Способ формирования самообжигающегося анода алюминиевого электролизера

 

Изобретение относится к электрометаллургии алюминия на электролизерах с самообжигающимися анодами и верхним токоподводом. Цель изобретения - снижение расхода анодной массы, электроэнергии и выбросов вредных газов в атмосферу. Загрузку верхнего слоя массы производят высотой 30-150 мм, извлечение штырей - при достижении текучести анодной массы 1,3-1,7 отн. ед. на глубине 100-200 мм через 30-72 ч после загрузки массы. Штыри устанавливают в анод с температурой не более 250°С. При извлечении штырей подштыревые отверстия закрывают алюминиевыми заглушками. 1 з.п. ф-лы, 4 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„. 81.1 „„1 6О8251

А1 (1)S С 25 С 3/06

5й .11-3 ",. .

Я1.е;; 1".,:,;„, з ° ;,з

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4303438/27 — 02 (22) 07;09.87 (46) 23.11.90. Бюл. У 43 (71) Иркутский филиал Всесоюзного научно †исследовательско и проект— ного института алюминиевой,магниевой и электродной промышленности (72) 3.Д.Лазарев, В.Т.Беспалов, В.П.Беложевский, М.Г.Белоусов, .Н.П.Махалова, Б.И.Аюшин, В.И.Кравченко, Ф.К.Тепляков, 3.И.Заливной, И.М.Лузин, В.В.Махеров и В.Н.Дерягин (53) 669.713.72 (088.8) (56) Заявка Японии 11 - 49-142359, кл. С 25 С 3/06, 1974.

Патент СБА - 4021318, кл. С 25 С 3/06, 19 77.

Изобретение относится к электрометаллургии алюминия на электролизерах с самообжигающимися анодами и верхним токоподводом.

Целью изобретения является снижение расхода анодной массы, электроэнергии и выбросов вредных газов в атмосферу, Сущность изобретения заключается в том, что при способе формирования самообжигаюшегося анода алюминиевого электролизера с верхним токоподводом, включающем загрузку анодной массы с пониженным содержанием связующего, с образованием верхнего твердого, среднего пастообразного и нижнего спеченного слоев, извлече2 (54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ САМООБЯИГАЮ-

ЩЕГОСЯ АНОДА АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА (57) Изобретение относится к электрометаллургии алюминия на электролизерах с самообжигаюшимися анодами и верхним токоподводом. Цель изобретения — снижение расхода анодной массы, электроэнергии и выбросов вредных газов в атмосфеоу. Загрузку верхнеro слоя массы производят высотой 30-150 мм, извлечение штырей— при достижении текучести анодной массы 1,3-1 7 отн. ед. на глубине 100

200 мм через 30-72 ч после загрузки массы. Ытыри устанавливают в анод с температурой не более 250 С. При извлечении штырей подштыревые отверстия закрывают алюминиевыми заглушками. 4 з.п. ф-лы, 4 табл. ние токоподводящих штырей, заполнение подштыревых отверстий подштыревой массой и установку очищенных и охлажденных штырей в подштыревые отверстия, загрузку верхнего слоя осуществляют высотой 30-150 мм, извлечение штырей производят при достижении текучести анодной массы 1,3-1,7 относительных единиц на глубине.

100-200 мм,через 30-72 ч после загрузки анодной массы с перекрытием подштыревых отверстий заглушками и последующим их удалением перед установкой очищенных и охлажденных до о не более 250 С, предпочтительно

200-220 С, штырей через 3-15 мин после загрузки подштыревой анодной

1608251 массы, а заглушки выполняют из алюминия или его сплавов.

П р и,м е р. Анодную массу готовили из нефтяного кокса, про аленноно при 1250 + 20 С и каменноугольного пека с температурой размягчения

70+2 С. Из прокаленного кокса готовили шихту следующего гранулометрического состава,7.: !О

+8,мм Не более 3

-8 + 4 мм 14 3

-4 + 1 мм 22 3 — 1 + 0,08 мм По разности

-0,08 мм 29! 3

Коксовую шихту подогревали до

130 С и смешивали с пеком в обогре-. ваемом смесителе в процентном собтношении от 70:30 до 76:24 Е, Загружали в анод массу с содержа- 20 нием связующего в зависимости от технологического состояния анода,поддерживая текучесть анодной массы на глубине 100-200 мм в пределах 1,3-1,7.

