RU2190702C1

RU2190702C1 - Device for automated feed of electrolyzers with upper current lead

Info

Publication number: RU2190702C1
Application number: RU2001119125A
Authority: RU
Inventors: Е.П. Концур; А.М. Горлов
Original assignee: Закрытое акционерное общество "ТоксСофт"
Priority date: 2001-07-12
Filing date: 2001-07-12
Publication date: 2002-10-10

Abstract

FIELD: non-ferrous metallurgy, winning of aluminum by electrolysis from cryolite-alumina melts. SUBSTANCE: device can be used for automated feed of electrolyzers with upper current lead with alumina and correction additives. Proposed device has hopper for alumina, feeder with drift whose axis is positioned at angle α with regard to vertical wall of anode in direction from cathode enclosure towards anode. Axis of drift is located at angle α equal to 18-30 degrees to vertical wall of anode. Relationship of distance C from crossing point of axis and surface of melt to distance D between internal surfaces of cathode unit and anode at moment of electrolyzer is put into service is from 0.07 to 0.12. EFFECT: efficient dissolution of metallurgical alumina of any quality, its total assimilation by electrolyte melt, lowered consumption of compressed air thanks to reduction of number of cycles by drift, diminished labor input to operation of alumina loading into hoppers of automated alumina feed. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к получению алюминия электролизом из криолит-глиноземных расплавов и может быть использовано при автоматизированном питании глиноземом и корректирующими добавками электролизеров с верхним токоподводом. The invention relates to non-ferrous metallurgy, and in particular to the production of aluminum by electrolysis from cryolite-alumina melts and can be used for automated feeding with alumina and corrective additives of electrolyzers with top current lead.

В современных условиях, с внедрением мощных систем автоматизированного управления процессом электролиза, актуальным становится конструирование соответствующих по техническому уровню устройств автоматизированного питания электролизеров глиноземом (АПГ). Эти устройства позволяют обеспечить подачу глинозема в электролит в количествах, необходимых для получения максимальных технико-экономических показателей процесса, с исключением обработок сторон электролизеров специальной техникой для загрузки глинозема анодами (RU 2121529 C1, C 25 C 3/14, 10.11.1998). Этот способ позволяет реализовать полностью автоматизированное питание электролизеров с обожженными анодами (ОА) за счет экономичной подачи глинозема дозами 0,05-0,35 кг. При этом, используя обычные металлургические (мучнистые) глиноземы, соответствующие требованиям ГОСТ Р50151-92, можно получать результат не хуже, чем с дорогостоящими "песочными" глиноземами. Однако на электролизерах с верхним токоподводом (ВТ) дозы обычного (мучнистого) глинозема, близкие по величине к 0,35 кг, иногда вызывают накопление осадков на подине. Это происходит из-за конструктивных особенностей электролизеров ВТ, имеющих широкий анод, малые для АПГ уровни электролита и специфический характер циркуляции расплава. Технически наиболее сложно оснастить системой АПГ электролизеры ВТ из-за их конструктивных особенностей. In modern conditions, with the introduction of powerful systems for automated control of the electrolysis process, it becomes relevant to design the appropriate technical level devices for the automated feeding of electrolysis cells with alumina (APG). These devices make it possible to ensure the supply of alumina to the electrolyte in the amounts necessary to obtain the maximum technical and economic indicators of the process, with the exception of the processing of the sides of the electrolytic cells with special equipment for loading alumina with anodes (RU 2121529 C1, C 25 C 3/14, 10.11.1998). This method allows you to implement a fully automated power supply of electrolytic cells with baked anodes (OA) due to the economical supply of alumina in doses of 0.05-0.35 kg. At the same time, using conventional metallurgical (mealy) alumina that meets the requirements of GOST R50151-92, you can get the result no worse than with expensive "sand" alumina. However, in electrolyzers with a top current lead (BT), doses of ordinary (powdery) alumina, close to 0.35 kg, sometimes cause an accumulation of precipitation on the bottom. This is due to the design features of BT electrolyzers having a wide anode, low electrolyte levels for the APG and the specific nature of the melt circulation. Technically, it is most difficult to equip BT electrolyzers with the APG system because of their design features.

