SU1618784A1 - Алюминиевый электролизер - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к устройствам , примен емым при производстве алюмини , в частности к конструкции электролизера. Цель изобретени  - увеличение срока службы электролизера за счет увеличени  толщины гар- ниссажа. Углеграфитовые боковые плиты устанавливают на теплоизол ционную футеровку так, чтобы с внутренней стороны ванны боковые плиты образовали между собой двугранный угол, разный 0,52-2,1 рад. Наличие шероховатости , по вл ющейс  в результате установки боковых плит под углом, снижает скорость циркул ции расплава в пограничной зоне борта ванны, что способствует по влению устойчивого гарнисажа и настыли. С ростом толщины гарниссажа и настыли уменьшаетс  температура наружной поверхности бортовой стенки, увеличиваетс  его стойкость, тем самым увеличиваетс  срок службы электролизера и улучшаютс  технико-экономические показатели . 2 ил., 1 табл. со

Description

Изобретение относитс  к устройствам , примен емым при производстве алюмини , в. частности к конструкции электролизера.

Целью изобретени   вл етс  повышение срока службы электролизера за счет увеличени  толщины гарниссажа.

На фиг.1 изображен электролизер, поперечный разрез{ на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Алюминиевый электролизер содержит анодные углеродистые блоки 1, угле- графитовые подовые блоки 2, катодные стержни 3, теплоизол ционный цоколь 4, периферийные швы 5, боковые стенки катодного кожуха 6, углеграфитовые боковые плиты 7 и соединительные цилиндрические шпонки 8 из углеродной массы. Шахта ванны электролизера заполнена расплавленным алюминием 9 и криолито-глиноземным расплавом 10 (электролитом).

На теплоизол ционный цоколь 4 укладывают углеграфитовые подовые блоки 2 с катодными стержн ми 3. Углеграфитовые боковые плиты 7 устанавливают нэ теплоизол ционную футеровку. С внутренней стороны ванны боковые плиты образуют между собой двугран- ный угол, равный 0,52-2,1 рад. Боковые плиты соедин ют между собой цилиндрической шпонкой 8 из углеродной массы.. Производ т набивку межблочных и периферийных швов, монтаж анодного .и катодного узла. В процессе обжига и пуска электролизера в шахту ванны заливают расплавленный алюминий, подключают электролизер к серии и на-05

00

1

00 Јъ

плавл ют криолито-глиноземный расплав .

Вли ние шероховатости на боковой углеграфитовый футеровке, образуемой боковыми плитами, на скорость циркул ции расплава в пограничной зоне борта ванны на рост толщины гарнис- сажа и настыли изучали экспериментально на электролизере с обожженны- ми анодами на силу тока 6 кА, Испы|Тывали п ть вариантов конструкции электролизеров, в которых с внутренней стороны ванны боковые плиты

|образуют между собой двугранный угол

равный 0,40} 0.52J 1,57; 2,10 и

2,50 рад.

Продолжительность каждого опыта составл ла 2 мес ца. Толщину, гарниссажа и настыли измер ли непосредст- венно набором щупов, а также рассчитывали косвенно по температуре наружной поверхности бортовой стенки. Коэффициент теплоотдачи от расплава к стенке измер ли по скорости на- мерзани  гарниссажа на поверхности охлаждаемой трубки, погруженной в расплав пограничной зоны бортовой футеровки ванны, Скорость циркул ции расплава алюмини  в пограничной зоне измер ли по скорости растворени  железного стержн .

Результаты экспериментов представлены в таблице.

В качестве базового объекта прин т известный электролизер.

. Как видно из таблицы, наличие шероховатости на внутренней стороне бортовой угле.графитовой футеровки ванные, создаваемой боковыми плита- ми, позвол ет уменьшить скорость цикул ции расплава алюмини , снизить коэффициент теплоотдачи от расплава .к боковой стенке, увеличить среднюю толщину гарниссажа и настьши. С рос том толщины гарниссажа и бортовой настьши уменьшаетс  температура наружной поверхности бортовой стенки, Наибольшие технико-экономические показатели имеют электролизеры, у которых боковые плиты образуют между собЬй двугранный угол, равный 0,522 ,10 рад.