Осуществление загрузки верхнего слоя 25 высотой 30-150 мм и поддержание его путем подгрузки анодной массы в этих пределах создает необходимый столб неспеченной части, при котором масса на глубине 100-200 мм в достаточной степени термостатирована и имеет текучесть в пределах 1,3-1,7, что подтверждается данными, приведенными в табл.1, 35

Осуществление перестановки штырей через 48-72 ч после загрузки анодной массы в анод необходимо и достаточно для разогрева нижней поверхности верхнего слоя брикетов массы (т.е. на глубине 30-50 мм) до температуры размягчения пека, слипания их и образования слоя с волнистой слоистостью.

Это позволяет избежать попадания исходных брикетов в подштыревые отверстия в аноде после извлечения штырей и производить без помех установку очищенных штырей на нужный горизонт, Устайовленный интервал времени обосновывается данными, приведенными в табл,2.

Данные табл.2 свидетельствуют, что в выбранном интервале времени удается и в зимнее, и в летнее время разогреть массу на глубине 30-50 мм

55 до температуры размягчения связующего как при использовании пека марки

Б (Т = 67 — 73 С), так и пека марF (T = 85-90 C), Г

Для сокращения операции перестановки штырей в среднем на 20 мин ее проводят по группам, как правило, по 8 — 10 штырей. При этом время от загрузки подштыревой массы в каждое подштыревое отверстие, начиная с первого по счету, до установки в них нового штыря составляет примерно )0+ 3 мин. Этого времени достаточно для расплавления массы в подштыревом отверстии. Операция перестановки штырей проходит при минимальной затрате времени. Данные приведены в табл ° 3.

Быстрому расплавлению подштыревой массы и хорошей установке штырей на горизонт споСобствует также охлаждение штырей до 200-250 С,предпочтительно до 200-220 С.

После расплавления загруженная подштыревая масса имеет вид блока с диаметром нижнего конца 90 мм,верхнего 110 мм и длиной 700-750 мм либо кусков размером менее 25 мм с содержанием связующего 32-33 К. Подштыревые отверстия при этом в период после загрузки подштыревой массы и перед установкой штырей закрывали заглушками, выполненными из алюминия.

Полученные результаты испытаний предлагаемого способа формирования самообжигающегося анода в процессе работы электролизера в пределах и за пределами указанных параметров процесса в сравнении с известным способом представлены в табл.4 °

Анализ данных, представленных в табл,4, показывает, что лучшие результаты получены при формировании анода с текучестью анодной массы

1,5 с образованием верхнего упругоro слоя с волнистой слоистостью и температурой устанавливаемых штырей о

290-220 С, что позволяет использовать подштыревую массу с низким содержанием связующего. В этих условиях отмечалосВ снижение перепада напряжзния в аноде на 40 мВ, скорости сгорания анода на 0,2 см/сут,снижение времени перестановки штырей на 20 мин за счет перестановки штырей группами, отсутствие технологических нарушений, снижается выделение смолистых в атмосферу корпуса в несколько раз и достигается предельно допускаемая концентрация смолистых (ПДК) ° В условиях снижения текучести ниже 1,3 возрастает перепад напряжения в аноде, увели— чивается скорость сгорания анода, !

608251

Т а б л и ц а 1

Высота верхнего слоя,мм

150 180

20 30 90

Текучесть анодной массы на глубине

100-200 мм,отн.ед.

1,3 1,05

2,0 а блица 2

72 .73

Время от з агрузки массы до перестановки штырей, ч 29 30 47

48 60

Температура массы

+ о на глубине 30-50 мм, С

67

50

85 90 93

67

100

Ь

В числителе — в зимнее время, в знаменателе — в летнее.,отмечается расслаивание анода, нарушается расстановка штырей, увеличивается время, затрачиваемое на перестановку штырей на одной ванне, хотя в целом эти показатели лучше, чем на рядовых ваннах. ухудшение показателей в этом случае связано с не— достатком связующего при формировании анода. При увеличении текучести выше 1,7, кроме ухудшения указанных показателей, возрастают выделения в атмосферу цеха смолистых вешеств более 1,5 ПДК. (ПДК 0,2 мг!м ).

