Способ обработки обожженных анодов для производства алюминия электролизом криолит-глиноземного расплава

 

Изобретение относится к производству алюминия электрогшзом, конкретно к способам индивидуальной маркировки анодов. Цель - повышение производительности процесса за счет обеспечения идентификации анодов в течение всего срока их службы. Маркировка остается считываемой начиная со стадии формования анода путем горячего уплотнения углеродистой массы до конечной операции сбора компонентов использованного анодного остатка , извлеченного из электролизной ванны. В ходе уплотнения каждого анода или сразу после этого уплотнения на верхней части каждого анода выполняют множество отпечатков в виде угпубления или выпуклости, которые представляют собой цифровое кодирование опознавательного номера каждого анода. Эта маркировка может быть выполнена в двоичном коде, причем исходная плоскость зоны анода, несущей маркировку, соответствует двоичной цифре 0 или 1, а углубление или выпуклость соответствует другой двоичной цифре 1 или О, или же эта маркировка может быть выполнена в троичном коде, причем одна троичная цифра (0, 1 или 2) пред- С1авлена исходной плоскостью зоны анода, несущей маркировку, вторая троичная цифра представлена углублением глубиной h, а третья троичная цифра представлена углублением с глубиной , заметно большей, такой, как 2h. 8 ил. 3 (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЩЕЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (И) (51)5 С 25 С 3 12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И IlATEHTY

Г0СУДЮ СТЕЕННЫй НОМИТЕТ

ПО ИЗОБ ЕТЕНИЯМ И OTHPbfTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4202770/02 (22) 16.06.87 (31) 8609554 (32) 19,06.86 (33) (46) 07.02.91. Бюл. К - 5 (71) Алюминиюм Пешинэ (FR) (72) Клод Ванворен и Кристиан

Жонвилль (FR) (53) 669.713.72(088.8) (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ОБО)ЖЕНН1 1Х АНОДОВ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА АЛ1ОМИНИЯ ЭЛЕКТРОЛИЗОМ КРИОЛИТ-ГЛИНОЗЕМНОГО РАСПЛАВА (57) Изобретение относится к производству алюминия электролизом, конкретно к способам индивидуальной маркировки анодов. Цель — повышение производиТельности процесса за счет обеспечения идентификации анодов в течение всего срока их службы. Мар кировка остается считываемой начиная со стадии формования анода путем горячего уплотнения углеродистой массы до конечной операции сбора комИзобретение относится к области производства алюминия электролизом, конкретно — к способам индивидуальной маркировки анодов.

11ель изобретения — повышение производительности процесса за счет обеспечения идентификации анодов в течение всего срока их службы.

Предметом изобретения является способ индивидуальной маркировки а,: дов, который не нарушает и не ;1 "рпонентов использованного анодного остатка, извлеченного из электролизной ванны. В ходе уплотнения каждого анода или сразу после этого уплотнения на верхней части каждого анода выполняют множество отпечатков в виде углубления или выпуклости, которые представляют собой цифровое кодирование опознавательного номера каждого анода.

Эта маркировка может быть выполнена в двоичном коде, причем исходная плоскость зоны анода, несущей маркировку,, соответствует двоичной цифре 0 или 1, а углубление или выпуклость соответствует другой двоичной цифре 1 или

О, или же зта маркировка может быть выполнена в троичном коде, причем одна троичная цифра (О, 1 или 2) представлена исходной плоскостью зоны анода, несущей маркировку, вторая троичная цифра представлена углублением глубиной h а третья троичная цифра представлена углублением с глубиной, заметно большей, такой, как

2h. 8 ил. живает производственную цепочку и оставляет возможность считывания отэтапа "сырого анода" до последней обработки анодного остатка на ко» нечном участке.

В момент формования анодов или сразу после этого формования наносят на верхнюю часть каждого анода, в зоне, которая по всей вероятности останется нетронутой до конца срока службы анода, множество отпечатков, 1627090 совокупность которых образует цифровое кодирование опознавательного номера этого айода. <Орма и выполнение этих отпечатков являются такими, что обеспечивается повторное считывание кода даже после обжига.

