СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ САМООБЖИГАЮЩЕГОСЯ АНОДА АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА С ВЕРХНИМ ТОКОПОДВОДОМ
METHOD TO FORM SELF-BAKING ANODE OF TOP-WORKED ALUMINIUM ELECTROLYTIC CELL

Изобретение относится к цветной металлургии, к электролитическому получению алюминия из расплавленных солей, а именно к обслуживанию анода электролизеров с верхним токоподводом.
Известен способ формирования самообжигающегося анода алюминиевого электролизера с верхним токоподводом, заключающийся в периодической загрузке анодной массы на поверхность анода, теплоизоляции боковой поверхности анода путем загрузки к бортам анодного кожуха вертикального слоя сыпучих алюминиевых материалов глубиной 0,15-0,7 и толщиной 0,007-0,035 высоты кожуха анода (Патент RU 2255146, МПК 7 С25С 3/12 от 16.03.2004, опубл. 27.06.2005).
Недостаток указанного изобретения в том, что он только теплоизолирует боковую поверхность анода, но не уменьшает расход анодной массы и, соответственно, не уменьшает выброс вредных веществ при электролизе алюминия.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является способ управления формированием анода на электролизере с верхним токоподводом, включающий контроль за состоянием анода, загрузку анодной массы, перестановку штырей, формирование вторичного анода путем загрузки дозированного количества подштыревой массы в лунку во время перестановки штырей, прорезку и уплотнение периферии анода, поддержание заданных значений плотности тока и уровня электролита (Минцис М.Я., Поляков П.В., Сиразутдинов Г.А. - Электрометаллургия алюминия. Новосибирск: Наука, 2001, с.215-222).
Недостатком такого способа является увеличение термической напряженности и образование трещин по периферии анода, обгорание боковой поверхности анода и соответственно рост удельного расхода анодной массы и съема угольной пены.
Задачей изобретения является уменьшение разрушения периферии анода, снижение его окисляемости и осыпаемости.
Достигается это тем, что в способе формирования самообжигающегося анода алюминиевого электролизера с верхним токоподводом, включающем загрузку анодной массы, перестановку штырей, формирование вторичного анода путем загрузки дозированного количества подштыревой массы в лунку при перестановке штырей, поддержание заданных значений плотности тока и уровня электролита, а также прорезку периферии анода и уплотнение верхнего слоя анодной массы, согласно изобретению, прорезку периферии анода осуществляют совместно с уплотнением верхнего слоя анодной массы и обработкой ультразвуком в течение 5-10 мин, частота которого составляет f=18-35 кГц.
Прорезку периферии анода совместно с уплотнением верхнего слоя анодной массы и обработкой ультразвуком проводят один раз в 5-25 дней.
Прорезка периферии анода устраняет разрушение периферийной (боковой) поверхности анода при поднятии анодного кожуха и перестановке стальных анодных стержней на новый горизонт.
Обработка ультразвуком обеспечивает дегазацию анодной массы перед коксованием и приводит к ускоренному уплотнению и формированию более плотного и однородного анода.
Нижний предел частоты обработки ультразвуком f=18 кГц обусловлен частотой, при которой начинает возникать кавитация в анодной массе, а верхний f=35 кГц - началом режима развитой кавитации, который ведет к снижению ультразвуковой дегазации вследствие образования огромного количества кавитационных областей в анодной массе.
Рациональное время обработки ультразвуком составляет 5-10 мин. При снижении этого времени ультразвуковая дегазация проходит не до конца, и плотность анодной массы не успевает достигнуть оптимального значения, а при обработке свыше 10 мин - дегазация анода уже практически завершена, и плотность анодной массы фактически становится постоянной.
Прорезку периферии анода совместно с уплотнением верхнего слоя анодной массы и обработкой ультразвуком следует проводить один раз в 5-25 дней. Более частая или редкая периодичность обработки не дает ощутимых результатов.
Периодичность обработки представлена в таблице 1.
Таблица 1
Частота обработки
Расход анодной массы, кг/т алюминия
Съем угольной пены, кг/т алюминия
1 раз в сутки
535
35
1 раз в 5 дней
528
29
1 раз в 10 дней
520
23
1 раз в 15 дней
522
24
1 раз в 20 дней
526
28
1 раз в 25 дней
530
31
1 раз в 30 дней
534
33
Пример конкретного осуществления предлагаемого способа
На электролизере с верхним токоподводом типа С-8БМ с силой тока 174 кА анод сгорает на 1,6 см в сутки, и на ту же величину поднимают углеродное тело в неподвижном кожухе. На поверхность анода загружают основную анодную массу и производят перестановку стальных анодных штырей на более высокий горизонт угольного анода с извлечением стальных штырей из тела угольного анода и в образовавшуюся лунку анода производят загрузку дозированного количества подштырьевой массы. При этом поддерживают заданные значения плотности тока и уровня электролита.
Периодически раз в 2 недели по боковой поверхности анода, вдоль стенок анодного кожуха, производят прорезку коксо-пековой композиции периферийной части анода на величину 70 см, совместно с ее уплотнением и обработкой ультразвуком частотой 27 кГц. Время обработки ультразвуком составляет 7 мин.
В теле анода возникает слаборазвитая кавитация, приводящая к слиянию мелких пузырьков газов, которые под действием подъемной силы эвакуируются из тела анода и отправляются на утилизацию.
Результаты сравнений предлагаемого способа с прототипом приведены в таблице 2.
Таблица 2
Параметр
Базовый способ (прототип)
Предлагаемый способ
Расход анодной массы, кг/т алюминия
540
520
Съем угольной пены, кг/т алюминия
33
24
Выход по току, %
88,1
89,3
Предложенный способ формирования анода позволяет улучшить качество боковой поверхности анода, осыпаемость и окисляемость за счет формирования более плотного и однородного анода, снизить расход анодной массы на 20 кг/т алюминия, съем угольной пены - на 9 кг/т алюминия.