SU600214A1 - Aluminium electrolyzer - Google Patents

Aluminium electrolyzer

Info

Publication number
SU600214A1
SU600214A1 SU752148323A SU2148323A SU600214A1 SU 600214 A1 SU600214 A1 SU 600214A1 SU 752148323 A SU752148323 A SU 752148323A SU 2148323 A SU2148323 A SU 2148323A SU 600214 A1 SU600214 A1 SU 600214A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
electrolyzer
electrolyte
pipes
increase
temperature
Prior art date
Application number
SU752148323A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Василий Петрович Романов
Анатолий Михайлович Цыплаков
Алексей Прокофьевич Репко
Василий Васильевич Махеров
Original Assignee
Romanov Vasilij P
Tsyplakov Anatolij M
Repko Aleksej P
Makherov Vasilij V
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 Romanov Vasilij P, Tsyplakov Anatolij M, Repko Aleksej P, Makherov Vasilij V filed Critical Romanov Vasilij P
Priority to SU752148323A priority Critical patent/SU600214A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU600214A1 publication Critical patent/SU600214A1/en

Links

Landscapes

  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

Description

II

Изобретени.е относитс  « области металлургий цветных металлов, в частности к разработке конструкции электролизера дл  получени  алюмини  из расплавленных сред.The invention relates to the field of non-ferrous metallurgy, in particular, to the design of an electrolyzer for producing aluminum from molten media.

С увеличением мощности электролизеров, как в |результате роста плотности тока, так и в результате увеличени  площади анода (особенно его щирИны), наблюдаетс  отчетлива  тенденци  роста температуры электролита. Поскольку увеличение температуры электролита снижает основные показатели процесса (например, выход по току снижаетс  на 2,3% на жаждые 10% повышени  температуры), то это значительно замедл ет рост единичной мощности электролизеров.With an increase in the power of the electrolyzers, both as a result of an increase in the current density and as a result of an increase in the area of the anode (especially its width), a clear increase in the temperature of the electrolyte is observed. Since an increase in the electrolyte temperature lowers the main process indicators (for example, the current efficiency decreases by 2.3% for thirsty 10% temperature increases), this significantly slows down the growth of the unit capacity of the electrolyzers.

Известен р д методов снижени  температуры электролита: увеличение толщины сло  расплавленного алюмини , периодическое разрущение глиноземной корки, подъем уровн  электролита выше бортовой футеровки (за счет наращивани  наружного гарниссажа), введение в состав электролита компонентов, снижающих температуру его затвердевани  и повыщаюЩИХ его электропроводность и пр.There are a number of methods for reducing the electrolyte temperature: increasing the thickness of the molten aluminum layer, intermittent destruction of the alumina crust, raising the electrolyte level above the side lining (by increasing the outer crust), introducing components into the electrolyte that lower its solidification temperature and increase its electrical conductivity, etc.

В силу р да причин (дефицит и высока  стоимость добавок, неудобство в обслуживании электролизеров, увеличение трудозатрат и пр.) ни один из выщеуказанных способов не оказалс  высокоэффективным в практическом применении.Due to a number of reasons (shortage and high cost of additives, inconvenience in servicing electrolyzers, increasing labor costs, etc.), none of the methods mentioned above proved to be highly effective in practical application.

Известен также электролизер дл  получени  алюмини , включающий футерованную ванну с введенным в нее анодом и охлаждающие элементы, выполненные в виде труб. Система охлаждени  расположена вне катодного кожуха электролизера 1.Also known is an electrolytic cell for the production of aluminum, including a lined bath with an anode introduced into it and cooling elements made in the form of pipes. The cooling system is located outside the cathode housing of the electrolyzer 1.

Известна  система охлал дени  обеспечивает увеличение теплопотерь и тем самым позвол ет увеличить силу тока на нем, но вследствие неизбежного снижени  температуры нижней части подины приводит к кристаллизации диффундированного расплава непосредственно под подиной. Последнее вызывает значительный рост вертикального давлени  на подину снизу и ускор ет ее разрущение. Возрастание градиента температуры по толщине подины увеличивает изгиб ее, также ускор   разрущение, И вызывает по вленпе настылей на подине. Охлаждение боковых сторон электролизера TaKHve позвол ет усилить теплоотдачу , однако, снижени  температуры электролита и регулировани  ее обеспечить не может . Более того, вследствие увеличени  теплового потока от расплава к боковой настыли температура электролита в центральных зонах его даже возрастает.The known cooling system provides an increase in heat loss and thus allows an increase in the current strength on it, but due to the inevitable decrease in the temperature of the lower part of the bottom, crystallization of the diffused melt directly beneath the bottom occurs. The latter causes a significant increase in the vertical pressure at the bottom bottom and accelerates its destruction. An increase in the temperature gradient along the bottom thickness increases its bending, also accelerates destruction, and causes swelling on the bottom. The cooling of the sides of the TaKHve electrolyzer allows for increased heat transfer, however, it cannot provide a decrease in the temperature of the electrolyte and control. Moreover, due to the increase in heat flux from the melt to the lateral naslyan, the temperature of the electrolyte in its central zones even increases.

