Обожженный анод алюминиевого электролизера

 

Полезная модель относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия, а именно к анодному устройству алюминиевого электролизера. Обожженный анод алюминиевого электролизера состоит из обожженного углеродного блока с вертикальными каналами на его нижней рабочей поверхности и выполненными с наклоном. Каналы выполнены со сквозным выходом на торцевую сторону анодного блока, обращенным к центральной части электролизера и глухим выходом, обращенным к бортовой части электролизера, при этом глухой выход каналов выполнен на расстоянии от торцевой стороны анодного блока, равном 0,028-0,032 длины анодного блока. Анодный блок выполнен асимметрично относительно оси центрального ниппельного гнезда смещенной в сторону глухого выхода канала. Использование обожженного анода повышает энергетическую эффективность и стабилизирует работу мощного алюминиевого электролизера. 4 з.п. ф-лы, 3 илл.

Полезная модель относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия, а именно к анодному устройству алюминиевого электролизера.

Известен обожженный анод алюминиевого электролизера, состоящий из обожженного угольного блока, кронштейна с ниппелями, расположенными вдоль продольной оси обожженного угольного блока и закрепленными в выполненных в нем ниппельных гнездах. Ниппельные гнезда выполнены глубиной 0,18-0,25 высоты обожженного угольного блока в виде усеченного конуса с конусностью K=(D-d)/h=0,012-0,08; где D и d диаметры ниппельного гнезда, h глубина ниппельного гнезда, и наклонными пазами, выполненными под углом в интервале 2°-25° к оси ниппельного гнезда (Патент RU 132081, C25C 3/12, опубл. 10.09.2013).

Недостаток аналога обожженного анода алюминиевого электролизера заключается в меньшей площади рабочей поверхности за счет недостаточной длины, не позволяющей снизить анодную плотность тока и повысить цикл работы анода в электролизере.

Наиболее близким к заявляемой полезной модели, является обожженный анод алюминиевого электролизера, включающий анодный блок с одним или несколькими вертикальными каналами, выходящими на его нижнюю рабочую поверхность. Каналы выполнены с дифференцированным углублением по протяженности в виде участка с фиксированным равномерным углублением, равным 0,25-0,30 высоты блока, или с фиксированным углублением, равным 0,25-0,30 высоты блока и выполненным с наклоном до 3°, и сопряженного с ним участка с постепенным углублением до 0,75 высоты блока, причем место сопряжения этих участков расположено в пределах 0,45-0,75 длины блока при расположении каналов вдоль его продольной оси или ширины блока при расположении каналов поперек его продольной оси. (патент RU 2239005, C25C 3/12, опубл. 27.10.2004).

Недостаток прототипа обожженного анода алюминиевого электролизера заключается в неоптимальной геометрии каналов, недостаточной длине и высоте анода, что не позволяет увеличить длительность работы анода, а также обеспечить высокую энергетическую эффективность за счет примененной геометрии каналов.

Задачей заявленной полезной модели является обеспечение минимальной анодной плотности тока с одновременным увеличением длительности работы анода в электролизере и направленным выводом тепла в центр электролизера.

Техническим результатом, достигаемым при реализации заявляемой полезной модели, является увеличение энергетической эффективности работы анода в мощном электролизере.

Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что в обожженном аноде алюминиевого электролизера, включающем анодный блок с несколькими вертикальными каналами на его нижней рабочей поверхности и выполненными с наклоном, вертикальные каналы выполнены со сквозным выходом на торцевую сторону анодного блока, обращенным к центральной части электролизера и глухим выходом, обращенным к бортовой части электролизера, при этом глухой выход каналов выполнен на расстоянии от торцевой стороны анодного блока, равном 0,028-0,032 длины анодного блока.

Высота каналов может составлять 0,50-0,58 высоты анодного блока, ширина каналов - 0,012-0,018 ширины анодного блока, а угол наклона каналов - 1,64-1,66° в сторону сквозного выхода каналов.

Анодный блок может быть выполнен ассиметричным относительно оси центрального ниппельного гнезда, смещенной в сторону глухого выхода канала на расстояние 0,50 до 0,54 длины анода.

Анодный блок может содержать фаски на вертикальных гранях, расположенных под углом 45° по отношению к сторонам анодного блока, при этом размер фасок на стороне анодного блока, обращенной к центральной части электролизера составляет 0,11-0,12 высоты анодного блока и 0,04-0,06 высоты анодного блока на стороне анодного блока, обращенной к бортовой части электролизера.

Пределы длины глухого выхода канала менее 0,028 длины анодного блока не гарантируют конструктивную прочность, длина глухого выхода больше 0,032 длины анодного блока не целесообразна с точки зрения сохранения максимальной площади каналов.

Пределы угла наклона вертикальных каналов 1,64-1,66° и расположение вертикальных каналов обеспечивают направленный вывод анодных газов с подошвы анода в центр электролизера и повышение электропроводности газового слоя электролита.

Заявляемые пределы высоты каналов обеспечивают увеличенный цикл работы каналов в анодном блоке электролизера, а указанная ширина каналов обеспечивает беспрепятственный выход анодных газов из-под анода, при этом сохраняется максимально возможная рабочая площадь анода.

