способ обжига подины алюминиевого электролизера с обожженными анодами

Формула изобретения

1. Способ обжига подины алюминиевого электролизера с обожженными анодами, включающий покрытие подины, выполненной из катодных блоков, слоем углеродной засыпки, размещение на нем обожженных анодов, соединение анододержателей всех установленных обожженных анодов с анодными шинами анодной ошиновки электролизера, пропускание электрического тока через слой углеродной засыпки и регулирование токовой нагрузки обожженных анодов, отличающийся тем, что соединение анододержателей по меньшей мере 50% от общего числа обожженных анодов с анодными шинами анодной ошиновки электролизера осуществляют посредством гибких элементов, обеспечивающих возможность отключения и подключения обожженных анодов, при этом обожженные аноды размещают по ширине подины в пределах периметра катодных блоков с постоянным или переменным смещением по отношению к продольной оси подины.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что регулирование токовой нагрузки обожженных анодов осуществляют путем контролируемого отключения анододержателей обожженных анодов, соединенных с анодными шинами посредством гибких элементов.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после размещения обожженных анодов на слое углеродной засыпки осуществляют загрузку пусковой шихты по периферии шихты на высоту, составляющую, по меньшей мере, 50% высоты шахты, без заполнения ею пространства между размещенными обожженными анодами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия, а именно к способам обжига подины алюминиевого электролизера с обожженными анодами.

Обжиг необходим для коксования подовой массы, которой набиваются швы между катодными блоками и промежутки между катодными блоками и стенками шахты для просушки и прогрева катодных блоков и всей футеровки электролизера. Обжиг считается законченным, когда подовая масса скоксуется, а температура поверхности подины станет близкой к температуре электролиза. Обжиг осуществляется за счет тепла, выделяемого в обожженных анодах, в подине, выполненной из катодных блоков, и в слое материалов между обожженными анодами и катодными блоками при прохождении постоянного электрического тока через алюминиевый электролизер.

Известен способ обжига подины алюминиевого электролизера, включающий установку обожженных анодов на подину, крепление анододержателей обожженных анодов к анодным шинам анодной ошиновки электролизера, подъем обожженных анодов на высоту 20-25 мм, заливку жидкого алюминия из расчета погружения в него обожженных анодов на 20-40 мм, подключение электролизера в электрическую цепь (Производство алюминия в электролизерах с обожженными анодами. Вольфсон Г.Е., Ланкин В.П. Металлургия, 1974, с.55 и 56).

Недостаток такого способа обжига подины алюминиевого электролизера заключается в том, что при заливке жидкого алюминия подина подвергается тепловому удару, что может привести к образованию трещин в катодных блоках и их разрушению при дальнейшей эксплуатации электролизера. Это приводит к снижению срока службы алюминиевого электролизера. Кроме того, прогрев и обжиг подины при таком способе проходит медленно при относительно низкой температуре, что приводит к необходимости увеличения продолжительности обжига.

Наиболее близким к заявленному является способ обжига подины алюминиевого электролизера с обожженным анодами, включающий покрытие подины, выполненной из катодных блоков, слоем углеродной засыпки, размещение на нем обожженных анодов так, чтобы их подошвы соприкасалась со слоем углеродной засыпки по всей площади, а штанги анододержателей прилегали к анодным шинам анодной ошиновки электролизера, крепление анододержателей обожженных анодов к анодным шинам анодной ошиновки электролизера, пропускание электрического тока через обожженные аноды, слой углеродной засыпки и катодные блоки и регулирование токовой нагрузки по обожженным анодам путем их контролируемого отключения (Производство алюминия в электролизерах с обожженными анодами. Вольфсон Г.Е., Ланкин В.П. Металлургия, 1974, с.55-57).

Недостаток такого способа обжига подины алюминиевого электролизера заключается в жестком креплении анододержателей обожженных анодов к анодным шинам анодной ошиновки алюминиевого электролизера. При таком креплении анододержателей к анодным шинам анодной ошиновки электролизера давление подошвы обожженного анода на углеродную засыпку неравномерное, поскольку невозможно выдержать практически идеальной перпендикулярность верхней части штанги анододержателя подошве обожженного анода и перпендикулярность контактной поверхности анодной шины анодной ошиновки электролизера поверхности подины. В этой связи отдельные участки подошвы обожженного анода или отдельные обожженные аноды будут оказывать различное давление на поверхность углеродной засыпки, в результате чего через указанные участки или аноды пойдет ток различной плотности, что в свою очередь отрицательно скажется на равномерности распределения тока по подине и равномерности ее прогрева. Неравномерность распределения тока по подине приводит к возможным местным перегревам подины, что может привести к ее растрескиванию и быстрому ее разрушению во время эксплуатации электролизера. Кроме того, в процессе обжига подины возможна усадка углеродной засыпки под обожженными анодами, что может привести к нарушению электрического контакта, неравномерности распределения тока по подине и неравномерности ее прогрева.

