устройство для подвода тока к электролизерам с нижним вводом анодов для получения магния

Формула изобретения

1. Устройство для подвода тока к электролизерам с нижним вводом анодов для получения магния, включающее анодный блок из углеродсодержащего материала и токоподводящую шину в виде стальной пластины, электропроводник из соединенных между собой прутков, установленных с одной стороны в электроконтактную пробку, а с другой стороны пропущенных через отверстие пластины и жестко закрепленных на наружной поверхности пластины с помощью шайбы, отличающееся тем, что в пластине и в анодном блоке выполнены отверстия равного диаметра, размещенные вплотную напротив друг друга, выводы прутков жестко скреплены между собой и с шайбой, внутренний диаметр которой больше суммарного размера диаметра прутков, шайба выполнена с проточкой, установлена в отверстии пластины с зазором и приварена по боковой поверхности к пластине.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отверстия в анодном блоке выполнены в торце.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отверстия в анодном блоке выполнены сбоку.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что пластина прикреплена к анодному блоку снизу.

5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что пластина прикреплена к анодному блоку сбоку с двух сторон.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отношение ширины отверстия в анодном блоке к глубине отверстия равно 1:(1-1,8).

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к получению магния электролизом расплавленных солей хлоридов металлов, а именно к устройствам для подвода тока к электролизерам с нижним вводом анодов.

Известно устройство для подвода тока к электролизеру для получения магния с нижним вводом анодов (А.с. СССР № 279961, опубл. 26.08.1970, бюл.27), включающее графитовые брусья, установленные в чугунный токоподвод (рубашку), расположенный в футеровке подины электролизера, анодную шину, соединенную непосредственно с чугунным токоподводом анода. Такое устройство позволяет снизить потери напряжения на электролизере.

Недостатком данного устройства является наличие больших потерь электроэнергии в зоне контакта металл-графит вследствие повышенных переходных сопротивлений. Эти сопротивления постоянно увеличиваются вследствие физико-химических процессов в зоне контакта металл-графит и требуют ручной компенсации (обслуживания) путем чистки места контакта и затяжки болтового соединения, это приводит к снижению показателей выхода магния по току и преждевременной остановке электролизера для замены разрушенной части анодного блока.

Известно устройство для подвода тока (А.с. 756894, опубл. 27.02.2000, бюл.6), включающее кожух с футеровкой, введенный через подину футеровки анодный блок, установленный в чугунные контактные головки, которые снабжены паяными анодными контактами «металл-графит», установленными в стальную кассету, прикрепленную к кожуху электролизера. За счет снижения падения напряжения в анодном узле такая конструкция позволяет снизить расход электроэнергии, а также предотвратить проникновение электролита к анодным контактам.

Недостатком такой конструкции электролизера является то, что она приводит к большим потерям электроэнергии через чугунные контактные головки и к большим трудозатратам на изготовление такого контактного узла.

Известно устройство для подвода тока к электролизерам с нижним вводом анодов (ст. Один из путей энергосбережения в производстве магния. - Б.Е.Патон, В.И.Лакомский, В.А.Лебедев и др. - Ж. Цветные металлы, 2004. - № 6, стр.90-93), по количеству общих признаков принятое за ближайший аналог-прототип и включающее анодный блок из углеродсодержащего материала, токоподводящую шину, выполненную в виде стальной пластины, электроконтактные пробки и электропроводник, выполненный в виде пучка прутков из материала токоподводящей шины, размещенных в электроконтактных пробках, проходящих через отверстие пластины и жестко прикрепленных к наружной поверхности пластины с помощью шайбы.

Недостатком данного устройства является низкая механическая надежность при возможных относительных смещениях графитового электрода и металлической токоподводящей шины (температурная деформация, смещения при монтаже и др.), а также то, что при передаче тока через стальную пластину происходит утечка тока при переходе тока в анодный блок.

Технический результат направлен на устранение недостатков прототипа и на обеспечение равномерной передачи тока к анодному блоку, на снижение потерь электроэнергии при электролизе и на повышение срока службы контактного узла и всего электролизера в целом.

