Патент на изобретение №2324010

(54) УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩАЯ ПРОБКА ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ВТОРИЧНОГО АНОДА АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА

(57) Реферат:

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к производству алюминия в электролизерах Содерберга, и предназначено для формирования вторичного анода при перестановке анодных штырей. Углеродсодержащая пробка для формирования вторичного анода алюминиевого электролизера изготовлена из анодной массы с содержанием связующего 20-30% и обожженной при постепенном повышении температуры до 600-960°С. Техническим результатом является повышение качества вторичного анода. 1 табл.

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к производству алюминия в электролизерах Содерберга, и предназначено для формирования вторичного анода при перестановке штырей.

Известна углесодержащая пробка для формирования вторичного анода алюминиевого электролизера, выполненная из анодной массы в виде шара (патент СССР №1794109, МПК С25С, 3/12, опубл. 07.02.93).

Недостатком известной пробки является неудовлетворительное качество формируемого вторичного анода.

Известна углесодержащая пробка для формирования вторичного анода алюминиевого электролизера, имеющая форму, соответствующую торцу штыря, выполненная из анодной массы с содержанием связующего менее 20% путем придания требуемой формы и обжига при температуре 500-1100°С. (Японский патент №55034682, МПК С25С, 3/06, 3/12, опубл. 11.03 1980).

Недостатком известной пробки – прототипа является то, что она получается непрочной и применение не обеспечивает, из-за недостаточной пористости прилегающих к поверхности слоев пробки, ее удовлетворительного сцепления и электрического контакта с первичным анодом. Пробка изготовлена из анодной массы с содержанием связующего меньше 20%, т.е. меньше в 2 раза, чем в подштыревой массе, содержащей до 40% связующего, и в 1,5 раза по сравнению с анодной массой, загружаемой в анод (до 30%). Использование пробки-прототипа приводит к повышению падения напряжения в аноде и образованию подштыревых лунок во вторичном аноде и к увеличению съема пены.

В основу изобретения положена задача разработки углесодержащей пробки, использование которой обеспечивает повышение качества вторичного анода и снижение падения напряжения в аноде.

Поставленная задача обеспечивается тем, что углесодержащая пробка для формирования вторичного анода алюминиевого электролизера изготовлена из анодной массы с содержанием связующего 20-30% и обожженной при постепенном повышении температуры до 600-960°С.

Отличительные признаки заявляемого предложения от прототипа являются: изготовление углесодержащей пробки из анодной массы с содержанием связующего 20-30% и ее обжиг при постепенном повышении температуры до 600-960°С. При содержании связующего менее 20% предварительно обожженная углесодержащая пробка получается непрочной, при ее использовании образуются трещины во вторичном аноде и подштыревые лунки, а также возрастает падение напряжения в аноде из-за плохого сцепления и соответственно электрического контакта с анодом, обусловленного недостаточной пористостью пробки. При содержании связующего более 30% также снижается качество вторичного анода из-за излишней пористости образующейся структуры. Ухудшение качества вторичного анода приводит к увеличению съема угольной пены.

При проведении обжига при температурах менее 600°С углесодержащая пробка получается непрочной и снижается качество вторичного анода. Нагревать углесодержащую пробку свыше 960°С (температуры электролиза) нецелесообразно, так как не происходит дальнейшего улучшения качества вторичного анода. Таким образом, улучшение качества вторичного анода обусловлено тем, что углеродсодержащая пробка изготовлена из анодной массы с содержанием связующего 20-30% и обожженной при постепенном повышении температуры до 600-960°С.

Во время плавления подштыревой массы углесодержащая пробка отбирает из зоны коксования тепло, что замедляет нагрев подштыревой массы и ее коксование, что обеспечивает более длительное и глубокое проникновение расплавленной подштыревой массы в поры пробки и первичного анода, что повышает качество вторичного анода и улучшает электрический контакт: анод – токоподводящий штырь и соответственно снижает падение напряжения в аноде.

Анализ, проведенный заявителем, показал, что совокупность признаков является новой, а само решение удовлетворяет условию изобретательского уровня в виду новизны причинно-следственной связи «отличительные признаки – технический результат».

Пример. Перестановка штырей на самообжигающемся аноде алюминиевого электролизера производится в следующей последовательности. После извлечения токоподводящего штыря в подштыревое отверстие для формирования вторичного анода вводят предварительно обожженную углеродсодержащую пробку и прижимают к дну лунки. Затем засыпают подштыревую массу, содержащую 37% связующего, которая плавится и заполняет пространство между пробкой и стенками подштыревой лунки, а затем устанавливается в лунку токоподводящий штырь. Испытаны углеродсодержащие пробки, изготовленные из анодной массы с содержанием связующего от 15 до 35% и обожженные при постепенном повышении температуры до 800-850°С со скоростью 22,5°С/час. Первичный анод формировался из анодной массы с содержанием связующего 28,5%.

В таблице приведены примеры по использованию углеродсодержащих пробок с оптимальным содержанием и содержанием связующего, выходящего за рамки заявляемого. Как видно из таблицы, при содержании связующего менее 20% увеличивается съем пены до 39,5 кг/т, при содержании более 30% до 40 кг/т. Кроме того, при содержании связующего менее 20% падение напряжения в аноде возрастает до 560 мВ.

Применение заявляемого изобретения позволяет добиться повышение качества вторичного анода за счет того, что большую часть его объема составляет предварительно обожженная углеродсодержащая пробка, которая, кроме того, во время плавления и обжига подштыревой массы отбирает из зоны коксования тепло. Это замедляет коксование, чем способствует повышению качества вторичного анода и снижению сопротивления контакта анод – токоподводящий штырь.

Формула изобретения

Углеродсодержащая пробка для формирования вторичного анода алюминиевого электролизера, выполненная из анодной массы со связующим, отличающаяся тем, что она изготовлена из анодной массы с содержанием связующего 20-30% и обожженной при постепенном повышении температуры до 600-960°С.