Способ обжига подины алюминиевого электролизера с обожженными анодами

Способ обжига подины алюминиевого электролизера с обожженными анодами

Реферат

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия, а именно к способам обжига подины алюминиевого электролизера с обожженными анодами.

Обжиг необходим для коксования подовой массы, которой набиваются швы между катодными блоками и промежутки между катодными блоками и стенками шахты, для просушки и прогрева катодных блоков и всей футеровки электролизера. Обжиг считается законченным, когда подовая масса скоксуется, а температура поверхности подины станет близкой к температуре электролиза. Обжиг осуществляется за счет тепла, выделяемого в обожженных анодах, в подине, выполненной из катодных блоков, и в слое материалов между обожженными анодами и катодными блоками при прохождении постоянного электрического тока через алюминиевый электролизер.

Известен способ обжига подины алюминиевого электролизера, включающий установку обожженных анодов на подину, крепление анододержателей обожженных анодов к анодным шинам анодной ошиновки, подъем обожженных анодов, заливку жидкого алюминия из расчета погружения в него обожженных анодов, подключение электролизера в электрическую цепь (Вольфсон Г.Е., Ланкин В.П. Производство алюминия в электролизерах с обожженными анодами. М.: Металлургия, 1974, с.55 и 56).

Недостаток известного способа обжига подины алюминиевого электролизера заключается в том, что при заливке жидкого алюминия подина подвергается тепловому удару, что может привести к образованию трещин в катодных блоках разрушению при дальнейшей эксплуатации электролизера. Также большим недостатком является прямой контакт подины с жидким алюминием, который имеет малую вязкость и температуру плавления. Алюминий может проникать глубоко внутрь подины перед затвердеванием и, реагируя с изоляцией, разрушать ее или создавать тепловой шунт.

Наиболее близким к заявленному по технической сущности является способ обжига подины алюминиевого электролизера с обожженными анодами, включающий покрытие подины, выполненной из катодных блоков, слоем углеродной засыпки, размещение на нем обоженных анодов, соединение анододержателей всех установленных обожженных анодов с анодными шинами анодной ошиновки электролизера, пропускание электрического тока через слой углеродной засыпки и регулирование токовой нагрузки обожженных анодов. Соединение анододержателей по меньшей мере 50% от общего числа обожженных анодов с анодными шинами анодной ошиновки электролизера осуществляют посредством гибких элементов, обеспечивающих возможность отключения и подключения обожженных анодов, при этом обожженные аноды размещают по ширине подины в пределах периметра катодных блоков с постоянным или переменным смещением по отношению к продольной оси подины (патент RU №2215825, МПК С25С 3/06, 2003).

Недостаток прототипа - способа обжига подины алюминиевого электролизера заключается в том, что при простом опускании обожженных анодов на слой углеродной засыпки за счет ее большой площади не обеспечивается гарантированное прилегание анодного блока на углеродную засыпку. Следовательно, тепло выделяется только в той части слоя углеродной засыпки, где наблюдается касание блока. Вследствие этого возникают большие перепады температур по ширине, что приводит к возникновению больших термических напряжений и разрушению крайних катодных блоков. Также накрытие всей подины углеродным материалом приводит к большим трудозатратам по его удалению после пуска электролизера. Другим недостатком описанного способа обжига подины алюминиевого электролизера является то, что допускается до 50% от общего числа обожженных анодов закреплять с анодными шинами анодной ошиновки электролизера посредством базовых замков (жестко). Из-за того, что при нагреве подины за счет естественного выгорания угольного материала аноды, закрепленные с помощью гибких элементов, будут опускаться, а жестко залепленные аноды оставаться на месте, что приведет к появлению локальных перегревов подины.

Задачей изобретения является равномерный нагрев подины алюминиевого электролизера, как следствие увеличение срока службы электролизера, снижение затрат на нагрев и более быстрый ввод в эксплуатацию по сравнению с газопламенным обжигом.

Технический результат, достигаемый при осуществлении заявленного способа, заключается в равномерном распределении тока в подине, за счет которого происходит равномерный нагрев подины до 900°С менее чем за 60 часов, как при газопламенном обжиге.

Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что в способе обжига подины алюминиевого электролизера с обожженными анодами, включающем покрытие подины, выполненной из катодных блоков с катодными блюмсами, электропроводным материалом, размещение на нем обожженных анодов, соединение анододержателей установленных обожженных анодов с анодными шинами анодной ошиновки электролизера, пропускание электрического тока через электропроводный материал и регулирование токовой нагрузки обожженных анодов. В качестве электропроводного материала применяют насыпной графитовый материал, размещенный в виде рядов усеченной пирамиды расположенных в проекции ниппелей по всей длине обожженного анода, при этом высоту каждого ряда устанавливают в обратно пропорциональной зависимости от силы пропускаемого тока, а соединение всех анододержателей установленных обожженных анодов с анодными шинами анодной ошиновки электролизера осуществляют посредством гибких элементов.

Кроме того, применяют насыпной графитовый материал фракцией не более 2 мм, а высоту каждого ряда устанавливают от 10 мм до 100 мм, а силу электрического тока - от 500 кА до 100 кА.

Сравнение заявленного решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявленные решения от прототипа, что делает возможным сделать вывод о соответствии критерию "новизна".

Сущность изобретения поясняется эскизом.

На фигуре 1 показана геометрия насыпного графитового материала на продольном разрезе торцевой части электролизера с обожженными анодами.

Подина, состоящая из катодных блоков 1 и блюмсов 2, покрыта слоем графитового материала 3 в виде формы усеченной пирамиды, на котором размещены обожженные аноды 4 с ниппелями 5, стрелками 6 показано направление силовых линий электрического тока. Анододержатели всех установленных обожженных анодов соединены с анодными шинами анодной ошиновки электролизера (не показано).

Способ обжига подины алюминиевого электролизера с обожженными анодами осуществляется следующим образом.

Перед установкой анода на подину электролизера укладывается приспособление с рейками требуемой высоты (от 10 до 100 мм).

Углеродный материал засыпается до верхней грани в пространство между рейками. Затем разравнивается и убирается излишек углеродного материала при помощи шаблона для разравнивания материала.

Далее приспособление демонтируется с подины электролизера, и углеродный материал приобретает форму усеченной пирамиды (фиг.1).

Для того, чтобы получить мощность достаточную для успешного разогрева подины электролизера и сохранения структуры катодного блока на слой графитовой засыпки высотой не менее 10 мм и не более чем 100 мм при силе тока от 500кА до 100кА соответственно размещают обожженные аноды таким образом, чтобы направление тока осуществлялось напрямую через последовательность проводников «анодный ниппель - анодный блок - графитовый материал - подовый блок - катодный блюмс».

После установки всех анодов в пространство борт-анод загружается пусковая шихта (криолит, дробленый оборот, сода) и сверху анодный массив укрывается криолитом.

Соединяют анододержатели всех установленных обожженных анодов с анодными шинами анодной ошиновки электролизера с помощью пакета алюминиевых гибких лент и пропускают полный электрический ток через слой графитового материала. Производят регулирование токовой нагрузки обожженных анодов путем отключения анодов берущих высокую нагрузку или имеющих локальный перегрев подин.

1. Способ обжига подины алюминиевого электролизера с обожженными анодами, включающий покрытие подины, выполненной из катодных блоков с катодными блюмсами, электропроводным материалом, размещение на нем обожженных анодов с ниппелями, соединение анододержателей установленных обожженных анодов с анодными шинами анодной ошиновки электролизера, пропускание электрического тока через электропроводный материал и регулирование токовой нагрузки обожженных анодов, отличающийся тем, что в качестве электропроводного материала используют насыпной графитовый материал, размещенный в виде рядов усеченной пирамиды расположенных в проекции ниппелей по всей длине обожженного анода, при этом высоту каждого ряда устанавливают в обратно пропорциональной зависимости от силы пропускаемого тока, а соединение всех анододержателей установленных обожженных анодов с анодными шинами анодной ошиновки электролизера осуществляют посредством гибких элементов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют насыпной графитовый материал фракцией не более 2 мм.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что высоту каждого ряда устанавливают от 10 мм до 100 мм, а силу электрического тока - от 500 кА до 100 кА.