Известны электролизеры ВТ с самообжигающимися анодами (RU 2147047 C1, C 25 C 3/14, 27.03.2000). В изобретении предлагается выполнить специальные выемки в анодных кожухах по торцам электролизеров, пробивать отверстия в корке под нижним краем секций газосборного колокола пробойниками с углом наклона 5-45^o к горизонтали, а питание глиноземом производить в 4-х точках - порциями по 2-4 кг.Known electrolytic cells with self-baking anodes (RU 2147047 C1, C 25 C 3/14, 03/27/2000). The invention proposes to make special notches in the anode casings along the ends of the electrolyzers, punch holes in the crust under the lower edge of the gas collection bell sections with punches with an inclination angle of 5-45 ^o to the horizontal, and feed alumina at 4 points - in portions of 2-4 kg .

Однако этому электролизеру свойственны недостатки, обусловленные рядом причин. Так, выполнение отверстий под колоколом приводит к появлению дополнительного источника загрязнения окружающей среды. Возможность полной автоматизации питания электролизера дозами, составляющими 0,1-0,25% от общей массы электролита, затруднена, поскольку глинозем в таких количествах не может раствориться в точках подачи. Переделка анодных кожухов, переформирование анодов для организации в них выемок под питатели и пробойники весьма трудоемка и требует отключения электролизеров. Кроме того, пневмопробойники, установленные по торцам электролизеров, оказываются в невыгодных температурных условиях эксплуатации и неудобны в обслуживании, также не представляется возможной регламентная обработка торцов электролизеров с требуемым качеством. However, this electrolyzer has disadvantages due to a number of reasons. So, making holes under the bell leads to the emergence of an additional source of environmental pollution. The ability to fully automate the power supply of the electrolyzer in doses of 0.1-0.25% of the total mass of the electrolyte is difficult, since alumina in such quantities cannot dissolve at the feed points. Alteration of the anode casings, the reformation of the anodes to organize recesses for feeders and punches in them is very laborious and requires disconnecting the electrolytic cells. In addition, pneumatic punch installed at the ends of the electrolytic cells, are in unfavorable temperature operating conditions and inconvenient to maintain, it is also not possible routine processing of the ends of the electrolytic cells with the required quality.

Известен также электролизер ВТ для получения алюминия (RU 2113551 С1, С 25 С 3/14, 20.06.1998) - ближайший аналог. Пробойники АПГ установлены под углом 5-18^o к вертикальной стенке анода, а ось пробойника, имеющего круглое или прямоугольное сечение, пересекается с поверхностью расплава в точке, расстояние от которой до анода с расстоянием "борт-анод" составляет отношение 0,33-0,12. В изобретении не ставится задача достичь полностью автоматизированного управления концентрацией электролизера ВТ, поскольку, как следует из описания, дозы глинозема имеют массу более 1 кг. Эти дозы закрывают и замораживают отверстие в корке и каждая из них требует проталкивания пробойником, а кроме того, вызывают переохлаждение локального объема электролита, его перенасыщение и поэтому растворяются лишь частично. Остальной глинозем в виде шлама осаждается на подине электролизера, накапливаясь в зонах точек питания и под анодом. Этот глиноземный осадок ухудшает работу электролизера, вплоть до расстройства технологии.The BT electrolyzer for producing aluminum is also known (RU 2113551 C1, C 25 C 3/14, 06/20/1998) - the closest analogue. APG piercers are installed at an angle of 5-18 ^o to the vertical wall of the anode, and the axis of the piercer, having a circular or rectangular cross section, intersects with the surface of the melt at a point the distance from which to the anode with the board-anode distance is 0.33-0 ,12. The invention does not set the task of achieving fully automated control of the concentration of the BT electrolyzer, since, as follows from the description, alumina doses have a mass of more than 1 kg. These doses close and freeze the hole in the crust and each of them requires pushing through the punch, and in addition, they cause supercooling of the local volume of the electrolyte, its supersaturation and therefore dissolve only partially. The rest of the alumina in the form of sludge is deposited on the bottom of the electrolyzer, accumulating in the zones of power points and under the anode. This alumina precipitate degrades the operation of the cell, up to the breakdown of technology.

