Патент на изобретение №2164266
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ПИТАНИЯ ГЛИНОЗЕМОМ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА С САМООБЖИГАЮЩИМСЯ АНОДОМ И ВЕРХНИМ ТОКОПОДВОДОМ
(57) Реферат: Способ включает подачу глинозема на корку электролита, наращивание ее в подколокольном пространстве электролизера по его продольным сторонам и периодическое погружение корки в электролит без ее разрушения путем создания постепенного давления на корку. Для повышения срока службы катодного устройства, обеспечения возможности ввода сырья без нарушения целостности электролитной корки и повышения производительности погружение твердой корки электролита осуществляют путем создания одновременного давления на корку электролита в подколокольном пространстве и в пространстве колокол-борт, причем максимальную подачу глинозема осуществляют в зоны наибольшей интенсивности работы анода и воздействия расплава электролита на бортовую футеровку катодного устройства. 1 з.п. ф-лы. Предложение относится к области электролитического производства алюминия и может быть использовано на электролизерах с верхним токоподводом и самообжигающимися анодами для питания их глиноземом и другими подобными материалами. В настоящее время одной из главных проблем при электролитическом получении алюминия является проблема надежного и простого способа непрерывного питания электролизеров без значительных разрушений корки электролита, при котором бы поддерживалась постоянная концентрация глинозема в электролите. Известен способ непрерывного питания алюминиевого электролизера по патенту США N 2713024, НКИ 204-67, 1955 г. (1), по которому глинозем непрерывно подается под рабочий орган, установленный над поверхностью расплава в трубе, а сам глинозем вводится в расплав под действием давления, создаваемого рабочим органом на столб глинозема, который образуется в месте его ввода. Данная технология питания приемлема для всех электролизеров любой мощности, независимо от типа анода. Технология по патенту реализуется рабочим органом шнекового, поршневого типа и т.д. К ее недостаткам следует отнести: – значительные энергозатраты по доставке глинозема в расплав, связанные с образованием значительных сил трения между столбом глинозема и отверстием в корке электролита; – ненадежность работы исполнительных механизмов из-за высоких нагрузок, воздействующих на них; – сложность конструкции исполнительных механизмов. Известен способ питания алюминиевых электролизеров глиноземом по а.с. СССР N 945249, М кл3 С 25 С 3/06, 1980 г. (2), по которому ведут разрушение криолитоглиноземной корки по ее периметру и погружение ее в электролит по всей площади ванны электролизера одновременно, причем погружение корки осуществляют путем осаждения ее в верхней зоне электролита на величину ее подработки. Данный способ преследует цель стабилизировать параметры процесса электролиза. К недостаткам данной технологии следует отнести: – значительные энергозатраты по разрушению корки электролита специальными машинами; – сложность осуществления погружения корки в целом по периметру электролизера; – отсутствие полной герметичности электролизера в процессе разрушения корки и, как следствие, загрязнения окружающей среды. Известен способ питания глиноземом алюминиевого электролизера по а. с. СССР N 1712466 (заявка N 4809610, М кл 5 С 25 С 3/06 от 17 февраля 1990 г. (3), принятый в качестве ближайшего аналога, который включает в себя подачу глинозема на корку электролита, при этом подачу глинозема на корку электролита и ее наращивание осуществляют в подколокольном пространстве электролизера по его продольным сторонам и постепенно, создавая давление на корку без ее разрушения, погружают в зону расплава. К недостаткам этой технологии при всех ее достоинствах относится следующее: – не учитывается неравномерность работы анода и расплавление корки на отдельных участках электролизера; – выпадение глиноземных осадков на подину в отдельных зонах; – растворение бортового гарнисажа в отдельных зонах. Задачей предлагаемого изобретения по заявленному способу является повышение технико-экономических показателей работы электролизера. Техническим результатом предложения является повышение срока службы катодного устройства и обеспечение возможности ввода сырья в ванну без нарушения целостности электролитной корки, а также повышение производительности на 2-3%. Технический результат достигается тем, что в способе питания глиноземом алюминиевого электролизера с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом, включающем подачу глинозема на корку электролита и ее наращивания в подколокольном пространстве электролизера по его продольным сторонам и периодическое погружение корки в электролит без ее разрушения путем создания постепенного давления на корку, погружение корки осуществляют путем создания одновременного давления на корку в подколокольном пространстве и пространстве колокол – борт, причем максимальную подачу глинозема осуществляют в зону наибольшего воздействия расплава электролита на бортовую футеровку катодного устройства, где потоки расплавленного электролита разделяются, а подачу глинозема осуществляют в зоны наибольшего воздействия