анодное устройство алюминиевого электролизера с верхним токоподводом

Формула изобретения

1. Анодное устройство алюминиевого электролизера, с верхним токоподводом, включающее угольный анод, анодные штыри, состоящие из цилиндрической и конической частей, отличающееся тем, что в средней части угольного анода установлены анодные штыри с большим диаметром цилиндрической части, чем диаметр цилиндрической части анодных штырей во внешних рядах и торцах угольного анода вида в плане.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в средней части угольного анода установлены анодные штыри с диаметром цилиндрической части в 1,1-1,5 раза больше диаметра анодных штырей, установленных во внешних рядах и торцах угольного анода вида в плане.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия, а именно к конструкциям анодных штырей в анодных устройствах алюминиевых электролизеров с верхним токоподводом.

Известно анодное устройство алюминиевого электролизера с верхним токоподводом, включающее угольный анод, анодные штыри, расположенные на двух горизонтах и служащие для подвески угольного анода и подвода тока к нему (Справочник металлурга. Производство алюминия и сплавов на его основе. Гринберг И.С, Громов Б.С., Веселков В.В., Рагозин Л.В., Школьников P.M., Громов Б.С., Зельберг Б.И., Черных А.Е., С-Пб., МАНЭБ, 2005, с.107-109).

Недостатком такого устройства является резкое повышение напряжения в угольном аноде и ухудшение равномерности токораспределения после перестановки анодных штырей на более высокий горизонт, что затрудняет повышение анодной плотности тока в угольном аноде, обеспечивающей увеличение выхода по току.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является анодное устройство алюминиевого электролизера с верхним токоподводом, включающее угольный анод, анодные штыри, диаметр которых увеличен, для улучшения качества вторичного анода (Производство алюминия. Тереньтьев В.Г., Школьников P.M., Гринберг И.С., Черных А.Е., Зельберг Б.И., Чалых В.И, Иркутск, МАНЭБ, 2001, с.134-137).

Недостатком устройства-прототипа является увеличение термической напряженности и образование трещин на периферии угольного анода при повышении плотности тока.

В основу изобретения поставлена задача разработки анодного устройства, конструкция которого обеспечивала бы увеличение выхода по току.

Технический результат заключается в уменьшении вероятности растрескивания угольного анода за счет уменьшения напряжений, возникающих вследствие различия термического расширения анодных штырей и угольного анода при повышении плотности тока.

Достижение вышеуказанного технического результата при повышении плотности тока обеспечивается тем, что в анодном устройстве алюминиевого электролизера с верхним токоподводом, включающем угольный анод, анодные штыри, состоящие из цилиндрической и конической частей, согласно предлагаемому изобретению в средней части угольного анода установлены анодные штыри с цилиндрической частью большего диаметра, чем во внешних рядах и торцах в плане угольного анода.

Изобретение дополняет частный отличительный признак, направленный также на решение поставленной задачи.

В средней части угольного анода установлены анодные штыри с диаметром цилиндрической части в 1,1-1,5 раза больше диаметра анодных штырей, установленных во внешних рядах и торцах в плане угольного анода.

По отношению к прототипу у предлагаемого устройства имеются следующие отличия.

В средней части угольного анода алюминиевого электролизера установлены анодные штыри с диаметром цилиндрической части в 1,1-1,5 раза больше диаметра анодных штырей, установленных во внешних рядах и торцах в плане анода.

При установке анодных штырей большего диаметра только в средней части угольного анода обеспечивается снижение падения напряжения в угольном аноде, снижается термическая напряженность угольного анода, улучшается качество вторичного анода без ухудшения состояния угольного анода на периферии и в торцах.

Установка анодных штырей в средней части угольного анода диаметром менее чем в 1,1 раза от диаметра анодных штырей, установленных во внешних рядах и торцах в плане анода, не обеспечивает снижение термической напряженности и трещинообразования угольного анода при повышении силы тока.

Установка анодных штырей в средней части угольного анода диаметром более чем в 1,5 раза от диаметра анодных штырей, установленных во внешних рядах и торцах в плане угольного анода, приводит к увеличению термической напряженности и трещинообразованию угольного анода при повышении силы тока.

Анализ, проведенный заявителем, показал, что совокупность признаков является новой, а само устройство удовлетворяют условию изобретательского уровня ввиду новизны причинно-следственной связи «отличительные признаки - технический результат».

Устройство поясняется чертежом, где 1 - анодные штыри, установленные в средней части угольного анода, 2 - анодные штыри, установленные во внешних рядах и торцах в плане угольного анода.

Пример

В угольном аноде прототипа установлены штыри с диаметром цилиндрической части - 138 мм.

Проведенные испытания использования анодных штырей большего диаметра в средней части угольного анода подтвердили эффективность предлагаемого технического решения и выбранного соотношения диаметров анодных штырей.

Как видно из таблицы, при использовании заявляемого анодного устройства выход по току увеличивается до 88%.

Таблица
Соотношение диаметров в середине анода относительно внешних рядов и торцов	1,07	1,1	1,23	1,45	1,5	1,0 (прототип)
Токовая нагрузка на периферию анода, %	48,0	47,7	46,3	45,0	43,4	48,4
Технологические нарушения, случаев	17	8	0	5	22	19
Выход по току, %	85,0	87,2	88,8	88,0	88,0	84,8
Съем пены, кг/т	42,0	40,2	38	39,0	44,1	41,4
Температура КПК, °С	153,0	151,3	150,2	152,0	155,4	152,6
Уровень КПК, см	32,3	34,5	35,8	33,6	30,0	32,4