Способ регулирования процесса получения алюминия в электролизере

582 ЗЗ 2 Союз Советскйк Социалистических Республик(51) М, Кл,"- С 25 С 3/О присоединением заявк сударственнык комитет(43) Опубликовано 30.11.77. Бюллетень44 (45) Дата опубликования описания 13,01.78 авета Министров СССРпа делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРО АЛЮМИНИЯ В ЭЛЕКТРОССА ПОЛУЧЗЕРЕ Изобретение относится к электролитическому получению алюминия из расплавленных сред, преимущественно в электролизерах с самообжигающимся аиодом.Нормальный, режим электролиза происходит в,ванне, на боковых и торцовых стенках которых имеется настыль, предохраняющая футеровку ванны от разрушения. Отклонение теплового режима протекания процесса электролиза от нормального может привести к разрушению части настыли, обнажению футеровки и даже прорыву расплавленного металла. На этом участке повышается температура расплава (горячий ход процесса). При холодном ходе процесса в электролизе образуется чрезмерно толстый слой настыли, ухудшается теплопередача к катодному кожуху, снижается эффективная площадь катода, в результате чего производительность электролизера падает.Известен способ регулирования процесса получения алюминия в электролизере с катодом-подиной и катодными стержнями, включаюший изменение электрического сопротивления при нарушении теплового режима электролиза. Согласно этому способу при падении температуры в ванне следует поднять анод, увеличить падение напряжения в электролите и тем самым увеличить выделяющееся в нем чри прохождении тока джоулево тепло; при возрастании температуры в ванне следует опустить анод, снизив межэлектродное расстояние, и уменьшить тепловыделение при прохождении тока через электролит 1.Недостатком этого способа регулированияявляется то, что джоулево тепло в основном выделяется в слое электролита (так как его удельное сопротивление выше, чем у металла). Поэтому заметное воздействие этоготеп ла на настыль наступает после прогрева всего объема расплавленного металла, находящегося в ванне, Этот процесс протекает в течение нескольких часов и даже дней. Данный способ регулирования эффективен лишь на 15 той стадиикогда нарушение теплового режима охватит весь электролизер, Однако эти нарушения возникают в локальных областях, как правило, в утлах ванны и прилегающих торцах. Следовательно, недостатком способа 20 можно считать также отсутствие селективности при регулировании теплового режима,Целью изобретения является повышениеэффективности регулирования и увеличение срока службы электролизера.25 Это достигается тем, что электрическое сопротивление изменяют периодическим отключением и включением катодных стержней в местах нарушения теплового режима электролиза.30 Предусмотренное предлагаемым способом5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 периодическое отключение части катодных стержней при горячем ходе процесса на том участке расплавленного металла, где появятся признаки повышения температуры, приводит к тому, что катодная плотность тока в этой области снизится, а поскольку выделение джоулева тепла в металлах пропорционально квадрату силы тока (или объемная плотность теплопотерь при протекании тока в проводнике пропорциональна квадрату плотности тока), то локальный объем расплавленного металла будет охлаждаться до тех пор, пока его температура ,не сравняется со средней температурой металла всей ванны. Этот процесс будет способствовать восстановлению настыли.При подключении этой части катодных стержней к катодной ошиновке при холодном ходе процесса описанные явления будут протекать в обратном порядке.Предлагаемому способу.присущи более высокая эффективность регулирования теплового режима при воздействии электротеплового источника со стороны катода, чем при воздействии со стороны анода (так как теплопроводность расплавленного металла выше теплопроводности электролита) и селективность регулирования, позволяющая изменять электротепловой режим в локальных зонах расплава вблизи бортовой и подовой настыли. Кроме того, предлагаемый способ позволяет осуществлять регулирование режима в начальной стадии нарушения нормального хода процесса, когда оно не распространилось на всю ванну, и тем самым быстрее восстановить нормальный режим.На фиг.1 изображена схема электролизера, ноясияющая принцип реализации предлагаемого способа регулирования; на фиг. 2 - графики изменения токовой нагрузки на катодных стержнях при отключении различного количества их.Предложенный способ регулирования процесса электролиза может быть реализован в электролизере, содержащем вакцину 1 с расплавленным металлом 2, анодную ошиновку 3 с регулируемыми штырями 4, .катодную ошиновку 5 с катодными стержнями 6 и катодными спусками 7. Катодные спуски 7 выполнены разъемными и в местах разъемов установлены выключатели 8, допускающие коммутацию токов величиной до 10 кА при напряжении 30 В. Еслп известными методами обнаружено местное повышение температуры расплава и соответственно снижение толщины настыли (горячий ход ироцесса), то,посредством выключателя 8 отключают катодный стержень 6 через 1 - 2 ч, проводят контрольные замеры температуры,п обследуют состояние настыли. Если 1 восстановление настыли идет медленно, отключают следу ющий катодный стержень. После восстановления толщины настыли осуществляют те же операции в обратной последовательности.Достигаемое в соответствии с данным способом повышение эффективности регулирования подтверждается результатами испытаний, проведенными на серийных электролвзерах ВгАЗ и КРАЗ и иллюстрируется графиком (см. фиг. 2). По оси ординат отложены значения токов в катодных .спусках в кА, по оси абсцисс - номера стержней (на каждом борту 15 стержней). Кривая 9 обозначает,распределение тока по стержням,при нормальном режиме, когда все стержни ванны лодключены к катодным шинам. Красивая 10 - распределение тока при отключении одного крайнего катодного стержня от ошиновки, кривая 11 - при отключении двух стержней, ближайших к углу ванны.Предлагаемый способ может быть также использован в системах дистанционного,регулирования режимом работы электролизеров для получения алюминия, для чего снабжен системой автоматического регулирования.Формула изобретенияСпособ регулирования процесса получения алюминия в электролизере с катодом-подиной и катодными стержнями, включающий изменение электрического сопротивления при нарушении теплового режима электролиза, отл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности регулирования ы увеличения срока службы электролизера, электрическое сопротивление изменяют периодическим отключением и включением катодяых стержней в местах нарушения теплового режима электролизера.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР97290, кл, С 22 с 1 3/12, 12,01.46.