Способ перестановки анодных штырей на электролизере с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом

Способ перестановки анодных штырей на электролизере с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом

Реферат

Изобретение относится к производству алюминия электролизом расплавленных солей в электролизерах с самообжигающимся анодом и может быть использовано для оптимизации технологии перестановки анодных штырей с нижнего горизонта на верхний.

Известен способ перестановки анодных штырей при подводе тока к непрерывным анодам (патент США №2680143, заявл. 17.04.1952, опубл. 01.06.1954), при котором анодные штыри не извлекаются полностью из анода во время перестановки. При этом анодные штыри поднимаются вверх так, чтобы их нижние концы не выходили из зоны спеченной части анодной массы. Благодаря конусности штырей (1:3÷1:24) в образовавшийся зазор (12-38 мм) затекает жидкая масса и заполняет пространство под анодным штырем и вокруг него. Затем анодные штыри опускают, пока масса не затвердела. При этом происходит спекание массы вокруг анодного штыря. Анодный штырь может быть окружен воронкой, через которую в пространство под анодным штырем может подаваться жидкая или твердая брикетированная подштыревая масса. Под действием тепла анодного штыря брикеты плавятся, обеспечивая контакт между анодом и анодным штырем.

К недостаткам известного способа относится следующее. Использование жидкой анодной массы, которая самопроизвольно затекает в лунку под анодным штырем, приводит к ухудшению качества вторичного анода, благодаря высокому содержанию пека в жидкой анодной массе. При работе с сухим анодом заполнение лунки под анодным штырем осуществляется загрузкой твердой подштыревой анодной массы в кольцевой зазор между анодным штырем и лункой в аноде. Недостатком в данном случае является необходимость использования мелкобрикетной подштыревой анодной массы, а также дополнительные сложности при загрузке подштыревой массы в узкий кольцевой зазор.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ перестановки анодных штырей на электролизере с непрерывным самообжигающимся анодом и верхним токоподводом (патент Норвегии № 879586 21h 20/05, заявл. 10.03.1951, опубл. 15.06.1953). В соответствии с прототипом верхняя часть анодных штырей в зоне неспеченной анодной массы имеет коническую форму. Анодные штыри устанавливают в анод, заключенный в анодный кожух. По мере расходования самообжигающегося анода осуществляют подъем анодного штыря с нижнего горизонта на верхний. При этом анодный штырь освобождают для перетяжки резкими ударами пневмомолотка и не извлекают полностью, а поднимают ступенчато на 20-40 см и оставляют в таком положении, пока анодная масса не спечется вокруг раскаленного конца анодного штыря. Затем к анодному штырю подключают электрический контакт. Для заполнения лунки под анодным штырем вводят анодную массу, глинозем или криолит, в лунку через вертикальный канал в теле анодного штыря.

К недостаткам способа-прототипа относится сложность заполнения подштыревой лунки через отверстие в теле анодного штыря анодной массой, глиноземом или криолитом. В нижней раскаленной части анодного штыря возможно спекание и налипание загружаемого сырья, что может привести к неполному заполнению лунки под анодным штырем и образованию сквозных отверстий в аноде под анодными штырями. Кроме того, дополнительные проблемы возникают вследствие необходимости полной герметизации отверстия в анодном штыре для предотвращения выбросов газов из анода.

Задачей предлагаемого технического решения является уменьшение трудозатрат на перестановку анодных штырей, а также снижение падения напряжения в аноде и сокращение выхода угольной пены за счет эффективного и надежного заполнения лунки под переставляемым анодным штырем сырьем для производства алюминия.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является уменьшение перепада напряжения в аноде за счет снижения минимального расстояния от низа анодных штырей до подошвы анода, а также сокращение выхода угольной пены благодаря повышению качества вторичного анода (в случае использования подштыревой анодной массы) либо благодаря практическому отсутствию вторичного анода (при использовании в качестве подштыревого сырья глинозема или криолита).

Поставленная задача достигается тем, что в способе перестановки анодных штырей на электролизере с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом, включающем установку анодных штырей в анод, заключенный в анодный кожух, подъем анодного штыря с нижнего горизонта на верхний без извлечения из анода и заполнение лунки под анодным штырем сырьем для получения алюминия, согласно предлагаемому изобретению, анодные штыри устанавливают вплотную к внутренней стенке анодного кожуха, а лунку под анодным штырем после его подъема с нижнего горизонта на верхний заполняют через отверстие в боковой поверхности анодного кожуха.

Технический результат обеспечивается гарантированным заполнением лунки под анодным штырем сырьем для получения алюминия (анодная масса, глинозем, фтористые соли), что обеспечит хороший контакт анодного штыря и подштыревой массы с анодом.

Анализ, проведенный заявителем, показал, что совокупность признаков является новой, а сам способ удовлетворяет условию изобретательского уровня ввиду новизны причинно-следственной связи «отличительные признаки - технический результат».

Способ реализуется следующим образом.

На чертеже приведена схема перестановки анодного штыря с заполнением лунки под анодным штырем сырьем через боковую поверхность анодного кожуха.

На электролизере с самообжигающимся анодом (1) и верхним токоподводом вплотную к анодному кожуху (2) устанавливают токоподводящие металлические анодные штыри (3). Анодные штыри могут иметь постоянное или переменное сечение по высоте. Форма горизонтального сечения анодного штыря - прямоугольник, треугольник, многоугольник, круг, эллипс, и не ограничивается приведенными формами. Перестановка анодных штырей (3) с нижнего горизонта на верхний осуществляется без извлечения анодного штыря из анода. Анодный штырь поддергивается в верхнее положение и фиксируется на требуемой высоте. При этом под анодным штырем, в непосредственном контакте с внутренней стенкой анодного кожуха, образуется лунка (4). На наружной стенке анодного кожуха в районе лунки имеется герметично закрываемое отверстие (5), через которое с помощью экструдера в лунку под анодным штырем под давлением подается сырье для производства алюминия. Анодные штыри (3) соединяются с анодной шиной токоподводящими элементами (6). Таким образом обеспечивается гарантированное заполнение лунки под анодным штырем с хорошим контактом между всеми элементами.

Сравнение признаков предлагаемого технического решения с известными выявило следующее. Известна перестановка анодных штырей без их извлечения из тела анода. Также известно введение в подштыревую лунку сырья для производства алюминия через отверстие в теле анодного штыря. Неизвестна загрузка сырья в лунку под анодным штырем через отверстие в боковой поверхности анодного кожуха при непосредственном контакте анодного штыря с анодным кожухом. Это позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения изобретательскому уровню.

Предлагаемое техническое решение снижает трудозатраты на перестановку анодных штырей (нет необходимости извлекать штырь и заменять его на другой), обеспечивает гарантированно высокое качество анода под анодными штырями, а также хороший контакт анодных штырей с анодом. Снижение трудозатрат также может быть обеспечено за счет сокращения количества анодных штырей в аноде электролизера.

Способ перестановки анодных штырей на электролизере с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом, включающий установку анодных штырей в анод, заключенный в анодный кожух, подъем анодного штыря с нижнего горизонта на верхний без извлечения из анода с заполнением лунки под анодным штырем сырьем для получения алюминия, отличающийся тем, что анодные штыри устанавливают вплотную к внутренней стенке анодного кожуха, а лунку под анодным штырем после его подъема с нижнего горизонта на верхний заполняют через отверстие, выполненное в боковой поверхности анодного кожуха.