Способ электролитического получения алюминия

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ОПИСАНИЕ(5 И (57) .спосоБ электРолитического ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЯ, включающий технологическую обработку электролизера и изменение межполюсного расстояния, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,. с целью повывения выхода по току и энергии, увеличения срока службы электролизера, после технологической обработки первого торца электроливера по ходу тока серии межполюсное расстояние уменьвают на 2-10, а после обработки второго торца элект.ролизера по ходу тока серии межполюсное расстояние увеличивают на ту же величину, причем по истечении 3-6 сут после каждого изменения меж- е полюсного расстояния устанавливают его первоначальную величину.1054 1 О 15 20 Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электро литическому получению алюминия.Известен способ электролитического получения алюминия согласно Которому, предусматривают уменьшениемежполюсного расстояния на 2-20/ при температуре электролита 950-9650 и наличиина подошве угольного анода неровностей, неконтактирующих с катодом, Зто .способствует ликвидации неровностей подошвы анода и гнижает вероятность последующего развития на электролизере "горячего хода" И.Однако способ не учитывает влияния газовой и магнитной гидродинамики электролита и металла в алюминиевом электролизере, которая может являться причиной "прорывов расплава","потери уровня электролита", науглероживания электролита,Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ электролитического получения алюминия,включающий технологическую обработку,электролизера и изменение межполюсного расстояния. В известном способе предусматривают уменьшение межполюс ,ного расстояния (МПР) на, 2-63 или 12-30 при температуре электролита 960-965 и.увеличение его в тех же диапазонах при 965-970 , Исключение диапазона 6-1.27 при регулированиипроцесса снижает вероятность науглероживания электролита.,с последующим "зажатием МПР на пене" и развитием других более тяжелых .последствий, Прием изменения силы тока не предусматривается и делает способ применимым к любому отдельно взятому электролизеру серии (21.Недостатком этого способа являет-. ся отсутствие приемов предупреждениятехнологических нарушений вида "прорыв расплава", "потеря уровня. элек тролита" и др связанных с изменением циркуляции металла.На практике эти нарушения предупреждают главным образом путем технологических обработок продольных и торцовых сторон электролизера (тор" цов), выполняя операции снятия угольной пены, подтягивания осадка, чистки подошвы анода, Формирования нас" тыли и т,п, Однако происходящее при этом изменение режима циркуляции металла также не учитывается и, как показывает опыт работы алюминиевых 451. 2заводов, далеко не всегда удаетсяпредотвратить таким путем случаи"прорыва расплава", "потери уровняэлектролита" и др.Цель .изобретения - повышение выхода по току и энергии, увеличениесрока службы электролизера.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу электролитического получения алюминия, включающему технологическую обработкуэлектролизера и изменение межполюсного расстояния, после технологической обработки первого торца электролизера.по ходу тока серии межполюсное расстояние уменьшают на 2-10,а после обработки второго торцаэлектролизера по ходу тока сериимежполюсное расстояние увеличиваютна ту же величину, причем по истечении 3-6 сут после каждого изменениямежполюсного расстояния устанавливают его первоначальную величину,На Фиг, 1 представлена схемациркуляции металла под анодом в пла-.нарной плоскости электролизера принормальной его работе, она характеризуется наличием четырех замкнутыхконтуров (1-4), по которым катодныйалюминий циркулирует с оазной скоростью, показанной цифрами по пери-метру (различие связано с конструкцией электролизера, его ошиновкой,в контурах 1 и особенно 3 циркуляцияболее интенсивна); на .Фиг, 2 и 3 схема циркуляции металла приувеличении плотности тока в аноде над кон.турами 2 и 4, циркуляция в которыхменее интенсивна, а количество нарушений аида "прорыв расплава" и "потеря уровня электролита" при этом в, "5 раз бопьше,В варианте А (Фиг, 2) контуры 2и 4 мало интенсивной циркуляции металла более развиты, что ухудшаетпередачу тепла металлом, снижает предельную температуру электролита и воизбежание ее превышения вынуждает работать при низких междуполюсных расстояниях и температурах,В варианте Б, показанном на Фиг,3,из-за наличия на падине обильных глиноземныхосадков (высотой 15-20 сми более) или коржей более развитыконтуры 1 и 3 интенсивной циркуляцииметалла, что улучшает теплоотдачу металуом, увеличивает предельную температуру электролита ипозволяет работать при более высоких МПР и темпеуменьшить ИПР на ту же величину итем самым одновременно со снижением предельной температуры уменьшитьи ее рабочее значение, не допускаяего превышение над предельным с самопроизвольным .