Задачей изобретения является оптимизация конструктивных признаков устройства автоматизированного питания электролизеров с верхним токоподводом, а технический результат состоит в эффективном растворении металлургического глинозема любого качества, полном его усвоение расплавом электролита. Дополнительный технический результат состоит в снижении расхода сжатого воздуха за счет уменьшения частоты циклов пробойников и трудозатрат на операцию загрузки глинозема в бункера АПГ. The objective of the invention is to optimize the design features of the device for the automated power supply of electrolyzers with top current lead, and the technical result consists in the effective dissolution of metallurgical alumina of any quality, its complete assimilation by the molten electrolyte. An additional technical result is to reduce the consumption of compressed air by reducing the frequency of the cycles of punch and labor costs for the operation of loading alumina in the hopper of the APG.

Технический результат достигается тем, что устройство автоматизированного питания глиноземом алюминиевых электролизеров с верхним токоподводом, содержащих анод с анодным кожухом, катодный узел с катодным кожухом включает бункер для глинозема, питатель с пробойником, ось которого расположена под углом α к вертикальной стенке анода в направлении от катодного кожуха к аноду, средства крепления бункера для глинозема и питателя с пробойником. The technical result is achieved by the fact that the device for automated alumina feeding of aluminum electrolyzers with a top current lead containing an anode with an anode casing, the cathode assembly with a cathode casing includes an alumina hopper, a feeder with a punch whose axis is located at an angle α to the vertical wall of the anode from the cathode casing to the anode, means of fastening the hopper for alumina and feeder with a punch.

Ось упомянутого пробойника расположена под углом α от 18 до 30^o к вертикальной стенке анода, а отношение расстояния С от точки пересечения упомянутой оси с поверхностью расплава к расстоянию D между внутренними поверхностями катодного узла и анода электролизера на момент ввода электролизера в эксплуатацию С/D составляет от 0,07 до 0,12.The axis of the said punch is located at an angle α from 18 to 30 ^o to the vertical wall of the anode, and the ratio of the distance C from the point of intersection of the mentioned axis with the melt surface to the distance D between the inner surfaces of the cathode assembly and the anode of the cell at the time of putting the cell into operation C / D is from 0.07 to 0.12.

Устройство может характеризоваться тем, что бункер для глинозема имеет по меньшей мере одну боковую стенку, размещенную под углом β к вертикали в плоскости, параллельной упомянутой вертикальной стенке анода, при этом питатель с пробойником установлен на упомянутой боковой стенке. The device may be characterized in that the alumina hopper has at least one side wall placed at an angle β to a vertical in a plane parallel to said vertical wall of the anode, and the feeder with a punch is mounted on said side wall.

Устройство может характеризоваться, кроме того, тем, что величина угла β составляет 10-45^o, а питатель формирует дозы глинозема величиной 0,05-0,12 кг.The device can be characterized, in addition, by the fact that the angle β is 10-45 ^o , and the feeder generates doses of alumina in the amount of 0.05-0.12 kg.

В основе изобретения лежат следующие предпосылки и полученные авторами экспериментальные данные. The invention is based on the following premises and the experimental data obtained by the authors.

Как известно, скорость получения однородных растворов зависит от скорости движения растворителя. Схема циркуляции расплава в пространстве "борт-анод" электролизеров также известна. Скорость и направление движения расплаву электролита задают анодные газы. Максимальную скорость (до 440 мм/сек) электролит развивает на кромке анода, в этой же зоне наблюдается и наивысшая температура. Поток верхнего слоя электролита направлен от анода к борту электролизера (см. , например, Бегунов А.И. и др. "Гидродинамика и явления переноса в двухфазных дисперсных системах". Иркутск, 1977 г., с. 43-49). Возле борта электролизера поток электролита направляется вниз, а вблизи границы с металлом поворачивает обратно к аноду. В пространстве между анодом и металлом со скоростями около 200 мм/сек навстречу друг другу движутся два потока (Кевин Фрезер и др., "Процессы тепло- и массопереноса в электролизере Эру-Xoллa", "Легкие Металлы", 1990). As you know, the speed of obtaining homogeneous solutions depends on the speed of movement of the solvent. The melt circulation pattern in the board-anode space of electrolyzers is also known. The speed and direction of motion of the molten electrolyte set the anode gases. The maximum speed (up to 440 mm / s) the electrolyte develops on the edge of the anode, the highest temperature is observed in the same zone. The flow of the upper layer of the electrolyte is directed from the anode to the side of the electrolyzer (see, for example, Begunov A.I. et al. "Hydrodynamics and transport phenomena in two-phase dispersed systems", Irkutsk, 1977, pp. 43-49). Near the side of the cell, the electrolyte flow is directed downward, and near the border with the metal it turns back to the anode. In the space between the anode and the metal with speeds of about 200 mm / s, two flows are moving towards each other (Kevin Fraser et al., “Heat and Mass Transfer Processes in the Eru-Hall Electrolyzer,” “Light Metals”, 1990).

