Способ токоподвода к самообжигающемуся аноду алюминиевого электролизера

 

Использование: электролитическое получение алюминия. Цель изобретения - снижение расхода электроэнергии, количества штырей им трудозатрат. Сущность: на электролизере с самообжигающимся анодом токоподводящие штыри в продольном ряду размещают относительно друг друга неравномерно , при верхнем токоподводе расстояние между штырями продольного ряда увеличивают в направлении от торца анода к его поперечной оси, а количество штырей во внутреннем ряду меньше, чем в наружном ряду, и это соотношение оптимально составляет (0,88-0,94): 1. 3 з.п.ф-лы. 2 ил., 2 табл.

СО!ОЗ (ОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕ СКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 25 С 3/12

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) юаа@

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

6:, g

tp (21) 4925025/02 (22) 03,04,91 (46) 23,03,93. Бюл. М 11 (71) Братский алюминиевый завод (72) В.Н,Деревягин (56) Чертеж Э-70650, ВАМИ, изд. Лен., 1971. (54) СПОСОБ ТОКОПОДВОДА К САМООБЖИГА1ОЩЕМУСЯ АНОДУ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА (57) Использование: электролитическое получение алюминия, Цель изобретения — снижение расхода электроэнергии, количества

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к электролитическому получению алюминия, Цель изобретения — снижение расхода электроэнергии, потребности в штырях и трудозатрат.

На фиг.1 изображены варианты токоподвода к самообжигающемуся аноду ВТ (вид сверху):1 — анод. 2 — токоподводящие штыри, 3 — участки анода с изъятыми штырями. Анод условно разделен на три зоны с одинаковым номинальным количеством штырей в каждой зоне (показано на фиг.1а), где S1, Яэ- торцовые зоны, Sg — центральная зона.

Пример 1. На семи действующих электролизерах типа СВБ на силу тока

156кА со сталеалюминиевыми штырями (количество штырей 72 штуки на двух горизонтах, с шагом перестановки 40 см, прототип) в течение двух месяцев ведут ежесуточные измерения электрических параметров анода. Затем, на этих же электролизерах увеличивают расстояние между штырями в

„... Ж„„1803478 А1 штырей им трудозатрат. Сущность: на электролизере с самообжигающимся анодом токоподводящие штыри в продольном ряду размещают относительно друг друга неравномерно, при верхнем токоподводе расстояние между штырями продольного ряда увеличивают в направлении от торца анода к его поперечной оси, а количество штырей во внутреннем ряду меньше, чем в наружном ряду, и это соотношение оптимально составляет (0,88-0,94):1. 3 з.п.ф-лы, 2 ил., 2 табл, центральной части анода путем извлечения штырей из внутренних рядов по схемам, изображенным на фиг.1а-е, а также на всех рядах центральной части анода (фиг.1ж), и проводят аналогичные измерения в течение последующих двух месяцев, причем среднее расстояние штырь-подошва анода до и после внедрения поддерживают одинако- . вое и для каждого электролизера индивидуальное.

Осредненные по каждому электролиэеру результаты измерений до и после внедрения (прототипы и опытные электролизеры) отражены в табл.1.

Как видно(злектролиэер и вариант токоподвода "ж") неравномерное размещение штырей в продольных рядах, в данном случае увеличение расстояния между штырями в направлении от торцов анода к его поперечной оси (для верхнего токоподвода). приводит к снижению падения напряжения в аноде,на 4,5 мВ и соответственно повышению отношения токовой нагрузки наружного ряда штырей к внутреннему на 1.1 / по

1803 П8

10

20

40

50 сравнению с прототипом, что достигается за счет выравнивания плотности тока в аноде и подтверждается снижением падения напряжения в контакте анодная шинаштанга на 0,011 мВ. Увеличение расстояния меду штырями только внутренних рядов центральной части анода (электролизеры и варианты токоподвода "а-в"), то есть меньшее количество штырей внутреннего ряда по отношению к наружному также снижает падение напряжения в аноде на 3,0 — 5,9 мВ.

При этом общее снижение количества штырей компенсируется большей равномерностью плотности тока в опытных анодах.

Вполне очевидно, что сочетание неравномерности размещения штырей в продольных рядах с сохранением общего количества штырей приведет к еще большему снижению падения напряжения в аноде, Наиболее оптимальное соотношение между количеством штырей внутреннего и наружного рядов в данном случае составило (0,88-0,94);, при соотношении 0,83:1 (электролизер "е") электрические параметры резко ухудшались по сравнению с прототипом,.

Изъятие штырей из внутренних рядов торцовых зон анода (электролизеры "г,д") не улучшает электрические параметры анода, поскольку имеет место увеличение расстояния между штырями продольных рядов в обратном направлении — от поперечной оси анода к его торцам.

