УПЛОТНЕНИЕ ВЫВОДА КАТОДНЫХ СТЕРЖНЕЙ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА

УПЛОТНЕНИЕ ВЫВОДА КАТОДНЫХ СТЕРЖНЕЙ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА
Предполагаемая полезная модель относится к электролитическому получению алюминия, в частности, к катодным устройствам электролизеров для получения алюминия, а именно, к конструкции уплотнения вывода катодных стержней.
Известно уплотнение вывода катодных стержней алюминиевого электролизера, включающее присоединенный к катодному кожуху с окнами для пропуска катодных стержней патрубок, имеющий обращенный внутрь кожуха вертикальный раструб, и уплотняющую заделку между патрубком и катодным стержнем (Справочник металлурга по цветным металлам. Производство алюминия. - М.: Металлургия, 1971, С.191-193.).
M. кл. С 25 С 3/08
Недостатком этого уплотнения является то, что в период обжига и пуска алюминиевого электролизера и в начальный период его работы в результате термического расширения катодного стержня происходит его перемещение относительно уплотняющей заделки, что может привести к образованию трещин в уплотняющей заделки вследствие сцепления (адгезии) материала заделки с катодным стержнем, а также к образованию зазора между катодным стержнем и заделкой, нарушая тем самым герметичность уплотнения. Воздух, легко проникая через образовавшиеся трещины и зазор к боковой угольной футеровки, окисляет и разрушает ее. Это снижает срок службы алюминиевого электролизера и служит довольно часто причиной прорыва и вытекания расплава через прорезанные в продольных стенках катодного кожуха окна для пропуска катодных стержней. Наличие трещин в уплотняющей заделке снижает ее прочность и в процессе дальнейшей работы алюминиевого электролизера приводит к ее полному разрушению. Кроме того, следует отметить трудоемкость и продолжительность выполнения монтажных работ, связанных с заполнением заделкой свободного пространства вокруг катодного стержня.
Наиболее близким является уплотнение вывода катодных стержней алюминиевого электролизера, включающее присоединенный к катодному кожуху с окнами для пропуска катодных стержней металлический короб с двумя отверстиями и уплотняющую заделку вокруг катодного стержня, выполненную из самотвердеющего материала, при этом одно из отверстий короба предназначено для пропуска катодного стержня, а другое для подачи самотвердеющего материала заделки (Заявка Франции N 2535537, Н 02 G 15/013, Опубл. 04.05.83).
Использование такой конструкции уплотнения вывода катодных стержней алюминиевого электролизера позволяет значительно снизить трудоемкость и продолжительность выполнения монтажных работ по заполнению заделкой свободного пространства вокруг катодного стержня. При этом наличие металлического короба препятствует полному разрушению уплотняющей заделки.
Однако эта конструкция уплотнения не исключает возможное образование трещин в уплотняющей заделке и образование зазора между катодным стержнем и заделкой из-за перемещения катодного стержня относительно уплотняющей заделки в результате его термического расширения в период обжига и пуска алюминиевого электролизера и в начальный период его работы. Это нарушает герметичность вывода катодного стержня, позволяя воздуху легко проникать через образовавшиеся трещины и зазор к боковой угольной футеровки. Воздух, проникая к боковой угольной футеровки, окисляет и разрушает ее. Это снижает срок службы алюминиевого электролизера и служит довольно часто причиной прорыва и вытекания расплава через прорезанные в продольных стенках катодного кожуха окна для пропуска катодных стержней.
В основу полезной модели положена задача создания уплотнения вывода катодных стержней алюминиевого электролизера, обеспечивающего герметичность вывода катодного стержня за счет сохранения целостности уплотняющей заделки при перемещении катодного стержня относительно уплотняющей заделки в результате его термического расширения, что позволит повысить срок службы алюминиевого электролизера и устранить протечки расплава через окна для пропуска катодных стержней.
Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что в уплотнении вывода катодных стержней алюминиевого электролизера, включающем уплотняющую заделку вокруг катодного стержня, выполненную из самотвердеющего материала, и присоединенный к катодному кожуху с окнами для пропуска катодных стержней металлический короб с двумя отверстиями, одно из которых предназначено для пропуска катодного стержня, а другое для подачи самотвердеющего материала заделки, между уплотняющей заделкой и катодным стержнем расположен слой материала, обеспечивающего скольжение катодного стержня относительно уплотняющей заделки.