Цель изобретени  - повышение теплоотбора от электролита, облегчение регулировки его температуры и увеличение срока службы подины ванны.The purpose of the invention is to increase the heat removal from the electrolyte, facilitate adjustment of its temperature and increase the service life of the bottom of the bath.

Дл  этого охлаждающие элементы размещены .между подиной ванны и уровнем подошвы анода.For this, cooling elements are placed between the bottom bath and the level of the anode base.

В р де случаев охлаждающие элементы могут быть размещены между боковыми стенками ванны и подощвой анода лиже уровн  подошвы анода.In a number of cases, cooling elements can be placed between the side walls of the bath and the anode under the anchor below the level of the anode base.

Охлаждающие элементы могут быть вынолнены из материала, выбранного из грунны, содержащей графит, силицированйый графит, графит е покрытием из карбонптрида бора и карбид кремни .The cooling elements can be made of a material selected from soils containing graphite, siliconized graphite, graphite e coated with boron carbon graft and silicon carbide.

Кроме того, охлаждающие элементы могут быть выполнены двухслойными с внутренним слоем из жаропрочной стали к наружным, выполненным пз вышеуказанных материалов. Это придает охлаждающим элементам повышение несущей способности и защиту их внутренних полостей от окислени .In addition, the cooling elements can be made of two-layer with an inner layer of heat-resistant steel to the outer, made of the above materials. This gives the cooling elements an increase in the carrying capacity and the protection of their internal cavities from oxidation.

На фиг. 1 изображен предлагаемый электролизер , продольный разрез; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез.FIG. 1 shows the proposed electrolyzer, a longitudinal section; in fig. 2 - the same cross section.

Электролизер содержит горизонтально расположенные анод 1 и подину 2, пространство меледу которыми заполнено расплавом «з электролита 3 в верхней части и алюмини  4--в нижней. В расплаве алюмини  размещены охлаждающие элементы 5 из одной или нескольких труб (в зависимости от типа и мощности электролизера). Сечеиие труб определ етс  пх тепловой нагрузкой. Например, дл  электролизеров с верхним токоподводом при силе тока ГйО кА снижение температуры электролита с 965°С до 955°С обеспечиваетс  охладителем из 3-х параллельных продольной оси электролизера графитовых труб с внутренним диаметром 40 мм и толщииой стенки 30 мм. По трубам пропускаетс  теплоноситель . Дл  упрощени  конструкции и ее эксплуатации наиболее приемлемым теплоносителем  вл етс  редуцированный или вентил торный воздух. Современна  техника располагает р дом материалов, которые могут быть применены дл  охлаждающих элементов. Нар ду с традиционным графитом могут примен тьс  более стойкие к расплаву алюмини  и фторсолей карбид кремни  в виде силпцнрованного графита или самосв занный графит с наружным покрытием из карбонитрида бора. Кроме того, дл  защиты внутренней полости труб от окислени  может быть применена, например, тонкостенна  металлическа  труба . Дл  обеспечени  достаточной механической прочности охлаждающие трубы выполн ютс  двухслойными: внутренний слой - из жароупорной стали, а наружный - из материала , химически стойкого против расплавленного алюмини . Соотношение диаметров этих труб выбираетс  с учетом коэффициентов термического расширени , с тем, чтобы при 950-1000°С обе трубы достаточно плотно соприкасались между собой. Допустимо оставл ть кольцевой зазор между наружной и внутренней трубой с заполнением его порошком высокой теплопроводности, напримерThe electrolyzer contains horizontally positioned anode 1 and hearth 2, the space of which is filled with melt "s electrolyte 3 in the upper part and aluminum 4 in the bottom. In the aluminum melt placed the cooling elements 5 of one or more pipes (depending on the type and power of the electrolyzer). The cross section of pipes is determined by the thermal load. For example, for electrolyzers with an upper current lead at current GyO kA, a decrease in electrolyte temperature from 965 ° C to 955 ° C is provided by a cooler from 3 parallel to the longitudinal axis of the electrolyzer graphite pipes with an internal diameter of 40 mm and a thick wall of 30 mm. The coolant flows through the pipes. To simplify the construction and its operation, the most acceptable coolant is reduced or fan air. Modern technology has a number of materials that can be applied to cooling elements. Along with traditional graphite, silicon carbide, more resistant to molten aluminum and fluorine salts, can be used in the form of strong graphite or self-bonded graphite with an outer coating of boron carbonitride. In addition, for example, a thin-walled metal pipe can be used to protect the internal cavity of the pipes from oxidation. To ensure sufficient mechanical strength, the cooling tubes are made of two layers: the inner layer is made of heat-resistant steel, and the outer layer is made of a material that is chemically resistant to molten aluminum. The ratio of the diameters of these pipes is selected taking into account the coefficients of thermal expansion, so that at 950-1000 ° C, both pipes are in sufficient contact with each other. It is permissible to leave an annular gap between the outer and the inner tube with filling it with high thermal conductivity powder, for example

