Подина алюминиевого электролизера

,гУ СИИДВТВЪСТВ ГОСУДЮфСТВЕНКЫЙ КОМИТЕТ т нкнюпню и ОНЛПит . ПРИ ПЮ 1 Т СССР(71) Красноярский политехнический институт(56) Справочник металлурга по цветным металлам. Производство алюминия.- И.: Металлургия, 1971, с. 186, 19".Авторское свидетельство СССР М 1027288, кл, С 25 С 3/06, 1982. (54) ПОДИНА АЛОИИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА(57) Изобретение относится к электролитическому получению алюминия, в Изобретение относится к электролитическому получению алюминия, в частности к конструкции подин алюминиевых электролизеров.Целью изобретения является увеличение срока службы алюминиевого электролизера.Существенным отличием предлагаемой подины алюминиевого электролизе" ра от известных конструкций является монтаж углеграфитовых катодных блоков с токоподводящими стержнями на неполяризованном углеграфитовом основании подины, при этом между катодными блоками устанавливают компенсирующий зазор. Наличие неполяриэованного углеграфитового основания позволяет обеспечить герметичность ванны, так 2частности к конструкции подин алюминиевых электролизеров. Цель - увеличение срока службы электролизера. Подина содержит теплоизоляционный цо- колЬ, углеграфитовое основание, углеграфитовые катодные блоки с токоподводящими стержнями, межблочные швы и герметизирующий слой между основанием и катодными блоками. Между основанием и герметиэирующим слоем выполнен электроизоляционный слой, а между катодными блоками или группой ихкомпенсирующий зазор, который может быть заполнен углеродистыми эластичными материалами. Герметизирующий слой может быть выполнен иэ углеро. дистых войлочных материалов. 2 э.п. ф-лы, .3 ил., 1 табл. как известно, что пропитка углеродистых материалов криолитно-глиноземным расплавом никогда не вызывает деформации. Только катодно-поляризованные углеродистые материалы деформируются при электролизере криолитно-глиноземного расплава за счет выделения натрия и внедрения его в межбазисное пространство решетки углеродистого материала. Благодаря монолитности не" поляризованного углеродистого основания исключаются поступления под поди - ну расплавленных Фтористых солей,Известно, что расплавленные фторис .тые соли активно взаимодействуют с теплоизоляционной Футеровкой цоколя, образуя новые материалы - стекловидные массы, обладающие большей тепло 1708935проводностью, чем исходные теплоизоляционные материалы. Непрерывное образование и рост кристаллов соли вызывают вертикальные усилия, способ. ствуя разрушению подины, Поэтому в предлагаемом техническом решении монолитность подины обеспечивают не только за счет отсутствия выделения натрия и внедрения его в углеграфитовые материалы, но и за счет стабилизации физико-механических свойств теплоизоляционной футеровки цоколя.В техническом решении катодные блоки сжаты только со стороны продольных сторон катодного кожуха, а вдоль продольной оси элвктролизера благода" ря компенсационному зазору катодные блоки свободно деформируются, Свободная деформация катодного блока в нап 2 О равлении продольной оси электролизера позволяет частично уменьшить уровень внутренних напряжений в блоках с одновременным обжатием их по продольным сторонам катодного кожуха. Такая, конструкция подины не ограничивается длиной ванны поскольку катодные бло", ки,свободно деформируясь, не работают по сжато-изогнутой схеме в продольном направлении электролизера. В поперечном направлении электролизера деформаОЗО ция катодных блоков полностью подавлена обжатием, катодного кожуха. Внутренние напряжения, которые имеют место в углеграФитовом основании и катодных блоках, не суммируются, а действуют раздельно, независимо одно от другого, что в конечном итоге снижает уровень опасных напряжений в углеродистых элементах подины, обеспечивая ее монолитность и повышение срока службы электролизера.На фиг.1 показана предлагаемая подина, продольный .разрез; на фиг,2- то же, вид сверху на фиг.3 - то же, поперечный разрез.Подина содержит теплоизоляционный цоколь 1, углеграфитовое основание подины 2, швы 3 из углеродной массы, электроизоляционный слой 4, гермети-. ческую прокладку 5, катодные блоки 6 50 с токоподводящими стержнями 7, межблочные швы 8 и компенсационный за" эор 9.