На фиг. 1 показано устройство формования анода путем вибргуплотнения, вертикальный разрез; на фиг. 2 — то же, (со снятой крышкой формы), вид сверху; на фиг. 3 — маркировка анода согласно изобретению в двоичной системе (A) и в троичной системе (В); на фиг. 4 — отпечатки в момент формования анода, вертикальный разрез; на фиг. 5 — устройство фориования маркировочных отпечатков путем высверливания сформованного анода; на фиг.6 устройство одновременного считывания 20 отпечатков системой щупов; на фиг, 7— устройство последовательного считывания отпечатков, на фиг. 8 — дополнительная маркировка держателя анода, соединенного с заданным анодом, име- 25 ющим индивидуальную маркировку.

Формование анода 1 (уплотнения) осуществляется путем введения заранее определенного количества углеродистой массы в форму 2 при температуре порядка 14000. Уплотнение может осуществляться различными средствами.

На фиг.1 и 2 схематически показано виброуплотнение, при котором сочетается вибрация с заметно вертикальной составляющей, создаваемая двумя вращающимися валами 3 с эксцентричным контргрузом с разностью фаз, с эффектом уплотнения посредством повторяющихся ударов, вызванных пере- 4р мещениями крышки 4, которая поднимается под действием вибрации и опускается под действием собственного веса (который должен быть относительно большим, например 2-4 т).

Крышка 4 одновременно обеспечивает образование структуры верхней части анода 1, в частности с его скошенными сторонами (5) и отверстиями (6), в которых впоследствии закрепляются чугуном держатели, которые прикрепляются к стержню крепления анода (фиг.8).

Форма размещается на вибрационном столе 7, образующем днище. Этот стол упруго упирается на пружины 8.

Форма имеет четыре стенки, две из которых (поперечные стенки 9) являются съемными, а две(боковые стенки 10) — неподвижными. В положении виброуплотнения обе съемные стенки

9 прочно удерживаются механическими и/или гидравлическими средствами (не показаны) °

После заранее определенного времени виброуплотнения, установленного опытным путем (порядка 1-2 мин), стенки 9 раздвигаются и домкрат 11 выталкивает сформованный анод 1 на рольганг 12 в направлении промежуточного хранилища для обжига в печи.

Индивидуальная маркировка анодов серией отпечатков, которые будут составлять цифровое кодирование их номера опознавания, может осуществляться либо в ходе уплотнения, либо сразу после виброуплотнения.

Рассмотрим виды маркировочных отпечатков, которые можно использовать, а затем средства их выполнения и их считывания °

Наиболее простой является цифровая двоичная маркировка, так как в этом случае достаточно образовать углубление или выпуклость в аноде, чтобы закодировать, например, 1 и принять исходную плоскость маркировочной эоны в качестве уровня О. Однако

8 цифр позволяют закодировать только 255 положений, что очень мало, учитывая, что современная серия иэ

240 ванн по 180 кА потребляет более

1100 анодов в неделю. Кроме того, если хотят добавить 1 бит четности и

1 (или несколько) бит контроля для проверки правильного расположения анода на последующих стадиях повторного считывания и для контроля изготовления анодов эа несколько месяцев, следует переходить к по меньшей мере

16 бит (65536 значений + 1 бит четности, т.е. 17 маркировочных отпечатков).

Другое решение может заключаться в троичном кодировании таком, как: углубление = О, исходная плоскость

1, выпуклость = 2 или любая другая комбинация такая, как: углубление с глубиной 2h = 2, углубление с глубиной Ь = 1, основная плоскость (или прилив) = О. В этом случае 10 маркировочных отпечатков дают 3 = 59049 (о значений плюс 11-й отпечаток контроля четности. 1

Прак1ическое выполнение маркиро-, вочных отпечатков осуществляется автоматически без уменьшения скорости

45

16270 изготовления анодов либо в ходу упплотнения, либо сразу после уплотнения каждого анода.

Маркировка в ходе уплотнения.

Ряд домкратов 13 в количестве, равном количеству наносимых маркировочных отпечатков на анод 1 a ходе уплотнения, закреплен либо на крьппке 4, либо в верхней части неподвижной стенки 10. Нл конце штока

15 домкрата закреплен наконечник 14 из высокоуглеродистой стали. 11одача штока 15 может осуществляться путем поступательного движения или путем вращения в резьбовом гнезде 1<>, проходяшем через стенку 10 или крьппку

4, что обеспечивает более энергичную и более стабильную блокировку, особенно если учитывать амплитуду и частоту колеблний формы.

