СПОСОБ СБОРА И ЭВАКУАЦИИ АНОДНОГО ГАЗА АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА
PROCEDURE FOR GATHERING AND EVACUATION OF ANODE GAS OF ALUMINIUM ELECTROLYTIC CELL

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству электролитического алюминия в электролизерах с самообжигающимися анодами.
Известен способ предотвращения анодного эффекта и удаления угольной пены из межполюсного зазора алюминиевого электролизера [патент RU №2057207, МКИ С25С 3/20, опубл. 27.03.1996], включающий периодическую подачу сжатого воздуха по сквозным вертикальным каналам в самообжигающемся аноде при установившемся электролизе. Подачу воздуха в межполюсный зазор осуществляют импульсами одновременно не менее чем в два канала независимо от напряжения на электролизере и концентрации оксида алюминия в электролите в промежутках между циклами подачи глинозема в электролит и циклами регулирования межполюсного зазора. Время цикла подачи сжатого воздуха находится в пределах 1-3 с.
Недостатками известного способа является аппаратурная сложность подачи сжатого воздуха в межполюсный зазор ванны электролизера и увеличение расхода анода вследствие окисления подошвы анода в процессе подачи сжатого воздуха через два вертикальных канала, выполненных в самообжигающемся аноде.
Известен способ сбора анодного газа в колокольном газосборнике и направления его для дожигания в горелочные устройства, расположенные на приливах угловых секций газосборника, с последующей эвакуацией продуктов дожигания в корпусную газоотсасывающую сеть [А.И.Басов, Ф.П.Ельцев. Справочник механика заводов цветной металлургии. М.: Металлургия, 1981, с.404-405]. Обслуживание газосборника осуществляется через лючки круглой формы, расположенные на приливах угловых секций газосборника.
Недостатком данного способа является большое количество вредных выбросов в атмосферу цеха вследствие разгерметизации ванны в процессах обслуживания электролизера и чистки газосборника. Кроме того, рассматриваемый способ не обеспечивает условий для сжигания угольной пены, что приводит к потерям фтористых солей при обработке ванны электролизера.
Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является процесс работы колокольного газосборника алюминиевого электролизера [патент RU №2303660, МКИ С25С 3/22, опубл. 27.07.2007]. Газосборник выполнен из прямых и угловых навесных секций в виде камер, образующих совместно с анодом канал для прохода газов. Посадочные патрубки для горелок расположены на приливах двух угловых секций. Лючки для обслуживания газосборника имеют прямоугольную или элипсовидную форму и размещены с возможностью ввода в них инструмента для очистки приливов от пыли и ванны возле углов анода от угольной пены. Объем, охватываемый приливом, при этом составляет 30-40% от объема, охватываемого всей угловой секцией.
Колокольный газосборник работает следующим образом. Анодные газы электролизного процесса из-под подошвы анода поступают в газоходный канал, образованный боковой поверхностью анода и газосборника, выполненного из прямых и угловых навесных секций в виде камер. Под действием разрежения, создаваемого в газоотсасывающей сети источником разрежения, анодные газы поступают в посадочные патрубки для горелок, расположенные на приливах двух угловых секций, и далее на дожиг в горелки и очистку в аппараты газоотсасывающей сети. Скорость движения анодных газов в угловой секции увеличенного объема уменьшается. Угловая секция при этом выполняет роль пылеосадительной камеры, так как происходит осаждение пыли, и пылевынос в систему организованного отсоса газов уменьшается. Это особенно важно при автоматическом питании ванн глиноземом, поскольку сжатый воздух, транспортирующий глинозем, увеличивает пылевой поток. Горизонтально расположенные лючки, имеющие прямоугольную или эллипсовидную форму, позволяют осуществлять не только уборку пыли из-под горелки, но и угольной пены возле угла анода. Обслуживание угла анода без обычной разгерметизации ванны стабилизирует работу горелок.
Недостатками данного способа, реализуемого с помощью известного устройства, являются большие фонарные выбросы вредных составляющих анодного газа и потери дорогостоящих фтористых соединений и глинозема вследствие необходимости периодической разгерметизации для удаления угольной пены, накапливающейся на продольной стороне ванны электролизера и в углах и торцах анода. Работа газосборника и горелочных устройств значительно осложняется использованием системы автоматического точечного питания ванны глиноземом. Вследствие возрастания запыленности газового потока и всплесков электролита в зоне подачи глинозема сжатым воздухом увеличивается опасность забивания секций колокольного газосборника, горелочных устройств, снижается температура газопылевого потока до температуры ниже температуры воспламенения оксида углерода.
Задача изобретения заключается в сокращении расхода фтористых солей за счет уменьшения выхода угольной пены и в уменьшении фонарных выбросов за счет снижения частоты и длительности раскрытия ванны для удаления угольной пены.