расплава электролита на бортовую футеровку катодного устройства в пределах 50-60% от общего количества подаваемого глинозема. Техническая сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем. Известный способ питания не учитывает неравномерность работы анода и расплавление погружаемой корки электролита на отдельных участках электролизера. Эти явления вызваны прежде всего гидродинамикой расплава в электролизере, которая зависит от совокупного воздействия трех сил – газогидродинамической, магнитной и свободной конвекции. Наибольшие скорости магнитной и свободной конвекции движения электролита приходятся на зоны, прилегающие к правому углу выходного и к левому углу входного торцов электролизеров по ходу тока серии на 2,5-3,0 м от торцов анода. Причем интенсивность движения электролита повышается в пространстве борт – анод в зонах образования трещин в аноде и интенсивного газовыделения. Эти зоны периодически меняются по периметру анода. В известном способе при равномерной подаче глинозема по продольным сторонам вносили избыток глинозема в электролит на участках, где он меньше растворялся и где он выпадал в осадок. С другой стороны на участках, где анод работал более интенсивно, равномерная подача глинозема не обеспечивала необходимое питание. Эти участки начинали работать с недостатком глинозема (особенно в районе трещин на аноде), в результате чего происходило растворение гарнисажа и, как следствие, наблюдались прорывы расплава из шахты. Предлагаемый способ предусматривает максимальную подачу глинозема в зоны наибольшего воздействия расплава электролита на бортовую футеровку катодного устройства. При этом в этих зонах интенсивно подрабатывается (растворяется) корка электролита, интенсивно твердеет и зависает над электролитом, что приводит к расплавлению защитного гарнисажа, бортовой настыли. Поэтому в этих зонах необходимо интенсивное осаждение корки, которое достигается давлением на корку в пространстве колокол – борт. Это увеличивает скорость растворения глинозема, охлаждает расплав и защищает бортовую футеровку. А на участках, где анод работает менее интенсивно, условия образования корки иные, а именно создается более “рыхлая”, мягкая корка, которая прорезается внешней балкой, в расплав погружается с меньшей скоростью по мере ее подплавления. Данная технология была испытана на Братском алюминиевом заводе и показала хорошие результаты по растворению глинозема в этих зонах, были достигнуты более высокие технико-экономические показатели по сравнению с прототипом. А там, где ванна идет более холодно, условия образования корки иные, а именно при холодной ванне корки практически не образуется, либо образуется очень твердая и она в расплав не погружается, а просто прорезается. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемый способ отличается признаками, заявленными в отличительной части формулы изобретения. Следовательно данное предложение отвечает критерию изобретения “новизна”. Сравнение заявляемого способа не только с прототипом, но и другими техническими решениями в данной области не выявило сходных признаков с отличительными признаками данного предложения. Таким образом, заявленное решение отвечает критериям изобретательский уровень и промышленная применимость. Пример осуществления способа Промышленные испытания проводились на Братском алюминиевом заводе на электролизерах С-8Б. Были определены зоны наибольшего воздействия расплава на бортовую футеровку и наличие зон с трещинами в аноде. Как правило, эти зоны совпадали. При общей длине анода в 8,7 метра эти зоны составили: – примыкающих к левому углу входного торца на расстоянии 2,5-3,5 м, выходного торца 2,5-3,0 м; – примыкающие к правому углу выходного торца на расстоянии 2,0-2,5 м, входного торца 2,5-3,5 м. В подколокольное пространство равномерно по продольным сторонам подавали 50-60% суточного расхода глинозема. В отмеченные зоны пространства колокол – борт дополнительно подавалось 30-35% с подачей оставшейся части глинозема до 100% на участки средней части продольных сторон электролизера. В процессе эксплуатации и питания электролизера глиноземом периодически осуществляли погружение корки электролита без ее разрушения от 2 до 4 см в подколокольном пространстве и пространстве колокол-борт. При этом бортовая футеровка в этих опасных зонах приобретала защитный гарнисаж саморегулируемых размеров, по подине в этих зонах или отсутствовал осадок, или его было незначительное количество. В целом электролизер работал с оптимальной формой рабочего пространства. Опытно-промышленные испытания электролизеров показали, что помимо всех достоинств, присущих прототипу, данная технология позволила повысить надежность работы электролизера от прорыва расплава, повысить скорость растворения глинозема. Формула изобретения
PC4A – Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение
Номер и год публикации бюллетеня: 4-2003
(73) Патентообладатель:
Дата и номер государственной регистрации перехода исключительного права: 09.10.2002 № 15232
Извещение опубликовано: 10.02.2003
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 27.04.2004
Извещение опубликовано: 10.01.2005 БИ: 01/2005
|
||||||||||||||||||||||||||