Из анализа вышеописанного процесса циркуляции электролита следует, что дозы глинозема необходимо подавать как можно ближе к стенке анода в месте соприкосновения ее с расплавом, поскольку в этой зоне максимальные скорость и температура электролита. Кроме того, частицы глинозема, увлекаемые потоком, растворяясь по пути, пройдут максимальное расстояние до границы с металлом и глинозем будет усвоен в максимальной степени. From an analysis of the above electrolyte circulation process, it follows that alumina doses must be supplied as close to the anode wall as possible when it is in contact with the melt, since the maximum speed and temperature of the electrolyte are in this zone. In addition, alumina particles carried away by the flow, dissolving along the path, will go the maximum distance to the border with the metal and the alumina will be absorbed to the maximum extent.

Визуальное наблюдение за поведением доз "мучнистого" глинозема массой 0,15-0,25 кг, на открытой поверхности электролита электролизера ВТ показывает, что они "исчезают" через 9-13 секунд контакта с чистым расплавом. Если длительное время подавать такие дозы в ту же точку и с таким же интервалом, под этим местом на подине электролизера появляется слой глиноземного осадка, причем содержание корунда в нем в 2-4 раза выше, чем в исходном глиноземе. Из этого следует, что в осадок выпадает "вторичный" глинозем, уже растворившийся в электролите, но концентрация его в месте растворения еще слишком высока и отдача доз с такой частотой еще вызывает местное перенасыщение раствора. Увеличив интервал между такими же дозами до 15 секунд, получают нормальное полное растворение глинозема и устанавливают эту частоту подач, как максимально допустимую. Visual observation of the behavior of doses of "powdery" alumina weighing 0.15-0.25 kg on the open surface of the electrolyte BT electrolysis shows that they "disappear" after 9-13 seconds of contact with a clean melt. If such doses are applied for a long time to the same point and at the same interval, under this place on the bottom of the electrolyzer appears a layer of alumina sludge, and the corundum content in it is 2-4 times higher than in the original alumina. From this it follows that "secondary" alumina, already dissolved in the electrolyte, precipitates, but its concentration at the dissolution site is still too high and dose return at this frequency still causes local solution supersaturation. By increasing the interval between the same doses to 15 seconds, a normal complete dissolution of alumina is obtained and this feed frequency is set as the maximum allowable.

Для указанной частоты произведем расчет минимальной величины дозы "мучнистого" глинозема с низкой растворимостью, которая позволит поддерживать заданную концентрацию при высокой производительности электролизеров. For the indicated frequency, we will calculate the minimum dose of “powdery” alumina with low solubility, which will allow us to maintain a given concentration at a high productivity of electrolyzers.

1. Электролизер ВТ на силу тока 130 кА работает с выходом по току 92%, оснащен 4-х точечным АПГ, 5% глинозема поступает с корки, остальные 95% подает система АПГ с максимально допустимой частотой (1 дозу за 15 секунд). 1. A VT electrolyzer with a current strength of 130 kA operates with a current output of 92%, is equipped with 4-point APG, 5% of alumina comes from the crust, the remaining 95% is supplied by the APG system with the maximum permissible frequency (1 dose in 15 seconds).

На электролизер из одного дозатора АПГ требуется подать: 0,336•130•0,92•1,90•0,95: 4 = 18.1338 кг в час глинозема. Величина дозы, для обеспечения питания: 18,1338:60:4 = 0,0756 кг. It is required to supply to the electrolyzer from one APG batcher: 0.336 • 130 • 0.92 • 1.90 • 0.95: 4 = 18.1338 kg per hour of alumina. The size of the dose to provide nutrition: 18.1338: 60: 4 = 0.0756 kg.

