Электролизер для получения алюминия

(54)( футеровку,ины, сосстых блоков теплоизоляционнодистую футеровку щую из подовых углеоотводящими стерж ю с межблочными и кожух углер о ми и выло ериферийнь тые блоки нтов элект енн швами, боковые углер насыпной слой из ком пло положенныи м роли изол ка Фиг. 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛ ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ включающий металлическийционной и углеродистои футеровподины, и анодное устройство,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения срока службы и выхода по току за счет улучшения распределения тока в подине и уменьшения утечек тока через периферийныйшов и боковую углеродистую футеровкупериферийный шов в нижней его частивыполнен из глинозема на высоту,составляющую 1,5-2,0 высоты токоотводящего стержня, между подовыми ибоковыми углеродистыми блоками расположен слой огнеупорного электроизоляционного материала высотой 0,50,75 высоты подового блока и ширийой0,3-0,6 ширины периферийного шва,смежные подовые блоки установленына металлическую пластину шириной1,3-2,0 ширины межблочного шва,часть катодных стержней, расположенная в подовом блоке вне площади анода, выполнена со слоем огнеупорногобетона, 1242548Изобретение относится к областИметаллургии, в частности к электройитическому получению алюминия,Целью изобретения является повышение срока службы электролизера и выхода по току за счет улучшения распределения тока в подине и уменьшения утечек тока через периферийныйшов и боковую углеродистую футеровку.В электролизере для получения алюминия, включающем металлический кожух, теплоизоляционную футеровку, боковые углеродистые блоки, подовыеуглеродистые блоки с токоотводящимистержнями, межблочные и периферийныешвы из углеродистой массы, насыпнойслой из компонентов электролита между теплоизоляционной и углеродистойфутеровкой подины и анодное устройство, периферийный шов в нижней частина высоту 1,5-2,0 высоты токоотводящего стержня заполнен глиноземом, между подовыми и боковыми углеродистымиблоками установлен слой огнеупорного электроизоляционного материалавысотой 0,5-0,75 от высоты подовогоблока и шириной 0,3-0,6 от ширины периферийного шва, смежные подовые блоки установлены на металлическую пластину шириной 1,3-2,0 от ширины межблочного шва, часть катодных стержней, находящаяся вне проекции анодана подину, покрыта слоем огнеупорной электроизоляции, например огнеупорным бетоном.На Фиг. 1 показан электролизер,поперечный разрез; на фиг. 2 - то жепродольный разрез.Электролизер включает металличес.кий кожух 1, боковые углеродистыеблоки .2, периферийный шов из углеродистой массы 3, слой глинозема 4,огнеупорную электроизоляционнуювставку 5, подовые углеродистые блоки 6 с токоотводящими стержнями 7,покрытыми вне проекции анода на подину слоем огнеупорного бетона 8 и подпроекцией анода чугуном 9, глиноземную засыпку 10, теплоизоляционнуюфутеровку 11, металлическую пластину 12 под смежными подовыми блоками6 и анодное устройство 13. Заполнение нижйей части периферийного шва 3 глиноземом 4 исключает контакт между катодным стержнем 7 иуглеродистой массой периферийногошва 3, что исключает утечку тока вцепи катодный стержень 7 - углеродистая масса периферийного шва 3 - боковая футеровка 2. Наряду с этимналичие глиноземной засыпки в нижнейчасти периферийного шва исключаетпротеки металла и электролита через 10 окна для катодных стержней, так какглинозем хорошо уплотняется, не смачивается расплавленным алюминием ихорошо впитывает электролит.Высота засыпки глинозема - 1,5- 5 2,0 высоты катодного стержня обуслов.лена следующим.Слой засыпки глинозема менее 1,5высоты токоподводящего стержня необеспечивает покрытие катодного 20 стержня глиноземом и не исключаетконтакт между катодным стержнем иуглеродистой массой периферийногошва. Выполнение слоя засыпки периферийного шва высотой более 2,0 высо ты токоподводящего стержня ведет кневозможности уплотнения глиноземаиз-за начала проявления им свойств.жидкотекучести и ухудшения по этойпричине качества набойки периферий ного шва, для которого засыпка глинозема служит основанием.Для сведения к минимуму утечектока от катодного блока через периферийный шов к боковым углеродистым М блокам между подовыми 6 и боковымиуглеродистыми блоками 2 установленслой огнеупорного электроизоляционного материала 5, например магнезито-вые кирпичи.40Бирина слоя огнеупорного электроизоляционного материала менее 0,3ширины периферийного шва не обеспечивает надлежащей электроизоляции ф при температуре процесса выполнениеслоя электроизоляционного материалашириной более 0,6 ширины периферийного шва затрудняет набойку периферийного шва без снижения его качества, 50 что ведет к его разрушению уже в период пуска и к снижению срока службы,При высоте слоя электроизоляции менее 0,5 высоты углеродистого подо 55 ваго блока его наличие практическине сказывается, поскольку весь токнижней половины блока собираетсякатодными стержнями, имеющими высоту 0,5 от высоты блока, а при высоте более 0,75 от высоты подового углеродистого блока резко снижаетсяпрочность периферийного шва у подового блока нз-за некачественного уплотнения шва при его малой высоте, что ведет к прорыву металла и электроли О та, т.