RU2338812C2

RU2338812C2 - Method of installation of burned anode in electrolytic cell for production of aluminium with vertical current contact

Info

Publication number: RU2338812C2
Application number: RU2006140049/02A
Authority: RU
Inventors: В чеслав Вадимович Шарапов (RU); Вячеслав Вадимович Шарапов
Original assignee: Вячеслав Вадимович Шарапов
Priority date: 2006-11-13
Filing date: 2006-11-13
Publication date: 2008-11-20
Also published as: RU2006140049A

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention refers to electrolytic production of aluminium from cryolite aluminuous melt, particularly to method of installation of burned anodes in electrolytic cells for production of aluminium with vertical current contact. The method includes installation of current contacting pins vertically into the anode on two or more horizons of the anode, composed of burned coal blocks, glued between themselves along horizontal and vertical plane with upper surfaces of blocks set-off one from another in vertical plane, their rearranging as far as anode is being consumed during electrolysing and growing of the anode by means of gluing of a new coal block to the one installed in the electrolytic cell; gluing is carried out by means of alternate installation of burned coal blocks of L cross section from the left and right sides of the anode; they are glued to each other along their adjacent borders.

EFFECT: reduction of costs for manual labour.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия из криолитоглиноземного расплава.The invention relates to non-ferrous metallurgy, in particular to the electrolytic production of aluminum from cryolite-alumina melt.

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.There is a method of installing anodes in an electrolyzer for aluminum production, in which the lower sintered (calcined) and upper pressed (unbaked) carbon anodes are glued with carbon paste (Soderberg anode mass) vertically and horizontally into a monolithic anode (US Patent No. 2937980, С25С 3 / 12; Н05В 7/09; С25С 3/00; Н05В 7/00, published on 05.24.1960). The current-carrying rods baked in the half-holes of the adjacent surfaces of the anodes using carbon paste are rearranged as the anode burns so that their lower part always remains in the sintered part of the anode. Anode growth is carried out by installing new unbaked anode blocks on a layer of anode mass placed on the surface of already baked blocks.

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.The known method allows for uniform distribution of current in a monolithic (glued) anode, which increases the MHD stability of the electrolyzer, makes it possible to reduce the distance between the anode and cathode and thereby reduce energy consumption. However, since the firing of the upper anodes takes place at a temperature below the temperature of electrolysis (about 950 ° C), the resistivity and the reactivity in a stream of CO ₂ they will be higher by about 16% compared with the anodes, baked in the firing furnace at 1150 ° C. This will lead to a proportional increase in power consumption and carbon anodes. In addition, since the coking of the upper anodes takes place in the room of the electrolysis series, in order to neutralize the coking gases produced, including carcinogenic compounds, the installation of shelters and gas cleaning equipment will be required, which will entail an increase in the cost of the plant.

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.Closest to the claimed method is a method of installing anodes in an electrolytic cell for aluminum production, in which the calcined (carbon) anodes are increased by gluing the upper (new) blocks with the lower (installed in the electrolyzer) horizontally. (B. A. Scholemann, S. Wilkening. Reduction Cell with Continuous Prebaked Anodes-a New Approuch. Light Metalls, 2001, pp 167-172.) The current is supplied from the anode bus to the anode in the known method through horizontal current-conducting rods (pins ) baked in the end surfaces of the anode. As the anode burns and lowers, the anode descents are disconnected from the pins of the lower horizon and connected to the pins of the upper horizon (the newly exposed anode block). Disconnected pins of the lower horizon are removed from the anode.

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.This method eliminates the operation of mounting anodes and dismantling the cinder; extraction, transport and processing of cinder, which reduces the capital investment in the construction of the plant, as well as operating costs for the production of aluminum by eliminating the above operations, as well as by stabilizing the heat balance of the cell due to the exception of the operation of replacing the anodes.

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.However, the disadvantage of this method of installing anodes is that since current is supplied to the anode from its ends, this method can be applied only to electrolyzers with lateral current supply of medium power with anode width of not more than 2.5 m and current strength of less than 130 kA. With this method, when untwisting and removing the pins from the lower block, the mechanical load is transferred to the glued interblock connection, initiating its rupture and falling of the lower block into the melt. Removing the detached block is accompanied by the cost of manual labor.

