способ установки обожженных анодов в электролизере для производства алюминия с вертикальным токоподводом

Формула изобретения

1. Способ установки обожженных анодов в электролизере для производства алюминия с вертикальным токоподводом, включающий установку токоподводящих штырей в анод, составленный из обожженных угольных блоков, их перестановку по мере расходования анода при электролизе и наращивание анода путем приклеивания нового угольного блока к блоку, установленному в электролизере, отличающийся тем, что установку токоподводящих штырей в анод осуществляют вертикально на двух и более горизонтах анода, составленного из склеенных между собой по горизонтальным и вертикальной плоскостям обожженных угольных блоков со смещением верхних поверхностей блоков друг от друга в вертикальной плоскости, а наращивание анода проводят поочередной установкой с левой и правой сторон анода обожженных угольных блоков Г-образного сечения, склеиваемых между собой по их смежным границам.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при перестановке токоподводящих штырей их извлекают из нижнего блока и вклеивают во вновь установленный блок.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия из криолитоглиноземного расплава.

Известен способ установки анодов в электролизере для производства алюминия, в котором нижние спеченные (обожженные) и верхние прессованные (необожженные) угольные аноды склеивают угольной пастой (анодной массой Содерберга) по вертикали и горизонтали в монолитный анод (US, патент №2937980, С25С 3/12; Н05В 7/09; С25С 3/00; Н05В 7/00, опубл. 24.05.1960). Токоподводящие стержни, запеченные в полуотверстиях смежных поверхностей анодов с помощью угольной пасты, переставляют по мере сгорания анода так, что их нижняя часть всегда остается в спеченной части анода. Наращивание анода проводят установкой новых необожженных анодных блоков на слой анодной массы, помещенной на поверхность уже обожженных блоков.

Известный способ позволяет обеспечить равномерное распределение тока в монолитном (клееном) аноде, что повышает МГД-устойчивость электролизера, дает возможность уменьшить расстояние между анодом и катодом и за счет этого снизить расход электроэнергии. Однако, поскольку обжиг верхних анодов происходит при температуре ниже температуры электролиза (около 950°С), удельное электросопротивление и реакционная способность в токе СО₂ их будут выше примерно на 16% по сравнению с анодами, обожженными в печах обжига при температуре 1150°С. Это приведет к пропорциональному увеличению расхода электроэнергии и угольных анодов. Кроме того, поскольку коксование верхних анодов происходит в помещении серии электролиза, для нейтрализации выделяющихся газов коксования, содержащих в том числе канцерогенные соединения, потребуется устройство укрытий и оборудования для очистки газов, что повлечет за собой удорожание стоимости завода.

Наиболее близким к заявленному способу является способ установки анодов в электролизере для производства алюминия, по которому обожженные (угольные) аноды наращивают посредством склеивания верхних (новых) блоков с нижними (установленными в электролизере) по горизонтальной плоскости. (В.А.Scholemann, S.Wilkening. Reduction Cell with Continuous Prebaked Anodes-a New Approuch. Light Metalls, 2001, pp 167-172.) Подвод тока от анодной шины к аноду в известном способе осуществляется через горизонтальные токоподводящие стержни (штыри), запеченные в торцевых поверхностях анода. По мере сгорания и опускания анода анодные спуски отсоединяются от штырей нижнего горизонта и подсоединяются к штырям верхнего горизонта (вновь выставленного анодного блока). Отключенные штыри нижнего горизонта извлекаются из анода.

Такой способ позволяет исключить операции монтажа анодов и демонтажа огарков; извлечения, транспорта и переработки огарков, что позволяет сократить капитальные вложения в строительство завода, а также эксплуатационные затраты на производство алюминия за счет исключения перечисленных выше операций, а также за счет стабилизации теплового баланса электролизера, обусловленной исключением операции замены анодов.