На теплоизоляционный цоколь 1 укладывают основание подины 2 из углегра"фитовых плит, которые соединяют между собой швами из углеродной массы. Углеграфитовое основание подины 2 электроизолируют порошком глиноземаГлинозем уплотняют поверхностным вибратором. На слой глинозема 4 укладывают герметическую прокладку 5, выполненную из углеродистого войлока Катодные блоки 6 с токоподводящими стержнями 7 устанавливают на герметическую прокладку 5 из углеродистых войлочных материалов плотно прижимая к электроизоляционному слою 4 усилием собственного веса блоков. Произво - дят набивку межблочных швов 8 подовой массой и заполнение компенсационных зазоров эластическими углеродистыми материалами.Влияние компенсирующего зазора между катодными блоками с токоподводящими стержнями на распределение внутренних напряжений в подине изу-. чали экспериментально на электроли - зере с обожженными анодами на силу тока б кА. Испытано два варианта по-дин алюминиевых электролизеров, Первый вариант выполнен по прототипу и принят за базовый объект, в котором подина изготовлена из катодных блоков с токоподводящими элементами и является катодно-поляризованной. Второй вариант подины выполнен по предлагаемому техническому решению, Металлический кожух катодного узла футеровали изнутри огнеупорными теплоизоляционными материалами, На теплоизоляционную футеровку цоколя уложены .углеграфитовые плиты размером 200 х 700 х 500 мм. Швы между плитами уплотнены подовой массой, На поверхность электроизоляционного гли"ноземного слоя уложена герметическая прокладка из углеродистого войло" ка марки НТМ00. Катодные блоки с токоподводящими стержнями установлены на герметическую прокладку. Компенсационный зазор между катоднымиблоками заполнен углеродистым войлоком. После обжига и пуска электролиэер выводили на нормальный технологический режим. Электролизер работал в течение 30 дней, затем его отключали и демонтировали подину на предмет изучения протеков металла через герметичный слой и углеграфитовое основание подины. Эффективность предлагаемой подины алюминиевого электро" лизера оценивали по величине удельного давления, передаваемого на продольные и торцовые стороны катодного кожуха, и по содержанию железа в ка1708935 тодном алюиинии. Усилия на кожух измеряли динамометром на сжатие. Для этого на продольной и торцовой сторонах металлического кожуха сверлили отверстия, в которые вставляли шток из нержавеющей стали. Шток с одной стороны упирали в торцовую стенку подового блока, а с другой стороны - в опоры динамоиетра.Результаты испытаний представлены в таблице. О Предла гае5иое устройство Базовыйобьект(прототип) Показательэффективности 201. Подина алюминиевого электролизера, содержащая теппоизоляционныйцоколь, основание, углеграфитовыекатодные блоки с токоподводящими2 стержнями, межблоцные швы и герметиэирующий слой между основанием и катодныии блоками, о т л и ч а ю щ а яс я теи, что, с целью увеличения срока службы электролизера, основание вы.З 0 .полнено углеграфитовым, между основаниеи и герметизирующим. слоем выпалнен электроизоляционный слой, а междукатодными блоками или группой их вы-.полнен компенсирующий зазор,2. Подина пю п.1, о т л и ц а ющ а я с А теи, что компенсирующийзазор заполнен углеродистыми эластич-,ными материалаии.3. Подина по п.1, о т л и ч а ющ а я с я теи, что гериетизируащийслой выполнен из углеродистых войлочных материалов,Удельное давление на стенки катодного кожуха, кгс/см 2Продольнаястенка Торцовая,стенка Содержаниежелеза в катодном иеталле а Э,2 0,1 0,115Ь Данные таблицы показывают, что в устройстве подины, в которой между катодныии блоками с токоподводящими элементами предусмотрен компенсирующий зазор, удельное давление на стенки катодного кожуха ниже пю сравнению с базовым обьектои. Рассредоточение внутренних напряжений в подине и снижение их уровня позволяет уменьшить интенсивность разрушающих процессов,протекающих в углеграфитовой Футеровке, увеличить срок службы электролизера. Особенно эффективно рассредоточение внутренних напряжений в подине насверхмощных электролизерах, где имеетместо увеличение абсолютной деформации углеграфитовой Футеровки и уменьшение жесткости катодного кожуха засчет роста их линейных размеров. Нали.чие компенсационного зазора в сочетании с гериетической прокладкой междууглеграфитовым основанием подины икатодныии блоками позволяет такжеобеспечить высокое качество получае-.иого аломиния-сырца. ф о р и у л а изобретения;Производственно-издательский комбийат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина,)0Заказ М 7 Тирам ВНИИПИ Государственного комитет 113035, Иосква, о изобретениям 35, Раушская н Подлисноеткрцтиям приКН 1 СССР д. 4/5