Результат интеллектуальной деятельности: Способ окисления углерода, содержащегося в электролите алюминиевого электролизера

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам обслуживания алюминиевого электролизера, преимущественно к способам окисления углерода электролита алюминиевого электролизера.

Известен способ обслуживания алюминиевого электролизера, включающий удаление угольной пены при проведении технологической обработки [В.Г. Терентьев. Производство алюминия. М.: Металургия, 1997, с. 156-159].

Недостаток известного способа заключается в том, что для удаления угольной пены требуется разгерметизация электролизера и в эти периоды выбросы загрязняющих веществ в окружающую среду наиболее интенсивны. Кроме этого, с угольной пеной из электролизера удаляется значительное количество фтористых солей, содержание которых в угольной пене составляет 60…70% масс.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ удаления угольной пены с поверхности электролита алюминиевого электролизера, включающий окисление углерода в пространстве борт-анод путем подачи в виде струек нагретого до 960°С и обогащенного кислородом воздуха под углом к поверхности электролита с помощью насадки [патент РФ №2406788 от 02.12.2009, опубл. 20.12.2010 Бюл. №35].

Недостатком известного способа является риск повышенного расхода анода вследствие его окисления воздухом, необходимость разгерметизации укрытия анода в период окисления углерода в пространстве борт-анод, потребность в энергоресурсах для нагрева подаваемого воздуха до 960°С.

Целью заявляемого изобретения является окисление углерода, содержащегося в электролите алюминиевого электролизера, увеличение выхода по току и снижение расхода анода.

Поставленная цель достигается тем, что подачу воздуха осуществляют совместно с подачей глинозема из мерного стакана в дозирующее устройство, используя отработанный сжатый осушенный воздух от пневмоцилиндра привода штока загрузочного устройства дозирования сырья алюминиевого электролизера.

Целесообразность подачи воздуха совместно с глиноземом обосновывается тем, что воздух, адсорбированный глиноземом, пробойником дозирующего устройства системы АПГ (автоматической подачи глинозема) погружается непосредственно в электролит, где он под воздействием высоких температур десорбируется и кислород воздуха окисляет углерод непосредственно в электролите. Таким образом, исключается риск окисления анода подаваемым в электролит воздухом.

Полное погружение глинозема обеспечивает насыщение воздухом последнего в электролит и дополнительно обеспечивает увеличение скорости растворения глинозема в электролите за счет того, что глинозем подается в электролит в разрыхленном состоянии.

Использование отработанного сжатого осушенного воздуха улучшает условия его адсорбции глиноземом, т.к. наличие влаги в адсорбенте увеличивает температуру адсорбента (глинозема), что снижает адсорбционную емкость глинозема. Помимо этого, предлагаемый способ позволяет утилизировать отработанный сжатый воздух, что значительно снижает затраты на его реализацию.

Подача воздуха в мерный стакан в момент движения штока вниз обеспечивает минимальное время нахождения насыщенного воздухом глинозема в мерном стакане и дозирующем устройстве системы АПГ, что обеспечивает практически полное поступление адсорбированного глиноземом воздуха в электролит.

Заявляемый способ поясняется графически. На фиг. изображен мерный стакан 1, из которого порция глинозема удаляется штоком 2, приводимым в действие пневмоцилиндром 3. Надежное отключение мерного стакана от утечек воздуха обеспечивает верхний клапан 4, который во время разгрузки мерного стакана плотно перекрывает отверстие 5, через которое глинозем из бункера (на фиг. не показан) поступает в мерный стакан. Насыщенный воздухом глинозем по течке 6 подается в дозирующее устройство 7. Подача глинозема из дозирующего устройства в электролит осуществляется пробойником 8, приводимым в действие пневмоцилиндром 9.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом. Загружаемый из бункера (на фиг. не показан) в мерный стакан 1 глинозем насыщается воздухом, при помощи штока 2, который при движении вниз выдавливает его из пневмоцилиндра 3. Насыщенный воздухом глинозем из мерного стакана по течке 6 поступает в дозирующее устройство 7, откуда он пробойником 8, приводимым в действие пневмоцилиндром 9, загружается в толщу электролита. Под воздействием высокой температуры электролита адсорбированный глиноземом воздух десорбируется, и кислород воздуха окисляет содержащийся в электролите углерод. Утечку воздуха из мерного стакана в атмосферу в этот момент предотвращает верхний клапан 4 мерного стакана, который плотно перекрывает отверстие 5, через которое глинозем из бункера поступает в мерный стакан. Наполнение мерного стакана глиноземом осуществляется в момент, когда шток находится в верхнем положении и верхний клапан 4 открывает отверстие 5, через которое глинозем из бункера самотеком заполняет мерный стакан.

Технический результат заявляемого способа заключается в окислении углерода непосредственно в электролите в отличие от прототипа, где окисление пены осуществляется на поверхности электролита, кроме того, увеличивается скорость растворения взрыхленного воздухом глинозема. В результате снижения электрического сопротивления и температуры электролита улучшаются технико-экономические показатели работы электролизера, кроме того происходит утилизация отработанного сжатого осушенного воздуха, а также уменьшение потерь фтористых солей.