Анодное устройство алюминиевого электролизера с верхним токоподводом

 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому производству алюминия, к конструкции анодного устройства алюминиевого электролизера. Техническим результатом изобретения является снижение трудозатрат на производство алюминия, упрощение монтажа-демонтажа соединения анод - ниппель и сокращение расхода электроэнергии. Анодное устройство содержит обожженный углеграфитовый анод с углублениями на верхней плоскости для ножек токоподводящей стальной штанги в виде обратного усеченного конуса, в стенках которого выполнены наклонные канавки, и стальную токоподводящую штангу с ножками. Устройство снабжено коническими втулками, верхняя и нижняя части которых выполнены сплошными, а центральная - разрезной в виде изогнутых пластин, количество, размер и форма которых соответствуют наклонным канавкам в углублениях анода, для закрепления ножек токоподводящей штанги в углублениях анода, и упорными дисками, жестко закрепленными на нижней части ножек штанги. Верхние части конических втулок выступают над поверхностью анода, а зазор между ножками и анодом засыпан электропроводящей крошкой. 3 ил.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому производству алюминия, к конструкции анодного устройства алюминиевого электролизера.

В настоящее время технический алюминий получают электролизом криолито-глиноземного расплава. Известно анодное устройство электролизера для получения алюминия, в котором анод выполнен из углеграфита, ток к нему подводят по стальной штанге - ниппелю, последняя помещается в углубление анода. Место стыка заливается расплавленным чугуном, за счет чего создается механический и электрический контакты между анодом и ниппелем (патент ПНР 143716, МПК С 25 С 7/02, 1988).

При использовании такие аноды постепенно, примерно через тридцать суток, обгорают, и их заменяют на новые. Для повторного использования ниппеля с него необходимо механически сбить сваренный со сталью анодный огарок и слой чугуна. Операция эта является трудоемкой, что значительно увеличивает время и затраты на монтаж и демонтаж соединения анод - ниппель. Кроме того, не всегда удается качественно провести указанную операцию и направить ниппель на повторное использование.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является анодное устройство алюминиевого электролизера с верхним токоподводом, включающее стальной кожух, обожженный углеграфитовый анод с углублениями на верхней плоскости для токоподводящей стальной штанги - ниппеля в виде обратного усеченного конуса, в стенках которого выполнены рифления в форме наклонных канавок у ниппеля внизу.

Ниппель вставляется в углубление анода и место стыка заливается чугуном (патент СРР 85801, МПК С 22 С 3/12, 1987).

Данной конструкции присущи все недостатки аналога: большая трудоемкость и высокие затраты на монтаж-демонтаж соединения. К тому же при работе устройства невозможно достигнуть прочного контакта ниппель - анод, что приводит к уменьшению падения напряжения на контакте и, как следствие, к повышенному расходу электроэнергии.

Основной задачей изобретения является снижение трудозатрат на производство алюминия за счет исключения трудоемких операций - удаления чугуна и огарков анода с ножек ниппеля, упрощение монтажа - демонтажа соединения анод - ниппель и сокращение расхода электроэнергии за счет уменьшения падения напряжения.

Для достижения поставленной задачи заявляемое анодное устройство алюминиевого электролизера содержит следующую совокупность существенных признаков: анодное устройство алюминиевого электролизера с верхним токоподводом, включающее обожженный углеграфитовый анод с углублениями на верхней плоскости для токоподводящей стальной штанги в виде обратного усеченного конуса, в стенках которого выполнены наклонные канавки, и стальную токопроводящую штангу с ножками, причем оно снабжено коническими втулками, верхняя и нижняя часть которых выполнены сплошными, а центральная - разрезной в виде изогнутых пластин, причем количество, размер и форма которых соответствуют наклонным канавкам в углублениях тела анода, на нижней части ножек штанги жестко закреплен упорный диск, при этом верхняя часть конической втулки выступает над поверхностью анода, а зазор между ножками и анодом засыпан электропроводящей крошкой.