На фиг.2 изображен график падения напряжения в аноде при испытаниях вариантах токоподвода, где точка на оси ординат— среднее падение напряжения в анодах— прототипах "П"). Как видно, из чертежа наиболее оптимальные варианты токоподвода — "а-в", ж". Судя по результатам известных исследований (1, с. 114) для электролизеров с боковым токоподводом зависимость расстояния между штырями продольного ряда обратная, и принцип неравномерности при этом сохраняется в том аспекте, что расстояние между штырями увеличивают в направлении от поперечной оси к периферии (углам) анода.

Пример 2. На действующих электролизерах типа С8Б двух электролизных корпусов "б,в" изымают штыри из внутренних рядов центральной зоны анода по схемам соответственно "б,в" фиг,1 и измеряют электрические параметры ежесуточно в течение

7 месяцев параллельно с корпусов — свидетелем (прототип).

Осредненные результаты измерений и ,расчетов отражены в табл.2.

Среднее рабочее напряжение на электролизерах взято в учетом разности в падении напряжения, возникающей вследствие различной частоты и длительности анодных эффектов по корпусам, Как следует из результатов сравнения, снижение падения напряжения в анодах опытных корпусов достигают путем большей равномерности плотности тока в аноде за счет неравномерности расстояния штырей по продольным рядам. Это подтверждается увеличением отношения токовой нагрузки между наружным и внутренним рядами штырей (п,6 табл.2), а также некоторым выравниванием конуса спекания центральной зоны анода по сравнению с прототипом (пп,7 табл.2). Наиболее наглядные результаты при сравнении корпуса "б" и корпуса— прототипа, где среднее расстояние штырьподошва анода и среднее значение МРП одинаковы, Снижение общего количества штырей позволяет создать резерв штырей в расчете

180 — 360 штук на корпус, снизить трудозатраты на операцию перестановки штырей на

2,7 — 5,5% по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

1, Способ токоподвода к самообжигающемуся аноду алюминиевого электролизера, включающий расположение токоподводящих штырей в четыре и более продольных ряда на двух и более горизонтах, отличающийся тем, что, с целью .снижения расхода электроэнергии, токоподводящие штыри в продольном ряду размещают относительно друг друга неравномерно.

2. Способ по п.1, о тл и ч а ю щи и с я тем, что при верхнем токоподводе расстояние между штырями продольного ряда увеличивают в направлении от торца анода к его поперечной оси.

3. Способ поп1,отл ича ю щи йся тем, что с целью сокращения количества штырей и трудозатрат при верхнем токоподводе, количество штырей во внутреннем продольном ряду меньше, чем в наружном ряду, 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что отношение общего количества штырей внутреннего продольного ряда к общему.количеству штырей наружного ряда составляет (0,88 — 0,94):1.

1803478

Таблица !

Электролизеры (варианты токоподвода) N N и/и

Параметры анода

344 350 353

342

345 35

7,774

7,612 7,8

91,7 91, 91,2

578,2 575,4 579,2 581,6

7,223 7,314 7,346 7,781

345 352 360 342

1,2.

1,3;

93,6 93,9 94,1 90,6

89,3 88,7 92,1

1.4.

0,88:1 0,63:1

0,94:1 0,91:1 0,88:1 0,94;1

573,1 572,4 573,3 583,6

1.5.

Таблица 2

Электрические параметры

Ко и са

N N. и/и

Известный н би

357

5,46

354

5,43

354

5,43

Расстояние штырь-подошва анода, мм

Величина межполюсного расстояния, мм

Отношение количества штырей внутреннего ряда и наружного

Падение напряжения в аноде, мВ

Падение напряжения в контакте шинаштанга, мВ

Отношение токовой нагрузки наружных и внутренних рядов штырей, %

Высота конуса спекания центр/периферия, ммlмм

Падение напряжения в аноде, Иа, мВ

Рабочее напряжение на злектролизере, Ин,,В

2

0,88:1

335,9

0,94;1

337,7

1:1

334,3

8,160

7,835

7,702

93,7

123,1

77,2

572,1

93,2

121,8

76,5

574,2

91,0

126,0

74,3

577,5

4,5408

4,6151

4,6236

По прототипу

Расстояние штырь-подошва анода, мм

Падение напряжения в контакте шина-штанга, мВ

Отношение токовой нагрузки наружных и внутренних рядов штырей, %

Отношение количества штырей внутреннего ряда и наружного

Падение напряжения в аноде, Иа, мВ

По предлагаемому способу

Падение напряжения в контакте шина-штанга, мВ

Расстояние штырь-подошва анода, мм

Отношение токовой нагрузки наружных и внутренних рядов штырей, %

Отношение количества штырей внутреннего ряда и наружного

Падение напряжения в аноде, мВ

7,862 7,710 7,690

907 905 910

574,6 573,1 576,9

9,680 10,112 7,688

344 350 353

587,5 608,3 572,4

g0y

Ло

Х6О о и с х 8 E p

84риакты о оноиоддоЬй

Составитель В. Деревягин

Техред M,Ìoðãåíòàë Корректор В, Петраш

Редактор

Ф

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

Заказ 1035 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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