降的阴极结构 | |
CN109898101B (zh) | 一种新型节能防腐电解铝用阳极钢爪及设计方法 | |
RU2385364C1 (ru) | Анодный токоподвод алюминиевого электролизера | |
RU2282680C1 (ru) | Электролизер для производства алюминия | |
CN201354386Y (zh) | 铝电解槽节能阴极结构 | |
CN205616960U (zh) | 一种铝电解槽的铝-碳-铝阴极 | |
CN205275722U (zh) | 一种电解槽焙烧启动加热装置 | |
CN105780056B (zh) | 双层铝阴极铝电解槽 | |
CN205856631U (zh) | 一种电解槽结构 | |
Shi et al. | Technology research on decreasing the aluminum surface waves and reducing the cathode voltage drop in aluminum electrolysis cell |