×
16.06.2023
223.018.7c3f

Результат интеллектуальной деятельности: Анодное устройство электролизера для производства алюминия

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к анодному устройству электролизера с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом для производства алюминия. Анодное устройство содержит угольный анод с запеченными в него штырями, подводящими ток от анодной шины к аноду, выполненными из сплава технического Al с Mn с содержанием Mn 20-42 мас. % и температурой плавления 920-950°С и снабженными резьбой на концах. Обеспечивается возможность одновременного расходования анода и токоподводящих штырей путем их расплавления при опускании до электролита и перехода в катодный алюминий, исключение выполнения операции перестановки штырей, улучшение токораспределения в аноде, снижение падения напряжения, расхода электроэнергии и анода и улучшение технико-экономических показателей работы электролизера, анодного устройства. 1 ил.

Изобретение относится к металлургии алюминия и может быть использовано на заводах по производству алюминия, оснащенных электролизерами с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом.

Известна конструкция анодного устройства электролизера для производства алюминия, содержащая угольный анод с запеченными в него токоподводящими стальными штырями большой конусности, что позволяло при перестановке штыря не извлекать его из анода, а приподнимать и устанавливать на определенный горизонт.(Лысенко Л.Н. Труды ВАМИ. Госплан СССР, Госниипроект 1959 г, №42, с. 103-126). Недостатком этой конструкции является то, что при подъеме и установке штыря на более высокий горизонт, в щель между штырем и телом анода затекает анодная масса, обогащенная пеком. Это ухудшает качество вторичного анода (подштыревой пробки), увеличивает его реакционную способность (расход при электролизе) и объем выбросов вредных полиароматических углеводородов (ПАУ) в окружающую среду (ОС).

Известна конструкция анодного устройства электролизера для производства алюминия, содержащая угольный анод с запеченными в него составными сталеалюминевыми штырями, подводящими ток от анодной шины к аноду. Запеченная в анод стальная часть штыря состоит из цилиндрической и конической части, выполненной в виде усеченного конуса (Справочник металлурга по цветным металлам. Производства алюминия. Издательство «Металлургия», 1971, с. 179).

В этой конструкции алюминиевая штанга, соединяющая стальную часть штыря с анодной шиной, снижает падение напряжения и индукцию магнитного поля за счет уменьшения ферромагнитной массы анода. Однако при перестановке штырей на более высокий горизонт по мере сгорания анода в лунку затекает анодная масса обогащенная пеком, что вызывает те же отрицательные последствия - ухудшение качества вторичного анода, увеличение его расхода и объема вредных выбросов ПАУ.

Наиболее близкой к предлагаемой является конструкция анодного устройства электролизера для производства алюминия, содержащая угольный анод с запеченными в него медными штырями, подводящими ток от анодной шины к аноду и расходуемыми по мере сгорания анода (Цыплаков A.M. и др. Алюминиевый электролизер с расходуемыми штырями, Труды ВАМИ №71, с. 75-84, Ленинград, 1970.) Эта конструкция принята в качестве прототипа.

Применение расходуемых медных штырей позволяет исключить операцию их перестановки и связанные с этим выбросы ПАУ в ОС, улучшить токораспределение в аноде, снизить его электросопротивление и расход энергии. Недостатком применения медных штырей является их дороговизна (~ в 10 раз дороже стали) и высокий их расход в процессе электролиза, что приводит к увеличению содержания меди до 2-3% вес. Алюминий с таким содержанием меди подлежит рафинированию с целью очистки от меди, что почти в 2 раза увеличивает его себестоимость.

В основу изобретения положена задача создания конструкции анодного устройства, обеспечивающей его эксплуатацию без перестановки штырей и исключающей недостатки прототипа.

Технической задачей изобретения является создание конструкции анодного устройства, позволяющей снизить объем вредных выбросов в ОС, улучшить технико-экономические показатели и снизить затраты труда на обслуживание анода.