е. к снижению срока службы электролизера,Установка смежных.подовых блоковна металлические пластины шунтирует все подовые блоки, так как сопротивление металлической пластины в несколько раз меньше сопротивления межблочного шва, что исключает горизонтальные токи в электролизере, Установка металлических пластин под 2 О смежными подовыми блоками позволяет снизить неравномерность распределения тока, обусловленную различным электросопротивлением жидкого алюми.ия, блоков, стержней и чугунной за яивки. Выполнение металлической пластины шириной менее 1,3 ширины межблочного шва не гарантирует соприкосновение блоков по всей их длине с пластиной с учетом допусков на блоки ЗО и их установки в кожухе.Выполнение металлической пластины шириной более 2,0 ширины межблочного шва не повышает эффект токораспределения, а расход металла возрастает,35Защита части катодных стержней, находящейся в теле подового блока, ,слоем огнеупорного бетона позволяет: организовать электрическое поле электролизера таким образом, чтобы электрический ток в электролизере проходил только перпендикулярно от анода к катоду, как это необходимо для исключения горизонтальных токов.П р и м е р. Смонтировано пятьэлектролизеров в соответствии с предлагаемым техническим решением.Катодные стержни на длину 250 мм (вне проекции анода) покрыты слоем огнеупорного бетона наоснове жидкого 5 О стекла и глинозема, При пуске элект- ролизера с высотой глиноземистой засыпки 1,5-2,0 от высоты токоотводяще- го стержня и слоем огнеупорного электроизоляционного материала высо той 0,5-0,75 высоты катодного блока ,протечек металла и электролита в окна блюмсов не было. При.пуске электролизера с высотой глиноземистой засыпки 2,2 высоты катодного стержня н высоте слоя электроизоляции между боковыми и,подовыми блоками высотой 3,83 подового блока через окна с 9 по 21 блюмс начались протеки металла, в силу чего один электролизер отключен.Распределение тока по катоднйм стержням приведено в таблице.Как видно из таблицы, выполнение металлической полосы шириной 1,3- 2,0 ширины межблочного шва уменьшает разброс токовой нагрузки по катодным стержням максимум до 0,7 кА (примеры 3-5). Увеличение металлической полосы по подовым блокам до 2,2 ширины межблочного шва не улучшает токораспределение (пример 6), Уменьшение горизонтальных токов способствует тому, что через 22 сут после пуска опытных электролизеров на бортовых блоках образовались прочные защитные настыли, ограничивающие подину по проекции анода, профиль которых соответствовал оптимальной форме рабочего пространства., На электролизерах-свидетялх продолжительность формирования настылей составляет 34 сут, а перекос металла - 3 см. На опытных электролизерах перекос металла достигает величины только до 1 см, что свидетельствует о значительном .снижении величины горизонтальных токов,При пуске предлагаемых электролизеров не было случаев преждевременного отключения их со сроком службыменее года, На электролизерах-свидетелях - один случай,Выход по току на опытных электролизерах увеличился на 0,3-0,57Ориентировочный экономический расчет показывает, что за счет ожидаемого повышения срока службы электролизера на 0,4 мес., а также за счет увеличения выхода по току на 0,5 Х эффект от внедрения предлагаемого технического решения составит316 тыс. руб. в год по сравнению с известным.1 :.стержнях, кА При- Еатодиыймер стержен Электр ЛИ 9 ЕР" свиде 4,10 5 е 8 4 вЗ беО 4,2 4,Опытныйэлектр лиэеметал межблного 41 9 6,1 4,3 4,7 5,0 б,О б,9 7,2 Опытный электро ливер с металли ческой аст й в р н 1,3 межблочногшва 48 4,9 1 5,2 5 4,5, 5,4 5,тный электро"лизер сметалли" ческойпластиной шириной О межочнога 5,2 4,9 4,8 45,2 5,3 пытны лектр лиэ еталнческой пласт ной ш риной2,0 межблочиошва,2 ширины Опытный электро лиэер с металлическо пластиной шириной 2,2 меж блочног 7 4,5 5,0 5,2 5,4242548 оставитель ехред Л,Оле Редактор Л. Гратилл аказ 3671 к и д. 4/5 а П оиз р изводственно-полиграфическое предприятие,Проектная жгород 8 Тираж 615 ВНИИПИ Государственнпо делам изобрете 113035, Москва, ЖЧерныхик Корректор М. Максимншинец Подписноеитета (.ССРткрытийкая на(5.,