Следует также отметить, что при указанном креплении анододержателей обожженных анодов к анодным шинам анодной ошиновки алюминиевого электролизера невозможно выбрать оптимальную схему размещения обожженных анодов по площади подины, обеспечивающую равномерность распределения тока по подине и равномерность ее прогрева.

В основу изобретения положена задача создания способа обжига подины алюминиевого электролизера с обожженными анодами, при котором обеспечивалась бы равномерность распределения тока в подине и равномерность ее прогрева, что позволит повысить срок службы алюминиевого электролизера.

Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что в способе обжига подины алюминиевого электролизера с обожженными анодами, включающем покрытие подины, выполненной из катодных блоков, слоем углеродной засыпки, размещение на нем обожженных анодов, соединение анододержателей всех установленных обожженных анодов с анодными шинами анодной ошиновки электролизера, пропускание электрического тока через слой углеродной засыпки и регулирование токовой нагрузки обожженных анодов, соединение анододержателей по меньшей мере 50% от общего числа обожженных анодов с анодными шинами анодной ошиновкой электролизера осуществляют посредством гибких элементов, обеспечивающих возможность отключения и подключения обожженных анодов, при этом обожженные аноды размещают по ширине подины в пределах периметра катодных блоков с постоянным или переменным смещением по отношению к продольной оси подины.

Регулирование токовой нагрузки обожженных анодов может осуществляться путем контролируемого отключения анододержателей обожженных анодов, соединенных с анодными шинами посредством гибких элементов.

После размещения обожженных анодов на слое углеродной засыпки может осуществляться загрузка пусковой шихты по периферии шахты на высоту, составляющую по меньшей мере 50% высоты шахты, без заполнения ею пространства между размещенными обожженными анодами.

Осуществление соединения анододержателей по меньшей мере 50% от общего числа обожженных анодов с анодными шинами анодной ошиновки электролизера посредством гибких элементов, обеспечивающих возможность отключения и подключения обожженных анодов, и размещение обожженных анодов по ширине подины в пределах периметра катодных блоков с постоянным или переменным смещением по отношению к продольной оси подины улучшают равномерность распределения тока в подине и равномерность ее прогрева, что позволяет повысить срок службы алюминиевого электролизера.

При соединении анододержателей обожженных анодов с анодными шинами анодной ошиновки электролизера посредством гибких элементов, обеспечивающих возможность отключения и подключения обожженных анодов, исключается зависимость давления подошвы обожженного анода на углеродную засыпку от перпендикулярности верхней части штанги анододержателя подошве обожженного анода и перпендикулярности контактной поверхности анодной шины анодной ошиновки электролизера поверхности подины. При таком соединении анододержателей обожженных анодов с анодными шинами обожженные аноды под действием собственного веса равномерно распределяют давление подошв на поверхность углеродной засыпки на протяжении всего периода обжига, в результате чего улучшается распределение тока в подине и равномерность ее прогрева. При этом использование для соединения анододержателей обожженных анодов с анодными шинами гибких элементов, обеспечивающих возможность отключения и подключения обожженных анодов, позволяет в случае необходимости производить отключение и подключение обожженных анодов без нарушения их контакта с углеродной засыпкой и исключает при этом какое-либо их перемещение и нарушение поверхности слоя углеродной засыпки. Кроме того, при таком соединении анододержателей обожженных анодов с анодными шинами практически исключается возможность нарушения электрического контакта обожженных анодов с углеродной засыпкой в результате ее возможной усадки в процессе обжига подины.

Благодаря соединению анододержателей обожженных анодов с анодными шинами анодной ошиновки электролизера посредством гибких элементов обеспечивается возможность выбора схемы размещения обожженных анодов по площади подины, а благодаря размещению обожженных анодов по ширине подины в пределах периметра катодных блоков с постоянным или переменным смещением по отношению к продольной оси подины обеспечиваются оптимальные условия равномерности распределения тока в подине и равномерности ее прогрева.

Осуществление регулирования токовой нагрузки обожженных анодов путем контролируемого отключения анододержателей обожженных анодов, соединенных с анодными шинами посредством гибких элементов, обеспечивает в случае необходимости возможность отключения анододержателей обожженных анодов от анодных шин анодной ошиновки электролизера без нарушения контакта подошв обожженных анодов с углеродной засыпкой, исключая при этом какое-либо их перемещение и нарушение поверхности слоя углеродной засыпки.

Загрузка пусковой шихты по периферии шахты на высоту, составляющую по меньшей мере 50% высоты шахты, осуществляемая после размещения обожженных анодов на слое углеродной засыпки и без заполнения ею пространства между ними, обеспечивает теплоизоляцию периферии шахты электролизера, что способствует повышению качества обжига швов между катодными блоками и стенками шахты.