Поставленная задача решается тем, что в известной конструкции анодного устройства электролизера для производства алюминия, содержащей угольный анод с запеченными в него штырями, подводящими ток от анодной шины к аноду, штыри изготовлены из сплава технического Al с Mn с содержанием Mn 20-42 мас. % и температурой плавления от 920 до 950°С с резьбой на концах штырей. Использование штырей из сплава Al-Mn с такой температурой плавления приводит к одновременному расходованию угольного анода и токоподводящих штырей путем их расплавления при опускании до электролита и перехода в катодный алюминий. Это исключает выполнение операции перестановки штырей и связанные с ней выбросы ПАУ на 30%, улучшает токораспределение в аноде, снижает падение напряжения, расход электроэнергии и анода. При этом, поскольку весь штырь выполнен из неферромагнитного сплава Al-Mn, индукция магнитного поля снижается, что дополнительно улучшает технико-экономические показатели работы электролизера. Высокая теплопроводность штыря из алюминиевого сплава обеспечит отвод тепла, снижение температуры и объема выбросов ПАУ испарением с поверхности анода. Использование штырей из сплава технического Al с Mn с температурой плавления менее 920°С приведет к более раннему его расплавлению, образованию глубоких лунок в аноде и более высокому его расходу. Температура более 950°С приведет к контакту твердого штыря с электролитом и его анодному растворению с уменьшением выхода алюминия по току. При содержании Mn менее 20 мас. % сплав обладает значительно меньшей температурой плавления, чем необходимо для сохранения требуемых механических свойств. При содержании Mn более 42 мас. % температура плавления сплава составляет более 950°С.

Предлагаемое устройство поясняется чертежом, где:

на фиг. 1 показана конструкция анодного устройства, содержащая цилиндрические штыри из сплава Al-Mn 1, жидкую анодную массу 2, полукокс 3 и спеченную часть анода 4.

Предлагаемое изобретение работает следующим образом. В соответствии с графиком перестановки штырей в лунку устанавливается цилиндрический штырь из сплава Al-Mn 1, закрепляется на анодной шине известным способом и расходуется вместе с анодом в процессе электролиза. Верхняя часть штыря имеет наружную резьбу для соединения с вновь соединяемым штырем. Новый штырь наращивается при опускании запеченного штыря до контакта с анодной шиной. Использование расходуемых штырей из сплава технического Al с Mn с содержанием Mn 20-42 мас. % приведет к увеличению содержания Mn в Al на ~ 0,06-0.12% при количестве штырей 50 шт диаметром 120 мм на электролизере с самообжигающимся анодом на силу тока 180 кА. Такое содержание Mn не превышает требований к сплавам для производства банок, листовой продукции и др. Снижение объема выбросов вредных веществ в окружающую среду, расхода электроэнергии и трудовых затрат на обслуживание анодов обеспечит экономию капитальных и операционных затрат более 1 млн. долл. США в расчете на один завод производительностью алюминия 250-300 тыс.т. в год

Анодное устройство электролизера для производства алюминия, содержащее угольный анод с запеченными в него токоподводящими штырями, подводящими ток от анодной шины к аноду, отличающееся тем, что токоподводящие штыри выполнены из сплава технического Al с Mn с содержанием Mn 20-42 мас. % и температурой плавления 920-950°С и снабжены резьбой на концах.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 61-70 of 324 items.
25.08.2017
№217.015.b554

Твердомер

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации грунтовых аэродромов и зимних дорог, подготавливаемых методом уплотнения снега. Твердомер содержит корпус (1) со стойками (3) и основанием (2) с центральным отверстием. В корпусе установлен с возможностью фиксации шаровой элемент (8)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614336
Дата охранного документа: 24.03.2017
25.08.2017
№217.015.b562

Способ дражной разработки обводненных россыпных месторождений полезных ископаемых

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, в частности к разработке обводненных россыпных месторождений и техногенных накоплений минерального сырья в условиях продолжительных отрицательных температур. Техническим результатом является снижение затрат на строительство ангара, что...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614337
Дата охранного документа: 24.03.2017
25.08.2017
№217.015.b853

Тренажер глазомерного определения положения буровой штанги относительно забоя

Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения пространственного положения взрывных шпуров. Тренажер глазомерного определения положения буровой штанги относительно забоя состоит из имитатора буровой машины, включающего буровой молоток с буровой штангой, выполненной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615190
Дата охранного документа: 04.04.2017
25.08.2017
№217.015.b865