Фаски увеличенного размера обеспечивают беспрепятственную работу пробойников системы автоматической подачи глинозема.

Каналы расположены друг от друга на расстоянии 0,33-0,38 ширины анодного блока, что обеспечивает равномерный сбора газов из-под подошвы анода.

Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 изображен основной вид и вид сверху обожженного анода алюминиевого электролизера, на фиг. 2 - вид анода сбоку, на фиг. 3 - разрез ниппельного гнезда.

Обожженный анод алюминиевого электролизера состоит из обожженного угольного блока 1, имеет ниппельные гнезда 2 расположенные по продольной оси симметрии и два продольных вертикальных наклонных канала 3, расположенных на рабочей поверхности анодного блока 4. Канал имеет сквозной выход 5, с другой стороны анода канал не допилен до торца (имеет глухой выход) 6. Со стороны сквозного выхода каналов выполнены фаски увеличенного размера 7, со стороны глухого выхода канала - фаски стандартного размера 8.

Работа обожженного угольного блока осуществляется следующим образом.

В процессе эксплуатации обожженного анода 1 электрический ток от анодной ошиновки алюминиевого электролизера подается через анододержатель с ниппелями (не показаны), закрепленными с помощью чугуна в ниппельных гнездах 2 обожженного анодного блока 1. В процессе эксплуатации обожженного анода происходит его постепенное сгорание до минимально возможной высоты анода (огарок), после чего огарок извлекается и меняется на новый анод. Анод со сквозным выходом каналов 5 ставится в центр электролизера, где фаски 7 увеличенного размера позволяют беспрепятственному вертикальному ходу пробойников автоматической системы питания глиноземом. С противоположной стороны фаски 8 выполнены стандартного размера и ставятся к борту электролизера.

В настоящее время для энергоэффективных алюминиевых электролизеров используются обожженные угольные блоки с максимальными габаритами по длине 1550-1740 мм, по ширине 650-710 мм и высоте 620-630 мм. За счет длины и ширины достигается минимально возможная анодная плотность тока, за счет высоты увеличенный цикл работы в электролизере от установки нового анода до замены огарка. Принятая длина анодов обуславливает асимметрию сторон по длине относительно оси центрального ниппельного гнезда в сторону глухого канала, при этом ниппельные гнезда между собой располагаются на одинаковом расстоянии.

Для обеспечения энергетической эффективности электролизера на анодном блоке выполнены два канала с продольным расположением и наклоном. Канал с одной стороны анода имеет сквозной выход до торца анода, с асимметричной стороны анода канал выполнен с глухим выходом. Сквозным выходом каналов анод устанавливается в центр электролизера, сторона с глухим выходом обращается к борту электролизера. Каналы имеют заданную ширину, достаточную для отвода газов, и в то же время позволяют сохранить максимальную рабочую площадь анода. Расположение каналов и их наклон позволяют производить направленный вывод газов и тепла в центр электролизера, создавая также циркуляцию расплава электролита для лучшего растворения глинозема. Средняя высота каналов обеспечивает их работоспособность на 73% анодов в анодном массиве электролизеров.

Для обеспечения работоспособности пробойников системы автоматического питания глиноземом углы анодов со стороны сквозного выхода каналов, направленных в центр электролизера, имеют по вертикальным граням фаски увеличенного размера, которые выполнены под углом 45*** к сторонам. Фаски увеличенного размера обеспечивают беспрепятственное движение пробойников системы питания глиноземом по вертикали и являются визуализацией для технологического персонала с целью правильного позиционирования анодов в электролизере.

1. Обожженный анод алюминиевого электролизера, содержащий анодный блок с вертикальными каналами на его нижней рабочей поверхности, выполненными с наклоном, отличающийся тем, что каналы выполнены со сквозным выходом на торцевую сторону анодного блока, обращенным к центральной части электролизера, и глухими, обращенными к бортовой части электролизера и выполненными на расстоянии от торцевой стороны анодного блока, равном 0,028-0,032 длины анодного блока.

2. Обожженный анод по п. 1, отличающийся тем, что высота каналов составляет 0,50-0,58 высоты анодного блока, ширина каналов составляет 0,012-0,018 ширины анодного блока, а угол наклона каналов составляет 1,64-1,66 в сторону сквозного выхода каналов.

3. Обожженный анод по п. 1, отличающийся тем, что анодный блок выполнен асимметричным относительно оси центрального ниппельного гнезда, смещенной в сторону глухого канала на расстояние от 0,50 до 0,54 длины анода.

4. Обожженный анод по п. 1, отличающийся тем, что анодный блок имеет фаски на вертикальных гранях, расположенных под углом 45 по отношению к сторонам анодного блока, при этом размер фасок на стороне анодного блока, обращенной к центральной части электролизера, составляет 0,11-0,12 высоты анодного блока и 0,04-0,06 высоты анодного блока на стороне анодного блока, обращенной к бортовой части электролизера.

5. Обожженный анод по п. 1, отличающийся тем, что каналы расположены друг от друга на расстоянии 0,33-0,38 ширины анодного блока.



 

Наверх