Анодное устройство алюминиевого электролизера

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Сфеэ СфввтсннкСфцмалнстмчвскинРвсдубпии и 985152ггК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М. Кл. С 25 С 3/12 Ьоудоротеаней комнтет СССР ао делам нзооретеннй. н отнуытнй(53) УД К 669.713, .72 (088.8) Дата опубликования описания 01.01,83 М. К,Кулеш, С. В.Голубцов, В.ЦКравченко. й Н.В. Б дановдв й р о бр ю ййая 1исследовательский и проектный институт е й,магниевой н электродной промышленности(54) АНОДНОЕ УСТРОЙСТВО АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕ РА1Изобретение, относится к цветной металлургии, в частности к электролити-, ;:ческому производству алюминия, точнее, к конструкции анодного устройства алю миниевого электролиаера.Известно устройство для охлаждения жидкой анодной массы самообжигающе гося анода алюминиевого электролизера, , состоящее из металлических ребер, выполненных в виде свободно закрепленных на кожухе секций, которые расположены между штырями поперек анода 11.Однако при охлаждении поверхности жидкой части анода размеры .,:неподвиж. ного слоя застывшей массы около стенок 15 кожуха увеличиваются. Это приводит к тому, что в периферийной зоне периодически загружаемые брикеты анодной мао : сы не размягчаются. К стенкам кожуха перетекает углеродйстая фракция, обога- ао щенная пехом еИзвестно также устройство, осуществляющее способ перераспределения тепла в объеме жидкой части анода, для осу ществпения которого в анодную массупомещают теплопроводящие элементы,направленные от центра анода к его периферийным зонам2,Однако указанный способ не позволяет значительно повысить температуруверхних слоей углеродистой массы у кожуха и предотвратить их застываниеНаиболее близкимк предлагаемомупо технической сути является анодноеустройство алюминиевого электролизерас верхнем токоподводом и .самообжигаэщимся анодом, содержащим штыри, стальной кожух и вертикальные в жидкую анойную ыассу 3.К недостаткам известного устройстваотносится то, что часть тешта, поступэющего от нижних высокотемпературныхслоев жидкой массы к пластине, затемпередается от нее верхним периферийнымслоям масси, другая же часть тепловойэнергии теряется в результате теппопередачи к кожуху. и, соответственно, вокружающую среду, Одновременно проис.3 РЬЬ 1ходит бесполезный подогрев средней зоны жйдкой части анода. Следовательно,данное устройство для размягчения углеродистой массы у кожуха малоэффективно.Таким образом, известные техническиерешения не обеспечивают равномерноераспределение связующего вещества поплощади анода, а это приводит к тому,что из-за низкого конуса спекания у кожуха часто происходят течи пека под колокольный газосборник, отмечается большая осыпаемость угольных частиц и перерасход анодной массы,Цель изобретения - улучшение качества периферии анода и снижение расхода углеродистого сырья.Поставленная цель достигается тем, что в анодном устройстве алюминиевого электролизера с верхним токоподводом и самообжигающимся анодом, содержащимштыри, стальной кожух и теплоотводящие пластины, погруженные в жидкую анодную массу, вплотную к стенкам кожуха по периметру анода установлены трехслойные теплопередающие элементы, содержащие вертикально расположенную металлическую пластину, по обе стороны которой размещена теплоизоляция, причем толщина слоя ее составляет 1/7-7 от толщины пластины, вся плоскость, обращенная к кожуху, покрыта теплоизоляционным материалом, а теплоизоляция вертикальных торцовых граней пластины и плоскости, обращенной.к центру анода, выполнена только в средней зоне всех вертикальных сечений, при этом отношение.размеров высот неизолированных верхней и нижней частей плоскости составляет 0,1 20.Пластины в зависимости от места их40 расположения по периметру анода могут. отличаться друг от друга толщиной и размерами. Высота пластин по периметру анода различна; в углах и. торцах она больше, чем около продольных стенок кожуха, при этом пластины в углах мо гут, быть толце, чем в любой другой зоне, Слой теплоизоляции, нанесенный на боковую грань пластины, обращенную наружу, должен располагаться вплотную к стенке кожуха, причем толщина теппоизоляционного слоя пр контуру анода может быть неодинакова, например, в углах больше, чем в середине продольных сторон. Белесообразио использовать материалы с низкой теплопроводностью, чтобы толщина слоя была сравнительно небольшой. Назначение теплоизоляции, расположенной между пластинами и кожухом, состоит в том, чтобы сократить до минимума рассеивание тепла в окружающую среду и эффективно осуществить нагрев верхней периферийной части анода, При отношении толщины слоя теплоизоляции к толшине пластины менее 1/7 существенно увеличивается количество тепла, которое теряется наружными поверхностями кожу ха еПри отношении толщины слоя теплоизоляции к толщине пластины более 7 распределение коксовых частиц по площади анода становится неравномерным, под теплоизолированные пластины может перетекать углеродистая фракция, обогащенная неком. Теплоизоляционным материалом дополнительно покрывают среднюю зону по высоте боковой и торцовых граней пластины,соприкасающихся с жидкой анодной массой.