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.The basis of the invention is the task of developing an anode installation method that provides continuous operation of stackable calcined anodes in a cell with vertical current supply and reducing the likelihood of block breakage during the process of building them up, which will reduce the cost of manual labor.

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.The achievement of the above technical result is ensured by the fact that in the method of installing the calcined anodes in the electrolytic cell for the production of aluminum with a vertical current supply, including the installation of current-carrying pins in the anode, their rearrangement as the anode is consumed during electrolysis, and the anode grows by gluing a new coal block to the block installed in electrolyzer, the installation of current-carrying pins in the anode is carried out vertically at two or more horizons of the anode, composed of burnt coal blocks They are glued together on horizontal and vertical planes with the upper surface of the blocks shifting from each other in the vertical plane, and the anode building is carried out by alternately installing fired L-shaped coal blocks on the left and right sides of the anode, glued together at their adjacent borders.

При перестановке токоподводящих штырей их извлекают из нижнего блока и вклеивают во вновь установленный блок.When rearranging the current-conducting pins, they are removed from the lower block and glued into the newly installed block.

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.Vertical installation of the current-carrying pins into the anode and the formation of calcined anodes from separate blocks of the L-shaped section, glued along one vertical and two horizontal planes, allows for continuous process control without replacing the anodes and processing of the cinder, alternately building up the anode blocks from above as they burn from the bottom. This ensures an increase in the area of the glued surface and reduces the likelihood of breakage of the lower block after installing the upper block on it. This reduces the cost of manual labor.

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.With this method, all the advantages of the calcined anode technology (high electrical conductivity and low reactivity, the absence of coking gas emissions into the environment) and the main advantage of the Soderberg technology are that the process is continuous.

Кроме того, при использовании предложенного способа появляется возможность использовать двухрядное расположение анодов (для электролизеров Содерберга и электролизеров с обожженными анодами большой мощности).In addition, when using the proposed method, it becomes possible to use a two-row arrangement of anodes (for Soderberg electrolytic cells and electrolytic cells with high-annealed fired anodes).

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.The invention is illustrated by the following drawings. Figure 1 shows a cell for the production of aluminum with a vertical current supply, a cross section; figure 2 is the same, a longitudinal section.

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.The electrolyzer for the production of aluminum contains carbon anodes 1, suspended on current-carrying rods 2 and consisting of separate blocks of 3 L-shaped sections glued along the vertical and horizontal planes. When the lower block of the anode is burned to a thickness at which it is possible to dissolve the current-conducting rods installed in it (10-15 cm), the latter are removed from the socket of the lower block. The surface of the block is cleaned of alumina spills and a new block is installed and glued from below and above horizontally and vertically from the adjacent block of this anode, into which the extracted pins of the lower horizon are glued. In the future, the cycle of building up the anodes and the permutation of the current-carrying pins is repeated. This ensures an increase in the area of the bonded surface and reduces the likelihood of breakage of the lower block after installing the upper block on it, which reduces the cost of manual labor.

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.The proposed method allows to exclude operations of replacing anodes and processing anode cinders (to eliminate sites for mounting and dismantling anodes and processing cinders), as well as to use the equipment and infrastructure of an aluminum plant with Soderberg technology for transferring continuous calcined anodes and solving environmental problems of Soderberg technology.

Claims

1. A method of installing fired anodes in an electrolytic cell for producing aluminum with a vertical current supply, comprising installing current-carrying pins in an anode composed of fired carbon blocks, moving them as the anode is consumed during electrolysis, and building up the anode by gluing a new coal block to the block installed in the electrolyzer characterized in that the installation of the current-carrying pins in the anode is carried out vertically at two or more horizons of the anode, composed of horizontally glued together to the vertical and vertical planes of the fired coal blocks with the displacement of the upper surfaces of the blocks from each other in the vertical plane, and the anode building is carried out by alternately installing the fired coal blocks of the L-shaped section from the left and right sides of the anode, glued together at their adjacent borders.

2. The method according to claim 1, characterized in that when the current-conducting pins are rearranged, they are removed from the lower block and glued into the newly installed block.