2. Электролизер ВТ на силу тока 156 кА работает с выходом по току 92%, оснащен 6-ти точечным АПГ, 15% глинозема поступает с корки, а остальные 85% подает АПГ с максимально допустимой частотой. Величина дозы, для обеспечения питания: 0,336•156•0,92•1,90•0,85:6:60:4 = 0,0541 кг. 2. The VT electrolyzer for a current of 156 kA operates with a current output of 92%, is equipped with a 6-point APG, 15% of the alumina comes from the crust, and the remaining 85% is supplied by the APG with the maximum permissible frequency. The size of the dose, to ensure nutrition: 0.336 • 156 • 0.92 • 1.90 • 0.85: 6: 60: 4 = 0.0541 kg.

В расчете участвуют электрохимический эквивалент алюминия - 0,336 кг/КА•час, и потребность в глиноземе для получения алюминия - 1,9 кг/кг А1. Количество глинозема, поступающего с корки (5-15%) при отсутствии обработок электролизера, определено из практики электролиза с АПГ. The calculation involves the electrochemical equivalent of aluminum - 0.336 kg / KA • hour, and the need for alumina to produce aluminum - 1.9 kg / kg A1. The amount of alumina coming from the crust (5-15%) in the absence of electrolyzer treatments is determined from the practice of electrolysis with APG.

Таким образом, минимальное значение рекомендуемой величины дозы составляет 0,05 кг, а максимальное - 0,15 кг. Последнее определяется большими отклонениями в качественных показателях мучнистых глиноземов и частого загрязнения поверхности электролита на периферии электролизеров ВТ угольной пеной. Thus, the minimum value of the recommended dose is 0.05 kg, and the maximum is 0.15 kg. The latter is determined by large deviations in the quality indicators of powdery alumina and frequent contamination of the electrolyte surface on the periphery of VT electrolyzers with coal foam.

Существо изобретения поясняется на чертежах, где:
на фиг. 1 представлено устройство автоматизированного питания электролизера ВТ - разрез в поперечной плоскости,
на фиг. 2 - то же, что на фиг. 1, разрез в продольной плоскости.The invention is illustrated in the drawings, where:
in FIG. 1 shows a device for automated power supply of a VT electrolyzer - a section in the transverse plane,
in FIG. 2 is the same as in FIG. 1, a section in the longitudinal plane.

Электролизер содержит анод 10, анодный кожух 12, катодный узел 14. Между анодом 10 и катодным узлом 14 на фигурах показан расплав 16 электролита и продукт электролиза - алюминий 18. The cell contains an anode 10, an anode casing 12, a cathode assembly 14. Between the anode 10 and the cathode assembly 14, the figures show the electrolyte melt 16 and the electrolysis product — aluminum 18.

На анодном кожухе 12 закреплен бункер 20 для глинозема. Бункер 20 имеет боковую стенку 22, размещенную под углом β к вертикали в плоскости, параллельной упомянутой вертикальной стенке анода 10 (анодного кожуха 12). К этой боковой стенке 22 прикреплен пневмоцилиндр 24 с пробойником 26, ось которого 28 размещена под углом α от 18 до 30^o к вертикальной стенке анода в направлении от катода 14 (катодный кожух не показан) к аноду 10 и под углом β=10-45^o. Точка пересечения оси 28 с поверхностью расплава 16 электролита отнесена от вертикальной стенки анода на расстояние С. Расстояние между внутренними поверхностями катодного узла 14 и анода 10 электролизера составляет величину D (отраслевой термин - расстояние "борт-анод"). Величина отношения С/D должна находиться в диапазоне от 0,07 до 0,12.On the anode casing 12 is mounted a hopper 20 for alumina. The hopper 20 has a side wall 22 placed at an angle β to the vertical in a plane parallel to the vertical wall of the anode 10 (anode casing 12). A pneumatic cylinder 24 is attached to this side wall 22 with a punch 26, the axis of which 28 is placed at an angle α from 18 to 30 ^° to the vertical wall of the anode in the direction from the cathode 14 (cathode casing is not shown) to the anode 10 and at an angle β = 10-45 ^o . The intersection point of the axis 28 with the surface of the melt 16 of the electrolyte is spaced from the vertical wall of the anode by a distance C. The distance between the inner surfaces of the cathode assembly 14 and the anode 10 of the electrolyzer is D (the industry term is the “board-anode” distance). The value of the C / D ratio should be in the range from 0.07 to 0.12.