Это позволяет защитить от нагрева среднюю зону жидкого слоя анода и. повыситьтемпературу в его верхней зоне. Приотношении высоты верхней нетеплоизолнрованной части к высоте нижней неизолированной части пластины менее 0,1возможно образование твердого слоя застывшей массы около теплоизоляции, Приотношении размеров высот верхней и нижней частей более 20 значительно сыжается температура верхней кромки пластин, т.е. эффективность их работы. Теплопроводящие, пластины заглубляют вжидкую массу полностью или настолько,чтобы они выступали под поверхностьюне .более чем на 3-5 см, в противномслучае существенно возрастут теплопотери выступающейчастью пластин и находящаяся вблизиих жидкая масса можетзастыть.По сравнению с известными техническими решениями изобретение обеспечивает размягчение верхних слоев массы,расположенных у кожуха, соответственно,и равномерное распределение пека поплощади анода.На фиг, 1 изображено анодное устройство, поперечный разрез; на фиг. 2 то же, вид сверху,Устройство состоит из угольного тела анода, включающего спеченную часть1, жидкий слой анодной массы 2 и находящегося в стальном кожухе 3; вжидкую массу 2 установлены токоподводящие штыри 4., металлические ребра5 для охлаждения жидкой части в цевчральной зоне, а также вертикально рао5положенные в массе алкминиевые плао тины 6; зазор между стенкой кожуха 3. и боковой гранью пластины 6 заполнен теплоизоляционным метвриалом 7; средняя зона по высоте боковой и тор цовых граней пластины, соприкасающих- ся с жидкой анодной массой 2, покрыта теплоизоляционным слоей 8. Пластины 6 с нанесенными на их поверхность слоями теплоизоляционного материала Ч прикреплены к кожуху 3.При монтаже анодного узла мощного алюминиевого электролизера с верхним токоподводом около кожуха 3 вертикально устанавливают алюминиевые плао-тины 6. Зазор между стенками кожуха и боковыми гранями пластин заполняют теплоизоляционным материалом 7, например листовым асбестом. Ширина зазора между кожухом и пластинами в уг лах 30 мм, у торцовых стенок 20 мм, у продольных 10 мм. Среднюю зону по высоте боковой и торцовых граней плас. тины 6, соприкасающихся с жидкой анодной массой, покрывают теплоизоляционным слоем 8 толщиной 10 мм. Пластины изготавливают длиной 750 мм, высотой500 мм.Толщина каждой пластины в направлении от осей к углам анода возрастает и ЗО составляет: около продольных стенок кожуха 10 мм, у торцовых стенок 15 мм, в угловых зонах 2 Ц мм. Высота нетепло изолированных частей пластины составляет: в верхней зоне 1 5 см, в нижней 35 20 см. Пластины прикрепляют к стенкам кожуха с помощью специальных крючьев (захватов).В результате использования устройства температура верхних слоев массы 40 вблизи кожуха повышается от 50 до 130 фС, что обеспечивает равномерное распределение пека по зонам анода, приводит к .:увеличению высоты конуса спекания по периферии, сокращает количест- ю во протеков пека в электролит, улучшает качество боковых граней анода, снижа- ет расход углеродистой массы и технологической электроэнергии. 152 6Применение изобретения улучшит качество анода и сократит расход мсы профблизительно на 14 кг/1 т алюминия, а также снизит падение напряжения в элек тролизере и расход технологической электроэнергии примерно на 150 кВт,ч/1 т алюминия.Ожидаемый экономический эффект от использования изобретения 2,43 руб/т алюминия или в расчете на электролизный корпус 80 тыс. руб./год.формула изобретенияАнодное устройство алюминиевого электролизера с верхним токоподводом и самообжигающимся анодом, содержащим штыри, стальной кожух и металлические теплоотводящие; пластины, погруженные в жидкую анодную массу, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения качества периферии анода и снижения расхода углеродистого сырья, вплотную к стенкам кожуха по периметру анода установлены трехслойные тепло- : передающие элементы, содержащие вертикально расположенную металлическую пластину, по обе стороны которой размещена теплоизоляция, причем толщина слоя ее составляет 1/7-7 от толщины пластины, вся плоскость, обращенная к кожуху, покрыта теплоизоляционным материалом, а теплоизоляция вертикальных торцовых граней пластины и плоскости, обращенной к центру аньда выпблнена только в средней зоне всех вертикаль .ных сечений, при этом отношенив разме-. : ров высот неизолированных верхней и нижней частей плоскости составляет 0,1- 20.Испочники информации,принятые во вйимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР203921, кл. С 25 С 3/10, 1967. 2; Авторское свидетельство СССР638640, кл. С 25 С 3/10, 1976. 3. Авторское свидетельство СССР268663, кл. С 25 С 3/10 ф 1968.Составитель Л, КостинРедактор Л. филь Техред А,Бабинец Корректор Е. РошкоЗаказ 100 8 Филнал ППП фПатент, г. Ужгород, ул. Проектная,94/37 Тираж 6 ВНИИПИ Государстпо делам изоб 113035, Москва,Подписноентета СССРткрытнйская наб., д. 4/ 6 енного комретвний н оЖ, Рауш