По отношению к прототипу у предлагаемого устройства имеются следующие отличительные признаки. Закрепление ножек токоподводящей штанги осуществлено конической втулкой, конструкция и установка которой позволяет исключить заливку расплавленного чугуна в контакт ножка ниппеля - коническое углубление в аноде и тем самым снизить затраты на монтаж - демонтаж. Разрезные пластины выполняют роль гайки и позволяют осуществить прочный механический контакт. Расположение упорного диска на нижней части ножек штанги позволяет усилить механический контакт ниппель - анод. Заполнение зазора между ножкой штанги и анодом электропроводящей крошкой создает надежный электрический контакт между анодом и ножкой ниппеля.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, на которых изображено: на фиг.1 - предлагаемая конструкция анодного устройства, общий вид и поперечный разрез, на фиг.2 - тело анода с выполненным в нем углублением, на фиг.3 - втулка для закрепления токоподводящей штанги.

Анодное устройство алюминиевого электролизера с верхним токоподводом содержит углеграфитовый анод 1, в теле которого выполнено коническое углубление 2, в стенках последнего сформированы канавки 3. Верхняя часть 4 и нижняя 5 конической втулки выполнены сплошными, а центральная часть представляет ряд изогнутых пластин 6. На нижней части ножек токоподводящей штанги 7 жестко закреплен упорный диск 8. Круговое пространство между ножкой и втулкой засыпано электропроводящей крошкой 9.

Монтаж устройства, закрепление ножек токоподводящей штанги в аноде происходит следующим образом.

Углеграфитовый анод 1 заранее спекается так, что на верхней плоскости его имеются три конических углубления 2 на глубину 100 мм под ножки токоподводящей штанги 7. Стенки углубления имеют рифления в виде наклонных канавок 3, выполнено шесть канавок прямоугольного сечения 20х15 мм. Канавки наклонены к вертикали на (191)^o. Углубления 2 и канавки 3 формуют при прессовании анода 1. Коническая втулка выполняет роль гайки для механического крепления анода 1 с токоподводящей штангой 7. Коническая втулка надевается на ножку токоподводящей штанги 7 и вставляется в углубление 2 анода 1. Так как изогнутые пластины 6 конической втулки, соединенные верхним 4 и нижним 5 кольцами, имеют размер и форму канавок 3 в коническом углублении 2 анода 1, то они как бы вкручиваются в углубление анода и прижимают упорный диск 8 на ножке к аноду, тем самым создается прочный механический контакт между анодом 1 и токоподводящей штангой 7. Между выступами в углублении анода 1 и ножкой токоподводящей штанги 7 круговое пространство забивается электропроводящим веществом 8, например подовой набивочной массой.

При демонтаже обгоревшего анода анод 1 отсоединяют от токоподводящей штанги 7, выкручивая втулку. Набивочное электропроводящее вещество пригодно для повторного использования. Токоподводящую штангу также повторно используют без дополнительной обработки. Огарок углеграфитового анода без дробления отправляют изготовителям анодов.

Предлагаемая конструкция анодного устройства обеспечивает хорошее механическое и электрическое соединение, которое исключает применение трудоемких операций: приготовление и заливку расплавленного чугуна, обивку чугуна и огарков анода с ножек токоподводящей штанги; уменьшает время и трудозатраты на монтаж и демонтаж соединения анод - токоподводящая штанга; позволяет многократно использовать токоподводящую штангу.

Формула изобретения

Анодное устройство алюминиевого электролизера с верхним токоподводом, содержащее обожженный углеграфитовый анод с углублениями на верхней плоскости для ножек токоподводящей стальной штанги в виде обратного усеченного конуса, в стенках которого выполнены наклонные канавки, и стальную токоподводящую штангу с ножками, отличающееся тем, что оно снабжено коническими втулками, верхняя и нижняя части которых выполнены сплошными, а центральная - разрезной в виде изогнутых пластин, количество, размер и форма которых соответствует наклонным канавкам в углублениях анода, для закрепления ножек токоподводящей штанги в углублениях анода, и упорными дисками, жестко закрепленными на нижней части ножек штанги, при этом верхние части конических втулок выступают над поверхностью анода, а зазор между ножками и анодом засыпан электропроводящей крошкой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3