Технический результат достигается тем, что предложено устройство для подвода тока к электролизерам с нижним вводом анодов для получения магния, включающее анодный блок из углеродсодержащего материала и токоподводящую шину в виде стальной пластины, соединенные между собой электропроводником из прутков, установленных с одной стороны в электроконтактную пробку, а с другой стороны пропущенных через отверстие пластины и жестко закрепленных на наружной поверхности пластины с помощью шайбы, новым является то, что в пластине и в анодном блоке выполнены отверстия равного диаметра, размещенные вплотную напротив друг друга, выводы прутков жестко скреплены между собой и с шайбой, внутренний диаметр которой больше суммарного размера диаметра прутков, шайба выполнена с проточкой, установлена в отверстии пластины с зазором и приварена по боковой поверхности к пластине.

Кроме того, отверстия в анодном блоке выполнены в торце.

Кроме того, отверстия в анодном блоке выполнены сбоку.

Кроме того, пластина прикреплена к анодному блоку снизу.

Кроме того, пластина прикреплена к анодному блоку сбоку с двух сторон.

Кроме того, отношение ширины отверстия в анодном блоке к глубине отверстия равно 1:(1-1,8).

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве для подвода тока к электролизеру с нижним вводом анодов для получения магния, изложенных в пунктах формулы изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна"

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. В результате поиска не было обнаружено новых источников, и заявленные объекты не вытекают явным образом для специалиста, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень"

На фиг.1 показано устройство для подвода тока к электролизерам с нижним вводом анодов для получения магния, на фиг.2 - вид сбоку крепления к анодному блоку пластины. Устройство включает анодный блок 1 из углеродсодержащего материала с отверстиями 2, стальную пластину 3 с отверстиями 4, соединенные между собой электропроводником из прутков 5, установленных с одной стороны в электроконтактную пробку 6, а с другой стороны пропущенныхо через отверстие пластины и жестко закрепленных на наружной поверхности пластины с помощью шайбы 7 с проточкой 8, установленной с зазором 9 в отверстие пластины, отверстия выполнены равного диаметра, размещенные вплотную напротив друг друга, выводы прутков жестко скреплены между собой и с шайбой. При этом отверстия на анодном блоке выполнены в торце или сбоку при отношении ширины отверстия в анодном блоке к глубине отверстия, равном 1:(1-1,8), пластина прикреплена к блоку снизу или сбоку с двух сторон.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно готовят путем сверления отверстия 2 на анодном блоке 1 из углеродсодержащего материала сбоку или снизу торца при отношении ширины отверстия в анодном блоке к глубине отверстия, равном 1:(1-1,8). Затем в стальной пластине 3 готовят отверстия 4 при отношении ширины отверстия к глубине отверстия, равном 1:(1-1,8) Анодный блок разогревают до температуры 1800°С с помощью дуготрона и в отверстие 2 анодного блока 1 заливают электроконтактую пробку 5 из сплава стали и устанавливают пучки стальных стержней 6. На торец анодного блока 1 накладывают вплотную стальную пластину 3 с теми же местами расположения отверстий, что и в анодном блоке. Через отверстия 4 пластины и шайбу 7 пропускают прутки 6 и при помощи полуавтоматической сварки скрепляют между собой и приваривают к шайбе 7. Шайба, внутренний диаметр которой больше суммарного размера диаметра стержней, снабжена проточкой 8, которая установлена в отверстие 4 с зазором 9 стальной пластины и приварена к пластине полуавтоматической сваркой. Готовое устройство устанавливают на подину и производят монтаж электролизера для получения магния.

Электролизер работает следующим образом. Сырье - безводный карналлит с содержанием хлорида магния 48-50% в виде расплава загружают в сборную ячейку, откуда оно через переточные окна в перегородке поступает в электролитические отделения. Режим работы электролизера при температуре электролита 670-720°С и плотности тока 0,2-0,3 А/см². При прохождении постоянного тока через электроды расплавленное сырье разлагается, при этом на аноде выделяется хлор, а на катоде - магний. Магний через окна выносится в сборную ячейку, откуда его вакуум-ковшом выгружают и направляют потребителю.

Таким образом, предложенная конструкция устройства для подвода тока к электролизеру с нижним вводом анодов для получения магния позволяет снизить потери электроэнергии за счет уменьшения переходного электрического сопротивления анодный брус - токоподвод более чем в 2 раза, уменьшить трудозатраты на изготовление узла, увеличить стойкость анодных брусьев и тем самым повысить срок службы электролизера в целом.