Анодное устройство алюминиевого электролизера

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1145059 11, С 25 СЗ/ ГОСУДАРСТВЕННЫИ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТ ОМИТЕТ СССР ИЙ И ОТКРЫТИ НИЕ ИЭОБРЕТЕНИ О АВТОРСК СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Иркутский филиал Всесоюзного ордена Октябрьской Революции научно-исследовательского и проектного института алюминиевой,магниевой и электродной промышленности и Иркутский алюминиевый завод(54) (57) АНОДНОЕ УСТРОЙСТВО АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА с самообжигающимся анодом, включающее стальной кожух и металлические теплопроводящие элементы в виде пластин с отверстиями, выступами по периферии и выемкой на одной из больших сторон, отлича ощеес тем, что, с целью снижения расхода анодной массы, потерь электроэнергии и улучшения качества анода, теплопроводящие элементы установлены вплотную к анодным штырям и расположены в торцовых частях анода выступами вниз, а в центральной части - вверх.Изобретение отностся к метдллургиилегких металлов, в частности к аноднымустройствам алюминиевых электролизеров ссамообжигающимися анодами.Известно анодное устройство алюминиевого электролизера с самообжигаюшимсяанодом, помещенным в стальной кожух, содержащее металлические теплоотводяшиеэлементы в виде ребер, закрепленных в верхней части кожуха и частично погруженныхнижними концами в жидкую анодную массу. В известном устройстве для снижениятеплоотдачи от периферийной зоны анодатеплоотводящие ребра по краям в верхнейкромке имеют вырезы и косые срезы снизу.Теплоотводящие ребра закреплены на кожухе с возможностью изменения положения повысоте и расположены в промежутках между поперечными рядами анодных штырей.Для выравнивания уровня жидкой анодноймассы по площади анода в ребрах выполнены отверстия для перетекания ее.Однако расположение теплоотводящихребер и конструктивные элементы ребер приформировании анода наибольший отводтепла осуществляют от центральной зоныжидкой анодной массы и не дают возможности для выравнивания температуры повсему объему жидкой анодной массы направления теплового потока от центральной зоны анода к периферии,Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является анодное устройство алюминиевого электролизера с самообжигаюшимсяанодом, включающее стальной кожух и металлические теплопроводящие элементы ввиде пластин с отверстиями, выступами попериферии и выемкой на одной из большихсторон 2 .Недостатком известного технического решения является низкое качество анода,большой расход анодной массы и потериэлектроэнергии.Целью изобретения является снижениерасхода анодной массы, потерь электроэнергии и улучшение качества анода.Поставленная цель достигается тем, чтов анодном устройстве алюминиевого электролизера с самообжигающимся анодом, включающем стальной кожух и металлические теплопроводящие элементы в виде пластин сотверстиями, выступами по периферии ивыемкой на одной из больших сторон, теплопроводящие элементы установлены вплотную к анодным штырям и расположены вторцовых частях анода выступами вниз, ав центральной части - вверх.Такое выполнение устройства обеспечивает дифференцированный отвод и распределение тепла в жидкой анодной массе, атакже выравнивание токораспределения между анодными штырями и по телу анода.Так, погруженные в центральной частианода в жидкую анодную массу выступами 5 10 15 20 25 зо 35 до 45 50 55 вверх-теп. иотводя щие Г 1-образные пластины направляют поток тепла от центра анода к периферии и, тем самым разогревают ееВ торцовых частях анода теплоотводящие П-образные пластины, погруженные вжидкую анодную массу выступами вниз, передают тепло от более разогретых нижерасположенных слоев жидкой анодной массы, прилегающих к конус спекания к вышерасположенным, разогревают их и равномерно распределяют тепло в торцовых частях анода. Кроме того, контактированиекаждой из теплоотводящих П-образных пластин, расположенных в промежутках междупоперечными рядами анодных штырей покрайней мере с двумя анодными штырямивыравнивает токораспределение междуштырями и в теле анода, что в своюочередь способствует снижению градиента температур между периферийными и центральными зонами поверхностных слоев жидкой анодной массы.