Однако недостатком данного способа установки анодов является то, что поскольку ток к аноду подводится с его торцов, такой способ может быть применен только для электролизеров с боковым токоподводом средней мощности с шириной анода не более 2,5 м и силой тока менее 130 кА. При таком способе при раскручивании и извлечении штырей из нижнего блока механическая нагрузка передается на клееное межблочное соединение, инициируя его разрыв и падение нижнего блока в расплав. Извлечение оторвавшегося блока сопровождается затратами ручного труда.

В основу изобретения положена задача, заключающаяся в разработке способа установки анодов, обеспечивающего непрерывную эксплуатацию наращиваемых обожженных анодов в электролизере с вертикальным подводом тока и уменьшение вероятности обрыва блоков при осуществлении процесса их наращивания, что позволит снизить затраты ручного труда.

Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что в способе установки обожженных анодов в электролизере для производства алюминия с вертикальным токоподводом, включающем установку токоподводящих штырей в анод, их перестановку по мере расходования анода при электролизе и наращивание анода путем приклеивания нового угольного блока к блоку, установленному в электролизере, установку токоподводящих штырей в анод осуществляют вертикально на двух и более горизонтах анода, составленного из обожженных угольных блоков, склеенных между собой по горизонтальным и вертикальной плоскостям со смещением верхней поверхности блоков друг от друга в вертикальной плоскости, а наращивание анода проводят поочередной установкой с левой и правой сторон анода обожженных угольных блоков Г-образного сечения, склеиваемых между собой по их смежным границам.

При перестановке токоподводящих штырей их извлекают из нижнего блока и вклеивают во вновь установленный блок.

Вертикальная установка токоподводящих штырей в анод и формирование обожженных анодов из отдельных блоков Г-образного сечения, склеиваемых по одной вертикальной и двум горизонтальным плоскостям, позволяет обеспечить непрерывное ведение процесса без замены анодов и переработки огарков, поочередно наращивая анодные блоки сверху по мере их сгорания снизу. При этом обеспечивается увеличение площади склеиваемой поверхности и уменьшается вероятность обрыва нижнего блока после установки на него верхнего блока. Это позволяет снизить затраты ручного труда.

При таком способе сохраняются все преимущества технологии обожженных анодов (высокая электропроводность и низкая реакционная способность, отсутствие выбросов в окружающую среду газов коксования) и главное преимущество технологии Содерберга - непрерывность процесса.

Кроме того, при использовании предложенного способа появляется возможность использовать двухрядное расположение анодов (для электролизеров Содерберга и электролизеров с обожженными анодами большой мощности).

Сущность изобретения поясняется следующими чертежами. На фиг.1 показан электролизер для производства алюминия с вертикальным токоподводом, поперечный разрез; на фиг.2 - то же, продольный разрез.

Электролизер для производства алюминия содержит угольные аноды 1, подвешенные на токоподводящих стержнях 2 и состоящие из отдельных блоков 3 Г-образного сечения, склеенных по вертикальной и горизонтальным плоскостям. При дожигании нижнего блока анода до толщины, при которой возможно растворение установленных в него токоподводящих стержней (10-15 см), последние извлекаются из гнезда нижнего блока. Поверхность блока очищается от просыпей глинозема и на нее устанавливается и приклеивается снизу и сверху по горизонтали и сбоку по вертикали с соседним блоком данного анода новый блок, в который вклеиваются извлеченные штыри нижнего горизонта. В дальнейшем цикл наращивания анодов и перестановки токоподводящих штырей повторяется. При этом обеспечивается увеличение площади склеиваемой поверхности и уменьшается вероятность обрыва нижнего блока после установки на него верхнего блока, что позволяет снизить затраты ручного труда.

Предлагаемый способ позволяет исключить операции замены анодов и переработки анодных огарков (ликвидировать участки монтажа и демонтажа анодов и переработки огарков), а также использовать оборудование и инфраструктуру алюминиевого завода с технологией Содерберга для перевода на непрерывные обожженные аноды и решения экологических проблем технологии Содерберга.