графитным. Трубы могут быть расположены как вдоль, так и поперек продольной оси электролизера . Учитыва , что тепло в первую очередь должно отводитьс  от наиболее нагретых зон электролита, при нродольном расположении охлаждающие трубы размещаютс  ближе к продольной оси электролизера. Дл  обеспечени  достаточной равномерности охлаждени  металла но длине охлаждающих труб теплоноситель может подаватьс  в противоположных направлени х по расположенным р дом трубам. Дл  опоры на подину и фиксации высоты расположени  труб в шахте ванны кажда  труба имеет две-три опоры 6, изготовленные из материала, стойкого в расплаве.graphite. Pipes can be located both along and across the longitudinal axis of the electrolyzer. Taking into account that heat should first of all be removed from the most heated electrolyte zones, at the radial position, the cooling tubes are located closer to the longitudinal axis of the electrolyzer. In order to ensure a sufficiently uniform cooling of the metal over the length of the cooling pipes, the coolant can be supplied in opposite directions along adjacent pipes. In order to rely on the bottom and fix the height of the location of the pipes in the shaft of the bath, each pipe has two or three supports 6 made of a material that is resistant to melt.

Соединение элементов труб по длине производитс  одним из известных способов (на резьбовых муфтах и т. д.). Ввод охладительиых труб в катодный металл осуществл етс The joining of pipe elements along the length is carried out by one of the known methods (on threaded couplings, etc.). Coolant tubes are introduced into the cathode metal

через слой расплавленного электролита (через колено, изогнутое под углом 90°С) или сбоку через бортовую футеровку.through a layer of molten electrolyte (through the knee, bent at an angle of 90 ° C) or laterally through the side lining.

Прн эксплуатации электролизера редуцированный илн вентил торный воздух поступаетPrn operation of the electrolyzer reduced or fan air enters

с одного конца каждой трубы и выводитс  через другой. При этом от расплавленного алюмини  отбираетс  часть тепла, его температура понижаетс . Вследствие присущей ему высокой теплопроводности расплавленный алюминий будет охлаждать электролит в реакционной зоне. Интенсивность охлаждени  регулируетс  количеством пропускаемого воздуха. Применение современных высокостойких к расплавленному алюминию материалов позвол ет рассчитывать на срок службы охлаждаюнщх элементов, равный продолжительности межремонтной кампании электролизера, однако при необходимости элементы могут быть извлечены из электролизера и замененыfrom one end of each pipe and out through the other. In this case, part of the heat is removed from the molten aluminum, its temperature is reduced. Due to its inherent high thermal conductivity, molten aluminum will cool the electrolyte in the reaction zone. The intensity of the cooling is controlled by the amount of air flowing. The use of modern materials that are highly resistant to molten aluminum makes it possible to rely on the service life of the cooling elements, equal to the duration of the electrolysis cell's overhaul campaign, but if necessary, the elements can be removed from the electrolyzer and replaced

новыми. Тепло, отбираемое от расплава, может быть утилизировано одним из известных способов.new ones. The heat taken from the melt can be disposed of using one of the known methods.