Тренажер глазомерного определения направления забуриваемых шпуров относительно плоскости забоя

Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения пространственного положения взрывных шпуров. Предложен тренажер глазомерного определения направления забуриваемых шпуров относительно плоскости забоя, состоящий из пластины в виде дуги с расположенной на ней угловой шкалой,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615193
Дата охранного документа: 04.04.2017
25.08.2017
№217.015.b872

Способ защиты обожженного анода алюминиевого электролизера

Изобретение относится к способу защиты обожженного анода алюминиевого электролизера при производстве алюминия электролитическим способом в электролизерах с обожженным анодом. Способ включает загрузку укрывного материала на сторону анода, обращенную к фланцевому листу катодного устройства...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615389
Дата охранного документа: 04.04.2017
25.08.2017
№217.015.b934

Способ определения положения веера скважин, пробуренных в контуре выработки

Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения пространственного положения скважин. Техническим результатом является повышение точности определения пространственных углов заложения скважин. Предложен способ определения положения веера скважин, пробуренных в контуре...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615191
Дата охранного документа: 04.04.2017
25.08.2017
№217.015.b939

Способ добычи твердых полезных ископаемых со дна арктического шельфа

Изобретение относится к морской добыче полезных ископаемых и позволяет разрабатывать россыпные месторождения со дна континентального шельфа в условиях отрицательных температур. Способ включает отработку камерных выработок, формирование грунтоледовых тел с удельным весом меньше удельного веса...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615192
Дата охранного документа: 04.04.2017
25.08.2017
№217.015.ba6f

Способ фотометрического определения рения (vii)

Изобретение относится к области аналитической химии редких элементов, а именно к способу определения рения (VII), и может быть использовано при определении рения в сточных водах, бедных производственных растворах, алюмоплатинорениевых и алюморениевых катализаторах, в геологических материалах....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615613
Дата охранного документа: 05.04.2017
25.08.2017
№217.015.c338

Способ нанесения защитного покрытия на внутреннюю поверхность кварцевого тигля

Изобретение относится к металлургии полупроводниковых материалов и может быть использовано, например, при получении особо чистого германия методом зонной плавки. При нанесении защитного покрытия на внутреннюю поверхность кварцевого тигля в качестве покрытия используют GeO, образующийся путем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618061
Дата охранного документа: 02.05.2017
25.08.2017
№217.015.c5c8

Способ определения термоокислительной стабильности смазочных материалов

Изобретение относится к технологии оценки качества жидких смазочных материалов. Предложен способ определения термоокислительной стабильности смазочных материалов, при котором испытывают пробы смазочного материала постоянного объема в присутствии воздуха с перемешиванием при оптимальных, как...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618581
Дата охранного документа: 04.05.2017
Showing 51-53 of 53 items.
04.06.2020
№220.018.2409

Электролизер для производства алюминия

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к получению алюминия, а именно к конструкции электролизера для производства алюминия электролизом расплавленных солей. Конструкция электролизера для производства алюминия электролизом глинозема во фторидном расплаве содержит поочередно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002722605
Дата охранного документа: 02.06.2020
06.08.2020
№220.018.3d1c

Способ питания электролизера глиноземом и устройство для его осуществления

Изобретение относится к способу и устройству для питания глиноземом электролизера для получения алюминия. Способ включает подачу глинозема из бункера в расплав электролита и регулирование подачи посредством устройства с управляемыми параметрами. Глинозем в электролизер подают непрерывно, на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002728985
Дата охранного документа: 03.08.2020
30.05.2023
№223.018.72f3

Анодный штырь алюминиевого электролизера

Изобретение относится к анодному штырю самообжигающегося анода в электролизерах с самообжигающимся анодом для получения алюминия с верхним токоподводом. Анодный штырь содержит стальной стержень цилиндрической формы в его верхней части и конической - в нижней части. Нижняя коническая часть...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002732934
Дата охранного документа: 24.09.2020
+ добавить свой РИД