Причиной ухудшения показателей в 15 этом случае является повьппенная текучесть среднего слоя и связанные с этим трудности при установке штырей на горизонт.

В опытах 6-10 было проверено влия- 29 ние температуры поверхности устанавливаемых штырей при оптимальном пока— зателе текучести. Показатели при температуре поверхности переставляемых штырей более 250 С и менее 200 С 25 снижаются в основном за счет ухудшения условий расплавления и коксова— ния подштыревой анодной массы.

Формул а изобретения

1. Способ формирования самообжи— гаюшегося анода алюминиевого электролизера, включаюший загрузку анодной массы с пониженным содержанием связующего с образованием верхне". о твердого, среднего пастообразного и нижнего спеченного слоев, извлечение токоподводящих штырей, заполнение подштыревых отверстий подштыревой массой и установку очищенных и охлажденных штырей в анод, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижения расхода анодной массы, электроэнергии и выбросов вредных газов в атмосферу, извлечение штырей осуществляют при достижении текучести анодной массы 1,3-1,7 относительных единиц на глубине 100-200 мм, с перекрытием подштыревых отверстий, штыри устанавливают в анод с температурой не более 250 С через 3-15 мин после зугрузки подштыревой анодной массы.

2, Способ по п.!, о т л и ч а юшийся тем, что перекрытие подштыревых отверстий осуществляют заглушками.

3. Способ по п.2, о т л и ч а юш и и с я тем, что штыри устанавливают в анод с 200-220 С.

4. Способ по п.3 о т л и ч а юшийся тем, что извлечение штырей осуществляют через 30-72 ч после загрузки анодной массы.

5. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения трудозатрат, заглушки выполнены из алюминия или его сплавов.

1608251

Таблица 3

Длительность разогрева подштыревой массы, мин

6 - 7

10 11

Таблица4

Способ фор" Текучесть мирования анодной анода массы

Характеристика верхнего слоя

Концентрация смолистых веВремя от эагруэки анодной массы до перестановки штырей, сут

Расход анодной массы, кг/т

Температ ура анодного

О штыря, С

Длительность

Расход электроэнергии, кВт ч/т опер ации по перестановке штырей на ванне, мин ществ над анодом

Перед перестановкой штырей

%идкотекучий

2,2

Удлинение на нак" лоиной плоскости при 220 С в течение

2 ч 2-50 Х

"25

Ие регламентируется

16900 570 3 ПДК 90 Твердые !

7200 560 Нет Нет исходные данных данных брикеты

Ие регламентируется

l,2

1,3

1,5

1,7

I,8

I,5

1,5

I 5 1,5

Упругий слой

Слой упругий с волнистой слоис16890

l 6840

16840 !

6890

2)0

2I0

21Î

2l0

220

3

3 . 3

3

3

557

556

550,5

556

557

560

0,5 НДК

0,5 ПДК

0,5 ПДК

0,6 ПДК

I,6 ПДК

t,0 ПНК

0,6 ПДК .

0,5 НпК

0,6 ПДК

1,2 ПДК

О ° 8 НДК

88

87

96

7l

8п

82

80 гостью

Упругий с с волнистой слоистостью

То яе

Твердые брикеты

Упругий слой с отдельными брикетами

Упругий слой с волнис16880 558 О,б ПДК

220

1,5

13

16831 551,0 0,5 ЛК!,5

220

71 тостью

То ке

1,5

220

16835 554,0 I 0 ЛДК

76

П р и и е ч а н и е. Данные по прототипу приведены х мошносги электролиэсра по предлагаемому способу.

Составитель А,Арнольд

Техред Л.Сердшкова

Корректор N. Максимишинец

Редактор О.Юрковецкая

Заказ 3597 Тираж 547 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,!01

С самопроизвольным эатеканием массы в подштыревые отверстия

С принудительной подачей массы в подштыревые отверстия по прототипу

Предлагае" мый способ! . !

3

5

7

9 !

11

Длит ел ьно с ть оп е р ации по перестановке штырей,мин 95 70 70 90