3
Достижение вышеуказанной задачи обеспечивается тем, что в способе сбора и эвакуации анодного газа алюминиевого электролизера, включающем поступление анодного газа из-под подошвы анода в газоходный канал, образованный боковой поверхностью анода и газосборника, выполненного из прямых и угловых навесных секций в виде камер, поступление анодных газов под действием разрежения, создаваемого в газоотсасывающей сети источником разрежения, в посадочные патрубки для горелок, расположенные на приливах двух угловых секций, и далее на дожиг в горелки и очистку в аппараты газоотсасывающей сети, при этом происходит осаждение пыли в угловых секциях увеличенных размеров, согласно изобретению осуществляют подачу сжатого воздуха на поверхность электролита одновременно или последовательно через отверстия в глиноземно-криолитовой корке на продольной стороне анода, используемые для обслуживания ванны электролизера, и через лючки для обслуживания газосборника, размещенные на угловых секциях газосборника, в количестве 65÷160 м/т Al.
В процессе работы электролизера на поверхности электролита накапливается значительное количество угольной пены, осыпающейся с анода. Под действием циркуляционных магнитных полей угольная пена перемещается к углам и торцам анода и препятствует сбору и эвакуации анодного газа алюминиевого электролизера через колокольный газосборник в горелки и продуктов дожигания в корпусную газоотсасываюшую сеть.
3
Посредством подачи сжатого воздуха на поверхность электролита одновременно или последовательно через отверстия в глиноземно-криолитовой корке на продольной стороне анода, используемые для обслуживания ванны электролизера, и через лючки для обслуживания газосборника, размещенные на угловых секциях газосборника, в количестве 65÷160 м/т Al осуществляется частичное или полное выгорание угольной пены на поверхности электролита в ванне электролизера.
Это обеспечивает свободный доступ анодного газа к горелкам и способствует уменьшению выхода угольной пены из ванны электролизера, что снижает расход дорогостоящих фтористых соединений и фонарные выбросы в цех за счет снижения частоты и длительности разгерметизации ванны электролизера для ее чистки.
Способ реализуют следующим образом.
3
Анодные газы электролизного процесса из-под подошвы анода поступают в газоходный канал, образованный боковой поверхностью анода и колокольного газосборника, выполненного из прямых и угловых навесных секций в виде камер. При этом осуществляется осаждение пыли в угловых секциях увеличенного объема и частичное или полное выгорание угольной пены на поверхности электролита в ванне электролизера за счет подачи сжатого воздуха на поверхность электролита одновременно или последовательно через отверстия в глиноземно-криолитовой корке на продольной стороне анода, используемые для обслуживания ванны электролизера, и через лючки для обслуживания газосборника, размещенные на угловых секциях газосборника, в количестве 65÷160 м/т Al. Под действием разрежения, создаваемого в газоотсасывающей сети источником разрежения, анодные газы поступают в посадочные патрубки для горелок, расположенные на приливах двух угловых секций газосборника, и далее на дожиг в горелки и очистку в аппараты газоотсасывающей сети. Нерастворившаяся в электролите зола и несгоревшая угольная пена периодически удаляются при технологической обработке ванны через лючки для обслуживания газосборника, размещенные на угловых секциях газосборника с возможностью ввода в них инструмента для очистки приливов от пыли и ванны возле углов и торцов анода от угольной пены. Чистка подколокольного пространства от угольной пены и пылесмолистых отложений на продольной стороне электролизера осуществляется при открытии ванны для комплексной технологической обработки.
Пример реализации способа.
3
3
На алюминиевом электролизере типа С-8БМ с газосборником, на угловых секциях которого расположены лючки прямоугольной формы для выгрузки угольной пены, реализуют подачу сжатого воздуха на поверхность электролита последовательно через отверстия в глиноземно-криолитовой корке на продольной стороне анода и через лючки для выгрузки угольной пены, расположенные на угловых секциях газосборника. Исходя из выхода угольной пены в количестве 20÷50 кг/т Al, достигнутом при осуществлении взятого за прототип способа сбора и эвакуации анодного газа, и стехиометрически необходимого количества воздуха на горение углерода в угольной пене, равного 8,88 м/кг С, подачу сжатого воздуха осуществляют в количестве 65÷160 м/т Al с периодичностью 1 раз в 5 суток.
Усредненные эксплуатационные характеристики электролиза в течение 5 мес. по взятому за прототип и предлагаемому способам отражены в таблице.
Таблица
Показатели
Предлагаемый способ
Прототип
Выход угольной пены, кг/т Al
16
31
Расход фтористых солей, кг/т Al
15
24
Частота открытия одной
1/100
1/10
стороны ванны, раз/сут
Длительность открытия
42
80
одной стороны ванны, мин.
Результаты пятимесячного периода опытно-промышленной реализации заявляемого способа сбора и дожигания анодного газа показывают, что способ позволяет уменьшить выход угольной пены в 1,9 раза и расход фтористых солей в 1,6 раза. Частота открытия ванны в рассматриваемом способе на порядок ниже, а длительность открытия в 2 раза меньше, чем в ближайшем аналоге, что обуславливает значительное снижение фонарных выбросов.