Высота засыпки пусковой шихты определена, исходя из условий обеспечения необходимой теплоизоляции периферии шахты электролизера.

Осуществление загрузки пусковой шихты после размещения обожженных анодов на слое углеродной засыпки исключает ее попадание под подошвы обожженных анодов, что позволяет сохранить электрический контакт между обоженными анодами и катодными блоками.

При такой загрузке пусковой шихты теплоизоляция периферии шахты электролизера обеспечивается практически на протяжении всего периода обжига, поскольку плавление пусковой шихты происходит только в конце обжига, когда вся подина уже прогрета до или выше температуры ее плавления. Прогрев к концу обжига всей подины до или выше температуры плавления пусковой шихты исключает наличие холодных областей, в которых было бы возможно замерзание расплавленной пусковой шихты, примерзание обожженных анодов к подине и изоляцию отдельных участков подины расплавом пусковой шихты.

Сущность изобретения поясняется следующими чертежами. На фиг.1 показано соединение анододержателей обожженных анодов с анодными шинами анодной ошиновки алюминиевого электролизера посредством гибких элементов; на фиг.2 изображен вариант схемы расположения обожженных анодов с их постоянным смещением по отношению к продольной оси подины; на фиг.3-5 - варианты схемы расположения обожженных анодов с их переменным смещением по отношению к продольной оси подины.

Способ обжига подины алюминиевого электролизера с обожженными анодами осуществляется следующим образом.

Перед подключением алюминиевого электролизера на обжиг подина, выполненная из катодных блоков 1, тщательно продувается сжатым воздухом, затем на подину засыпается слой углеродной засыпки 2 толщиной 30-50 мм. В качестве углеродной засыпки обычно используется коксовая крупка. После засыпки коксовой крупки производится ее выравнивание, например, при помощи направляющих уголков или планок и поперечной передвижной рейки. Площадь засыпки должна выходить в плане за пределы обожженных анодов 3, но оставаясь при этом в пределах периметра катодных блоков 1.

Перед установкой обожженных анодов 3 на слой коксовой крупки 2 выбирается оптимальная схема их расположения по ширине подины в пределах периметра катодных блоков 1 либо с постоянным смещением по отношению к продольной оси подины, либо с переменным смещением по отношению к указанной оси.

Установка обожженных анодов 3 на выровненный слой коксовой крупки 2 осуществляется в следующей последовательности. Обожженный анод 3 осторожно опускается до расстояния от поверхности слоя коксовой крупки 30-50 мм, визуально проверяется параллельность поверхности крупки 2 и подошвы обожженного анода 3, после чего обожженный анод 3 осторожно устанавливается на слой коксовой крупки 2. Затем производится установка последующих обожженных анодов 3. После установки обожженных анодов 3 на слой коксовой крупки 2 исключается какое-либо их перемещение. Не допускается нарушений поверхности слоя коксовой крупки 2. Если такое нарушение имело место, то обожженный анод 3 снимается, производится выравнивание слоя коксовой крупки 2 под этим обожженным анодом, после чего он устанавливается снова.

В зависимости от схемы расположения обожженных анодов 3 анододержатели 4 части обожженных анодов 3 крепятся к анодным шинам 5 анодной ошиновки электролизера при помощи основных зажимов 6, а другие части обожженных анодов 3 соединяются с анодными шинами 5 посредством гибких элементов 7 и с помощью винтовых зажимов 8, либо анододержатели 4 всех установленных обожженных анодов 3 соединяются с анодными шинами 5 посредством гибких элементов 7. Затем по периферии шахты в пространство борт-анод на заданную высоту, составляющую не менее 50% высоты шахты, загружается пусковая шихта в следующей последовательности: фтористый кальций, окись магния, криолит, фтористый натрий, оборотный электролит. Загрузка пусковой шихты осуществляется без заполнения ею пространства между размещенными обожженными анодами 3. Загрузка пусковой шихты обеспечивает теплоизоляцию периферии шахты электролизера практически на протяжении всего периода обжига, плавление пусковой шихты происходит только в конце обжига, когда вся подина уже прогрета до или выше температуры ее плавления.

После загрузки пусковой шихты производится подключение электролизера, как правило, с использованием шунтов-реостатов и пропускание электрического тока через слой коксовой крупки 2. При этом контролируется рабочее напряжение и распределение тока по анодам 3 непосредственно после подключения, а затем в течение обжига. Регулирование токовой нагрузки обожженных анодов 3 осуществляют путем контролируемого отключения анододержателей 4, соединенных с анодными шинами 5 посредством гибких элементов 7, за счет ослабления и разъединения контактного соединения гибкого элемента 7 на анододержателе 4. По истечении времени обжига все анододержатели 4 технологическим краном закрепляются основными зажимами 6 к анодным шинам 5 анодной ошиновки электролизера и снимаются гибкие элементы 7.