Анодный кожух 12 имеет продольные 30 и поперечные 32 элементы жесткости. Навешивание газосборного колокола (не показан) осуществляется на продольный элемент 30, выполненный в форме уголкового профиля 34. Для пояснения принципа функционирования устройства показаны линии 36 циркуляции электролита и скругление 38 в нижней части анода 10. The anode casing 12 has longitudinal 30 and transverse 32 stiffeners. The gas collection bell (not shown) is mounted on a longitudinal element 30 made in the form of a corner profile 34. To explain the principle of the device’s operation, electrolyte circulation lines 36 and a rounding 38 in the lower part of the anode 10 are shown.

Выбор места подачи глинозема на периферии электролизера ВТ, согласно изобретению, позволяет максимально использовать существующую конструкцию анодного кожуха без отключения электролизеров. Анодный кожух имеет жесткую конструкцию с внешними ребрами и шпангоутами, а внизу (на расстоянии 0,35-0,45 м от расплава) содержит уголковый пояс, который, кроме повышения прочности, предназначен для крепления на нем секций газосборного колокола. Направляя пробойник вертикально вниз, можно пробить в корке отверстие с центром не ближе 175-200 мм от кромки анода (C/D = 0,292-0,393). Чтобы приблизить траекторию движения пробойника к аноду, сохранив конструкцию анодного кожуха, необходимо установить пневмоцилиндр с пробойником под углом к вертикальной стенке анода. The choice of the alumina feed location on the periphery of the BT electrolyzer according to the invention allows maximum use of the existing design of the anode casing without disconnecting the electrolysis cells. The anode casing has a rigid structure with external ribs and frames, and at the bottom (at a distance of 0.35-0.45 m from the melt) contains an angular belt, which, in addition to increasing strength, is intended for mounting sections of the gas collection bell on it. By directing the punch vertically downward, it is possible to punch a hole in the crust with a center no closer than 175-200 mm from the edge of the anode (C / D = 0.292-0.393). To approximate the trajectory of the punch to the anode, while maintaining the design of the anode casing, it is necessary to install a pneumatic cylinder with a punch at an angle to the vertical wall of the anode.