Q

5

0 5 Q

Q

5

0

Нижний предел двугранного угла, равного 0,52 рад, ограничивают тем, что с уменьшением угла погранична  зона распадаетс  на два сло . В нижнем слое на глубине впадины циркул ци  расплава отсутствует, В верхнем слое вблизи вершины выступа формируетс  зона с интенсивной циркул цией . Дробление потока на слои с различной интенсивностью циркул ции расплава оказывает вли ние на образование гарниссажа. Углеграфитова  футеровка в зоне выступов не защищена гар- ниссажем и бортовыми настыл ми и поэтому подвергаетс  эрозии, снижаетс  срок службы электролизера и его технико-экономические .показатели.

Верхний предел двугранного угла, равный 2,10 рад, ограничивают тем, что с увеличением угла поток, равномерно омыва  боковую поверхность футеровки, не переходит в спокойное состо ние. В результате чего на внутренней стороне боковой стенки ванны не образуютс  застойные зоны с малой скоростью циркул ции расплава. На стенках ванны формируетс  неустойчивый гарниссаж и бортовые настыли . Отсутствие защитного гарниссажа и бортовой настыли разрушает футеровку .

Таким образом, наличие шероховатости на внутренней стороне бортовой углеграфитовой футеровки ванны, создаваемой боковыми плитами, позвол ет обеспечить устойчивый гарниссаж и бортовые настьши, тем самым увеличить срок службы электролизера и улучшить его технико-экономические показатели.

Формула .изобр.етени 

Алюминиевый электролизер, содержащий ванну, футерованную углеграфито- выми пр моугольным боковыми плитами, отличающийс  тем, что, с целью повышени  срока службы электролизера за счет увеличени  толщины гарниссажа, футеровочные боковые плиты установлены под углом 0,52- 2,10 рад.

Скорость циркул ции алюмини  , м/с

Коэффициент теплоотдачи8 Вт/ (м .аС)

Средн   толщина гарнис- сажа, м

Температура наружной поверхности бортовой I стенки,°С

| Температура : электроли- та,°С

I

i Среднее напр жение , В

Выход алюмини  по то0 ,090,002 0,006 0,01. 0,06 0,09

680

0,029

70

130230

420

208

;967

4,74

50

964

75

1 15

961960

180

962

4,604,40 4,35 4,55

685

0,302 0,175 0,0900,055 0,028

210

964

4,75

70

130230

420

685

0,302 0,175 0,0900,055 0,028

75

1 15

961960

180

962

4,40 4,35 4,55

210

964

4,75

0,5В-2,1 род

Фиг.1

Claims (1)

1. Формула .изобретения

   Алюминиевый электролизер, содержащий ванну, футерованную углеграфитовыми прямоугольным^ боковыми плитами, отличающийся тем, что, с целью повышения срока службы электролизера за счет увеличения толщины гарниссажа, футеровочные боковые плиты установлены под углом 0,522,10 рад.

   Свойства аемый электролизер Известный электролизер Предла1 Двугранный угол мевду боковыми плитами, рад 0,40 0,52 | 1,57 1 ²·^;ο 1 2,50 Скорость циркуляции алюминия , м/с 0,09 0,002 0,006 0,01 0,06 0,09 Коэффициент теплоотдачи, Вт/ (м^2,аС) 680 70 130 230 4 20 685 Средняя толщина гарниссажа, м 0,029 0,302 0,175 0,090 0,055 0,028 Температура наружной поверхности бортовой стенки, °C 208 50 75 1 15 180 210 Температура : электролита , °C ;967 964 961 960 962 964 Среднее напряжение, В 4,74 4,60 4,40 ' 4,35 4,55 ’ 4,75 Выход алюминия по току, % 83,4 84,0 87,0 88,0 86,0 83,3 Выход по энергии, г/кВт:Ч 59,0 61,4 64,1 67,6 63,4 59,0

   А-А

   Фиг.1 Составитель Е,Теренин