В случае двои ной маркировки наконечник 14 имеет ло л1еныпей мере два стабильных положения: лоло>кение

А — наконечник выстуллет внутрь фор- 25 мы и поло>кение  — нлконеч»ик нлходитсн нл урп<»>е ст< яки формы. В первом случае образуют отпечаток в виде углубления, но втором случае н лнод< не образуется ннклкогo отпечл1 кл. ЗО

Длн троичной маркировки тр Thp I>oJlc> жение соответс1вует, нлпример, обрл— зованию отпечлткл » ниде углуГ>ления с двойной глу6»ной. Можно также образовывать выпуклые отпечатки, рлс.— полагая запасом ло глубине нл одной иэ стенок формы или под крьппкой 4.

В различных случаях улрлялени< домкратами (независимо от их поступательного или врлпtoòå:>üíoão дейст- 40 вия) осуществляется посре <сТВАМ микропроцессора, к< торый нл основании десятичного номерл, последовательно приданного каждому сформовлнному аноду, обеспечивает преобразование в двоичную, троичную или другую систему и приводит домкрлть> и движение, обеспечивая образование всех отпечатков, составляющих индивидуальный код каждого анода. Этот код может содержать, например, дату, час и/или последовательный идентификлционньп> номер анода, затем отметку (точки Х, У, фиг.3, системы A и В), позволяющую правильно размещать анод на этапе повторного считывания °

Маркировка после уплотнения.

Способ образования маркировочных отпечатков вне формы заключается в

90 высверливании различных отпечатков в сформованипм аноде при температуре 130-150оС

Анод 1 (фиг.5) сначала неподвижно устанавливается н заранее определенном положении. 1(есткая рама 17, несущая устройство 18 сверления, крепится на двух противоположных сторонах 1А и 1Â анода для установки рабочего положения. Устройство сверления, удерживаемое салазками или рейкой 19, может подниматься или, опускаться. Оно снабжено оправкой 20, в которой зажимлется буровой инструмент типа фрезы или сверла. Трубка

21 соединена со средством отсасывания остатков углеродистой массы после просверливлния отпечатков.

Кроме того комплект, состоящий из сверлильного устройствл 18 и рейки

19, псремещаетсн в продольном направлении и< рельсу 2?.

Оба перемещения — опускание, а за<ем подъем сверлильного устройства

18 длн высверливания маркировочного

oTпp÷лтKà, злтем пpðåìåã åниp. на один

<плг для высверли»лния следующего отпечатка — обычно улравлнются микропроцессором для воспроизведения в цифровой форме запрограммированного номера анода, причем этот номер приращивается нл одну цифру с каждым новым анодoM.

Двоичное кодировлние осуществляетсн лу1ем последовательного чередования отверстий и пропусков, л третичное кодирование может осуществляться путем высверливлния отверстий с двумя разными глубинзми и наличием пропусков (0,1,2).

Для достижения очень большой производительности рельс ?2 снабжен числом N сверлильных устройств 18, количество которых может соответствовать числу высверливаемых отпечатков.

Каждое сверлильное устройство снабжено собственной рейкой 19 и отпечатки могут высверливаться одновременно.

Независимо от способа и кодирования, использованных для образования маркировочных отпечатков, важно, чтобы эти отпечатки были нанесены на участке анода, который останется нетронутым после его извлечения из электролизиой ванны и который будет представлять собой "анодный остаток".

1627090

Следовательно, на практике, маркировка 23 будет наноситься на верхнюю часть анода на верптине, на скошенных сторонах 5 или на верхних бо5 ковых закраинах (граница нанесения показана прерывистой линией 24, фиг.5).

Считывание индивидуальной маркировки анодов в виде сформованных 10 или высверленных отпечатков предпочтительно осуществляется механическим щупом (фиг.6 и 7). Жесткая рама 25, аналогичная стенке 10 бурового инструмента, устанавливается на двух параллельных сторонах анода.

В случае, показанном на фиг.б, осуществляется одновременное параллельное считывание h отпечатков с помощью h щупов 26, работающих либо в контакте близости, либо в механическом контакте, упираясь в дно отпечатков (для 1) или н исходную плоскость (для О). В случае, показанном на фиг. 7, осуществляется последовательное считывание (серия) путем шагового перемещения детектора 27 вдоль рейки 2Я. С каждым шагом щуп 26 обнаруживает наличие или отсутствие углубления или выпуклости. В обоих случаях (фиг.6 и 7) перемещение щупа преобразуется в электрическую величину обычными способами, например, дифференциальным преобразователем или потенциомет,ром. Аналоговое считывание преобра35 эуется в цифровую величину, затем B десятичную величину, а номер анода непосредственно выносится обычной системой визуализации с семью сег40 ментами 31.