Так, наклон пробойника на максимальный рекомендованный угол 18 градусов, рекомендованный в аналоге (RU 2113551), позволяет приблизить точку соприкосновения оси пробойника с расплавом максимально на 0,12 расстояния "борт-анод" электролизера. При типовом расстоянии "борт-анод" 600 мм эта точка находится на расстоянии 72 мм от анода. Это расстояние являлось бы минимально возможным, если бы угол анода представлял собой пересечение под прямым углом боковой стенки и подошвы анода. Однако рекомендации выставки угла проведены без учета возможностей дальнейшей оптимизации положения пробойника и места ввода глинозема. На работающем угольном аноде вертикальная боковая стенка всегда сопрягается с его горизонтальной подошвой по радиусу скругления, равному 120-140 мм (за счет сгорания анода). Это позволяет увеличить угол наклона пробойника на величину до 30 градусов и приблизить точку касания оси пробойника с расплавом, не попадая пробойником в анод. Например, при диаметре пробойника 50 мм (или таким же размером стороны пробойника прямоугольного сечения по RU 2113551), за счет скругленного сопряжения подошвы и боковой стенки анода, корка электролита с приближением к аноду становится тоньше и в непосредственной близости имеет либо минимальную толщину, либо совсем отсутствует. Время замораживания отверстия, пробитого в корке возле анода, значительно больше. Это позволяет при питании электролизера дозами от 0,05 до 0,12 кг на минимальном расстоянии от анода производить циклы перемещения пробойника реже, чем при обслуживании отверстий в других местах на корке. При этом снижается расход сжатого воздуха на АПГ. Если ось пневмоцилиндров с пробойниками расположена под углом к стенке анода, но в плоскости, перпендикулярной к стенке и расплаву, бункер с глиноземом и закрепленным на нем пневмоцилиндром, при достаточной емкости, может представлять собой прямоугольный треугольник. Для увеличения емкости бункера с глиноземом, без увеличения габаритов АПГ, которое препятствует обслуживанию электролизера, стенку бункера с закрепленным на ней пневмоцилиндром при необходимости изготавливают наклонной и в плоскости, параллельной стенке анода. Угол β наклона стенки 22 бункера и пневмоцилиндра 24 выбирают из условий получения требуемого запаса глинозема и гарантированного схода глинозема с самым большим встречающимся на практике углом естественного откоса. Пробойник 26, расположенный под углом к корке, пробивает отверстие большего размера. Угол β наклона пробойника до 45^o с применением специального узла изоляции (служащего дополнительной центрующей опорой), не вызывает заметного увеличения износа деталей пневмоцилиндра.So, the inclination of the punch to the maximum recommended angle of 18 degrees, recommended in the analogue (RU 2113551), allows you to approximate the point of contact of the axis of the punch with the melt by a maximum of 0.12 distance "side-anode" of the cell. With a typical board-anode distance of 600 mm, this point is located at a distance of 72 mm from the anode. This distance would be the smallest possible if the anode angle was the intersection at a right angle of the side wall and the base of the anode. However, the recommendations of the angle exhibition were carried out without taking into account the possibilities of further optimization of the position of the punch and the place of alumina input. On a working carbon anode, the vertical side wall always mates with its horizontal sole with a fillet radius of 120-140 mm (due to the combustion of the anode). This allows you to increase the angle of inclination of the punch by up to 30 degrees and to approximate the point of contact of the axis of the punch with the melt, without getting the punch into the anode. For example, if the diameter of the punch is 50 mm (or the same size of the side of the punch of a rectangular cross-section according to RU 2113551), due to the rounded conjugation of the sole and the side wall of the anode, the electrolyte crust becomes thinner when approaching the anode and in the immediate vicinity has either a minimum thickness or completely is absent. The freezing time of the hole punched in the crust near the anode is much longer. This allows for feeding the electrolyzer with doses from 0.05 to 0.12 kg at a minimum distance from the anode to make punch displacement cycles less frequently than when servicing holes in other places on the crust. This reduces the consumption of compressed air at the APG. If the axis of the pneumatic cylinders with punches is located at an angle to the anode wall, but in a plane perpendicular to the wall and the melt, the hopper with alumina and a pneumatic cylinder attached to it, with sufficient capacity, can be a right triangle. To increase the capacity of the hopper with alumina, without increasing the size of the APG, which interferes with the maintenance of the electrolyzer, the wall of the hopper with a pneumatic cylinder mounted on it, if necessary, is made inclined in a plane parallel to the wall of the anode. The angle β of the inclination of the wall 22 of the hopper and the pneumatic cylinder 24 is selected from the conditions for obtaining the required alumina reserve and guaranteed alumina descent with the largest angle of repose encountered in practice. Punch 26, located at an angle to the crust, pierces a larger hole. The angle β of the inclination of the punch to 45 ^o using a special isolation unit (which serves as an additional centering support) does not cause a noticeable increase in the wear of parts of the pneumatic cylinder.

Таким образом, учет реальной конфигурации анода и процессов, происходящих в зоне "борт-анод" электролизеров ВТ, дает возможность оптимизировать угол ввода пробойника и подачу глинозема в область максимального усвоения. Thus, taking into account the real configuration of the anode and the processes occurring in the “board-anode” zone of the BT electrolysis cells makes it possible to optimize the angle of entry of the punch and the supply of alumina to the region of maximum assimilation.

Claims

1. A device for the automated alumina feeding of aluminum electrolyzers with a top current lead containing an anode with an anode casing, a cathode assembly with a cathode casing, including an alumina hopper, a feeder with a punch whose axis is located at an angle α to the vertical wall of the anode in the direction from the cathode casing to the anode , means for fastening the hopper for alumina and the feeder with a punch, characterized in that the axis of the said punch is located at an angle α from 18 to 30 ^o to the vertical wall of the anode, and the ratio of the distance C from the point of intersection of the said axis with the melt surface to the distance D between the inner surfaces of the cathode assembly and the anode of the cell at the time of commissioning of the cell, C / D is from 0.07 to 0.12.

2. The device according to claim 1, characterized in that the alumina hopper has at least one side wall placed at an angle β to a vertical in a plane parallel to said vertical wall of the anode, and the feeder with a punch is mounted on said side wall.

3 The device according to claim 2, characterized in that the angle β is 10-45 ^o .

4. The device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the feeder generates alumina doses of 0.05-0.12 kg.