развитием "горячегохода" и "прорывом расплава".В период времени между двумя последовательными обработками торцовО по мере изменения состояния подошвыанода и подины (накопления глинозем"ных осадков, характера их размещения) в ванне постепенно в течение3-6 сут (примерно за полпериода)5 восстанавливается режим циркуляцииметалла, показанный на фиг. 2 и 3соответственно. Работа на установленном ИПР (на 2-103 выше первона, чального по варианту Б или на 2-1020 ниже его по варианту А) становитсявредной.,При.схеме циркуляции (фиг, 3),вызывающей ухудшение отвода теплаи снижение предельной температуры,25 работа при ИПР на 2-103 выше первоначапьного приводит. к превышениюрабочей температуры электролита надее предельным значением и самопро, извольным развитием "горячего хода".Для предотвращения самопроизвольного развития."горячего хода" по истечении 3-6. сут после обработки торцавторого по ходу тока серии на электролизере устанавливают первоначаль 35При схеме циркуляции (фиг. 2),вызывающей улучшение отвода тепла ме" таллом и увеличение предельной температуры; повышение рабочей температу,ры менее опасно, в та же время появляется возможность использования температурного (теплового) резерва дляосвобождения подины от глиноземных осадков за счет их растворения. Поистечении 3-6 сут после технологичес-кой обработки первого торца по ходу Способ осуществляется следующим образом,При нормальном температурном режиме, работы электролизера на заданном ИПР после технологической обработки первого. торца по ходу тока серии во 3 1054451 4ратурах беэ превышения ее предельного значения.Как показывают исследования, после технологической обработки одногоиэ торцов электролизера, в отличиеот наблюдаемого до обработки, близлежащие к нему. циркуляционные контуры более развиты, а контуры,расположенные у противоположного торца, сокращены (фиг. 4 и 5, где обработанный торец обозначен штриховкой крестнакрест).На фиг. 4 показана .схема цирку"ляции металла после обработки второго по ходу тока серии торца электролизера для варианта А, имевшего место перед обработкой. Из фиг, 2 и 4видно, что обработка торца приводитк развитию контуров интенсивной циркуляции металлаи особенно 3, Улучшение теплоотдачи металлом вызываетрезкое снижение темйературы электролита, с "уходом" его в,настыли иосадки. Последнее создает, в своюочередь, условия перехода к: схемециркуляции, показанной на фиг. 3,при которой теплоотдача металла еще. лучше. Развивается явление, извест- .ное на практике под названием "потеря уровня электролита", которое состоит во внезапное возникающем ибыстро развивающемся "вымораживании",электролита.На фиг, 5 показана схема циркуля-.ции металла после обработки первогопо ходу тока серии торца электролизера для варианта Б, имевшего местоперед обработкой.Из Фиг. 3 и 5 видно, что послеобработки торца получают развитиеконтуры мало интенсивной циркуляцииметалла 2 и.особенно 4. Происходящеепри этом ухудшение теплоотдачи металлом снижает предельную температуру:электролита. Работа на высоких температурах внезапно создает условия превышения рабочей температурой ее претока .серии на электролизере устанавдельного значения, которые вызывают .ливают первоначальное ИПР.самопроизвольное развитие "горячегохода" с прорывом расплава.Оба явления (потеря уровня электролита и прорыв расплава) могутбыть предотвращены, если после обработки .второго по ходу тока серииторца электролизера увеличить ИПРна 2-10 и тем самым предупредить И ,избежание резкого перегрева электровнезапное "вымораживание" эпектроли-лита и внезапного прорыва расплава,та, а после обработки первого по на электролизере устанавливают ИПРходу тока серии торца электролизера на 2-10 ниже его значения до обра 105 М 51 В ботки и работают на, сниженном МПР в перед обработкой, а по истечении течение 3-6 сут, По истечении этого 3-6 сут увеличивают до его первонавремени на электролизере вновь уста- чально выбранного значения, , навливают МПР, на котором он нормаль Использование данного изобретения но работал перед технологической об позволяет сократить в 5 раз количеработкой указанного торца. ство технологических нарушений типа"прорыв расплава" и "потеря уровняАналогично после технологической электролита", увеличит срок службы, обработки второго торца по ходу тока электролизера за счет предотвращения серии во избежание резкого выморажи прорывов расплава, увеличить выход вания электролита на электролизере по току и энергии за счет сокращения устанавливают МПР на 2-.103 выше, цем технологических нарушений.1054451 юлу ЮГ Составитель А,. Арнольд Редактор И. Касарда Техред М.Тепер КввТираж 643,И Государствен делам изобрет Москва, 3-35,е юП ого комитета ний и открыт Раушская наб дписноеСССРйд 4/5