На фиг. 1 показано устройство, вид сверху; на фиг. 2 - разрез А - -Л на фиг. 1;на фиг. 3 - разрез Б- - Б нд фиг. 1.Лнодное устройство состои нз шон.щенного в стальной кожух 1 самообжигаюнегося из жидкой днодной массы диода 2, подрдзделяюшегося по высоте нд жидкую 3 итвердую спеченную 4 фазу. В верхней части кожуха 1 установлены с возможностьювертикалы ого перемещения с помощью узла крепления 5 теплоотводяшие пластины 6.Теплоотводяцие пластины 6 выполнены извысокотеплороводного металла, напримералюминия, и имеют П-образную форму. Дляперетекания жидкой 3 фазы анодной массы ивыравнивания ее уровня по плошади анода 2,теплоотводящие пластины 6 имеют отверстия7 прямоугольной или любой другой формы.Теплоотводящие П-образные пластины 6установлены в промежутках между поперечными рядами анодных штырей 8 и контактируют с анодными штырями одного рядаили с анодными штырями смежных рядов.В торцовых частях анода 2 П-образные пластины 6 установлены выступами вниз.Устройство работает следующим образом,Тепло, выделяющееся в процессе электролиза, разогревает жидкую фазу 3 самообжигающегося анода 2. ТеплоотводяшиеП-образные пластины 6, погруженные вцентральной зоне анода 2 в жидкую анодную массу выступами вверх, направляя тепловой поток от более нагретых частей пластин (контактирующих со штырями, вокругкоторых масса нагрева более всего) к менее нагретым, выступающим над уровнемповерхности жидкой анодной массы, снижают температуру поверхности ее в центральной зоне анода на 30-40 С и повышаюттемпературу периферийной зоны на 20-30"С.Величину теплоотвода регулируют в зависимости от температуры поверхности кид38,9 50.5 396 350 мгсм 2 45 49 51 26 21 29 3,2 10,7 10,4 600-590 580-575 585-574 575-567 580 пекового кой анолпой мдссыл) биной погр жснпя П-образных глдстип.Теплоотволящие 11-оордзные пластины 6, погруждемыс в торцовых зонах днолд в жилкук) анолную массу выступдмп вниз отводят тепло от более рдгрстых нижних слоев к жилкой днолной массе, прилегающих к зоне конуса спекания к менее разогретым верхним поверхностным слоям, разогревают их ло 80-100 С и равномерно распределяют тепло в торцовой зоне анола. Теплоотволящие И-образные пластины 6, контактируя с токоподводящими анодными штырями 8, равномерно распределяют ток между штырями, способствуя вырдвниваник температуры поверхности ЖЛМ по всей плогцади анода. Кроме того, равномерное токораспределение оказывает также больУшое влияние на формирование анода, особенно в торцовых учдсткдх анода, гле конус спекания расположен ниже, чем в центре. дрдктери:,;:. г:,кс -,:оо;.д Механическая про пост,кг/см Окисляемость в токе СО Осыпаемость в токе СО. мг см 2.ЧРаспределение тока поштырям, 7. (отклонение отсреднего значения) Расход анодной массы прииспользовании, кг/т, кокса:нефтяного Так за счет того, что торцовыс анодныештыри несут большую нагрузку, конус спекания в торовых участках анода повышается нд 25-30 см. В результате по всему сечению скоксовавшейся части анола стабилизируются физико-механические свойства, что также повышает качество анода (см.таблицу) и на - 30 МВ снижается перепад напряжения в аноде.10Снижение перепада напряжения в анодена 30 МВ уменьшает потери электроэнергии до 100 кВт.ч/т.Одновременно с этим, за счет выравнивания температурного поля ЖАМ по сравнению с прототипом на 10% снижается 15 удельная электропроводность, на 120общая разрушаемость анода и на 4 % снижается расход анодной массы.Таким образом, при использовании изооретения снижается расход анодной массы и потери электроэнергии, а также улучшается качество анода. По предлагаемому тех Прототипническому решению1145059 б тавитель И. Ша ред И. Вересаж 637 Те ТиВНИИПИ Госудапо делам и113035, Москва, Ж илиал ППП Патент ствобре ктная, 4 едактор.М. Товтин аказ 1125/22 ного ком ений и о Раушска Ужгород, маринаКорректор В. БутягПодписноетета СССРткрытийнаб д 4/5