После закрепления анода 1 на его держателе 29 можно также перевести индивидуальный номер анода на держатель в его верхнюю часть, где по- 45 вышение температуры остается ограниченным максимум 100 С. Эта p,ëîéная маркировка представляет собой элемент надежности и, кроме того, позволяет в любой момент узнать в ходе электролиза (когда маркировка самого анода не доступна) номер анода, имеющего какие-либо отклонения или интересующие явления. та маркировка может наноситься простыми

55 чернилами или простой краской, сто«кими к рабочей температуре и к рабочим услоя«ям, например, в 1ч1д . кода посредством черточек ид«:« го другого кода, сообразного с опти- . ческим считыванием. Код 30, нанесенный на держатель 29 анода, должен быть удален перед повторным использованием держателя для нового анода.

Устройство считывания цифровых маркировок 23 может соединяться с системой считывания кода 30, нанесенного на держатель 29 анода, с тем, чтобы подавать предупредительный сигнал н случае несоответствия этих двух считываний.

Предлагаемый способ позволяет осуществлять индивидуальный, систематический и полностью автоматизированный контроль всего цикла прохождения анода от выхода из уплотняющего устройства до возврата анодных остатков на участок закрепления.

Преимуществами индивидуального контроля анодов является возможность определения местонахождения продуктов в различных ключевых пунктах установки: изготовление сырого продукта (уплотнение массы), хранение сырых анодов, загрузка в печь, KoHTpAJlbHbBI стенд (измерения, отбор образцов), хранение нагретых анодов, прикрепление держателей, хранение анодов вместе с держателями, установка на электролизной ванне, обработка анодного остатка (сбор элементов: углерод, электролит чугун, металлические стержни), Кроме того, достигается повышение качества путем определения коэффициентов корреляции, свойственных для каждой установки, между характеристиками анодов с одной стороны и характеристиками изготовления: исходные материалы (кокс и пек), регулирование изготовления (смешивание углеродистой массы, уплотнение, обжиг); можно определить влияние этих различных факторов и изменять их с целью оптимизации характеристик анодов.

Таким же образом путем определения соотношения характеристик анодов и их поведения в ходе электролиза можно оптимизировать удельное потребление энергии (киловатт-часов на 1 т произведенного алюминия), сократить технические неполадки, вызванные дефектами анодов, улучшить рабочие характеристики электролиза .

Предлагаемое изобретение может применяться для любого продукта, подлежащего д 1рмованию, этапы изготовления и ис«одьзования которого содержат

1О

1627090

12

ФиГ2 многочисленные операции, за ходом развития каждой иэ KoTophlx желательно установить контроль, Это относится, в частности, к огнеупорным блокам, предназначенным для строительства промышленных печей (кирпичи и детали различной Аормы) на основе углеродистьгх продуктов (углерод и углеводороды) и/или минеральных окисленных соединений (огнеупорные окиси), или других огнеупорных минеральных соединений (бориды, нитриды, оксинитриды и т.д.).

Изобретение может также применяться для маркировки других видов углеродистых продуктов, например предварительно нагретых электродов для электрометаллургии. 20

Ф о р м у л а и э о б р е т е и и я (,нособ обраб< тки обожженных анодон для производства алюминия элек1ролиэом криолит-глиноземного расплава, включающий приготовление анодной массы, формование уплотнением анодов, маркировку и обжиг, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повьшгения производительности процесса эа счет обеспечения идентиЛикацгги анодов в течение всего срока их службы, маркнровку осуществляют в период уплотнения выполнением ч верхней части с торцовой и боковой сторон анода I\HApoBnrn двоичного или троичного кодирования в виде углублений и/или выпуклостей посредством поступагельного перемещения или вращения Аормообразунщего элемента н виде поршня со штоком и наконечником.

Х У

1 О 1 2 1 0 2 0

Glue.З

19

Щиг.4

Фиг.5

16270 )0

Составитель О.Голыкникова

Техред Л.Олийнык Корректор М.Демчик

Редактор Е.Папп

Заказ 291 Тирам 384 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Уигород, ул. Гагарина, 101