Расположение между уплотняющей заделкой и катодным стержнем слоя материала, обеспечивающего скольжение катодного стержня относительно уплотняющей заделки, позволяет катодному стержню свободно перемещаться относительно уплотняющей заделки при его термическом расширении, что исключает образование трещин в уплотняющей заделки и обеспечивает герметичность вывода катодного стержня за счет сохранения целостности уплотняющей заделки. Это препятствует проникновению воздуха к боковой угольной футеровки, тем самым способствуя повышению срока службы алюминиевого электролизера, а также устраняет протечки расплава через прорезанные в продольных стенках катодного кожуха окна для пропуска катодных стержней.
Таким образом, предложенное уплотнение вывода катодных стержней позволяет повысить срок службы алюминиевого электролизера и устранить протечки расплава через окна для пропуска катодных стержней.
Сущность предполагаемой полезной модели поясняется чертежом, на котором изображен вертикальный продольный разрез уплотнения вывода катодных стержней алюминиевого электролизера.
Уплотнение вывода катодных стержней алюминиевого электролизера включает присоединенный к катодному кожуху 1 металлический короб 2 и уплотняющую заделку 3 вокруг катодного стержня 4, выведенного из катодного кожуха 1 через окно 5. Крепление металлического короба 2 к катодному кожуху 1 осуществляется посредством сварки. При этом сварка может производится по всему периметру металлического короба 2 либо только в нескольких местах. Металлический короб 2 выполнен с двумя отверстиями 6, 7, при этом отверстие 6 предназначено для пропуска катодного стержня 4, а отверстие 7 - для подачи самотвердеющего материала заделки 3. Уплотняющая заделка 3 выполнена из самотвердеющего материала, в качестве которого могут быть использованы шамотный плотный бетон, бетон на основе карбида кремния, торкрет-масса. Между уплотняющей заделкой 3 и катодным стержнем 4 расположен слой 8 материала, обеспечивающего скольжение катодного стержня относительно уплотняющей заделки. В качестве такого материала могут быть использованы, например, промасленная бумага, полиэтилен, полимерная пленка, графитовая суспензия.
Промышленная применимость уплотнения вывода катодных стержней алюминиевого электролизера подтверждается вышеприведенным примером его практического выполнения.
После установки подовых секций, состоящих из подовых блоков и заделанных в них катодных стержней, и пропуска катодных стержней через окна в
продольных сторонах катодного кожуха на отрезки катодных стержней в местах их вывода из катодного кожуха и расположения уплотняющей заделки наносят слой материала, обеспечивающего скольжение катодных стержней относительно уплотняющей заделки. В качестве такого материала используют промасленную бумагу, зафиксированную на катодном стержне с помощью липкой ленты. Затем на каждый катодный стержень устанавливается металлический короб. Крепление металлического короба к катодному кожуху осуществляется сваркой. При этом сварные швы может располагаться либо по всему периметру металлического короба, либо только в нескольких местах. После соединения с катодным кожухом металлический короб через имеющееся в нем отверстие заполняется самотвердеющим материалом заделки. В качестве материала заделки используется шамотный плотный бетон. Заполнение металлического короба самотвердеющим материалом, в данном случае шамотным плотным бетоном, выполняется ручным способом с последующим вибрационным уплотнением материала. Возможно заполнение металлического короба самотвердеющим материалом через имеющееся в нем отверстие с использованием нагнетательных устройств под давлением.
При термическом расширении катодных стержней в процессе обжига и пуска алюминиевого электролизера и в начальный период его работы наличие между уплотняющей заделкой и катодными стержнями слоя материала, обеспечивающего скольжение катодных стержней относительно уплотняющей заделки, позволяет катодным стержням свободно перемещаться относительно уплотняющей заделки, что исключает образование трещин в уплотняющей заделки и обеспечивает герметичность вывода катодных стержней за счет сохранения целостности уплотняющей заделки. Это обеспечивает повышение срока службы алюминиевого электролизера и устраняет протечки расплава через прорезанные в продольных стенках катодного кожуха окна для пропуска катодных стержней.
Использование конструкции предложенного уплотнения позволит на электролизере с силой тока 156 кА с самообжигающимся анодом увеличить средний срок службы на 4 месяца.