Применение охлаждающих элементов, размещенных в пространстве между подиной иThe use of cooling elements placed in the space between the bottom and

анодом, обеспечивает поддержание температуры электролита в реакционной зоне электролизера в оптимальных пределах. Этим достигаетс  улучшение основных технико-экономических показателей, прежде всего выхода поanode, maintains the temperature of the electrolyte in the reaction zone of the electrolyzer in the optimal range. This is achieved by improving the main technical and economic indicators, primarily output

току. Стабилизаци  температуры электролита открывает возможность значительного увеличени  токовой нагрузки и, следовательно, производительности электролизеров. Экономический эффект от изготовлени  неcurrent. Stabilizing the electrolyte temperature opens up the possibility of a significant increase in the current load and, consequently, the performance of the electrolyzers. The economic effect of manufacturing is not

менее 100 тыс. рублей на каждый типовой корпус электролиза, что по отрасли составит не менее 7,5 млн. рублей.less than 100 thousand rubles for each typical electrolysis building, which in the industry will be at least 7.5 million rubles.

Claims (1)

1. Электролизер дл  получени  алюмини , включающий футерованную ванну с введенным в нее анодом и охлаждающие элементы, выполненные в виде труб, о т л ич а юши и с  тем, что, с целью повышени  теплоотбора от1. An electrolyzer for producing aluminum, including a lined bath with an anode inserted into it and cooling elements made in the form of pipes, with about one lump and so that, in order to increase heat removal from электролита, облегчени  регулировки его темelectrolyte, making it easier to adjust
SU752148323A 1975-06-25 1975-06-25 Aluminium electrolyzer SU600214A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU752148323A SU600214A1 (en) 1975-06-25 1975-06-25 Aluminium electrolyzer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU752148323A SU600214A1 (en) 1975-06-25 1975-06-25 Aluminium electrolyzer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU600214A1 true SU600214A1 (en) 1978-03-30

Family

ID=20624043

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU752148323A SU600214A1 (en) 1975-06-25 1975-06-25 Aluminium electrolyzer

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU600214A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0047227A2 (en) * 1980-09-02 1982-03-10 Schweizerische Aluminium Ag Device for the regulation of the heat flow of an aluminium fusion electrolysis cell, and method of operating this cell
CN108396338A (en) * 2018-06-05 2018-08-14 和平县福和新材料有限公司 A kind of praseodymium neodymium alloy preparation method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0047227A2 (en) * 1980-09-02 1982-03-10 Schweizerische Aluminium Ag Device for the regulation of the heat flow of an aluminium fusion electrolysis cell, and method of operating this cell
CN108396338A (en) * 2018-06-05 2018-08-14 和平县福和新材料有限公司 A kind of praseodymium neodymium alloy preparation method
CN108396338B (en) * 2018-06-05 2019-08-13 和平县福和新材料有限公司 A kind of praseodymium neodymium alloy preparation method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6387237B1 (en) Cathode collector bar with spacer for improved heat balance and method
CN108193235B (en) Rare earth electrolytic cell electrode structure and rare earth electrolytic cell
RU2239007C2 (en) Cathode collector rod for enhancing thermal balance
US4453253A (en) Electric arc furnace component
CN108004568B (en) Rare earth electrolytic cell lining structure and rare earth electrolytic cell
CN110736343A (en) submerged arc furnace with self baking electrode baking degree measuring device
PL183756B1 (en) Refractory wall, metallurgical tank incorporating such wall an dmethod of using such refractory wall
SU600214A1 (en) Aluminium electrolyzer
EA003117B1 (en) Casting mould for manufacturing a cooling element and cooling element made in said mould
RU2281974C2 (en) Cooling member for cooling metallurgical furnace
US4049511A (en) Protective material made of corundum crystals
US10246790B2 (en) Aluminum electrolysis cell cathode shunt design
US4584068A (en) Device and process for the fused-salt electrolysis of alkali metal halides
RU2487946C2 (en) Method of making cooling element for pyrometallurgical reactor and cooling element
US3507768A (en) Electrolytic cell
CA3148080C (en) Aluminium reduction cell with a heat insulated side lining
US4170533A (en) Refractory article for electrolysis with a protective coating made of corundum crystals
US4451926A (en) Composite electrode for arc furnace
US3666654A (en) Furnaces with bipolar electrodes for the production of metals, particularly aluminum, through electrolysis of molten salts, equipped with auxiliary heating facilities
GB1327210A (en) Shaft furnaces
NZ208146A (en) Sub-cathodic screen with deformable zones for hall-heroult electrolysis cells
US3882261A (en) Electric furnace and method for the continuous refining of magnesium
RU182794U1 (en) DC Arc Furnace
US4490824A (en) Composite electrode for arc furnace
EP0181544A1 (en) Apparatus for molten salt electrolysis