ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА АЛЮМИНИЯ
ELECTROLYSIS UNIT FOR ALUMINIUM MANUFACTURE

Изобретение относится к области цветной металлургии, к электролитическому получению алюминия.
Известен электролизер для получения алюминия по патенту RU 2041975. Он содержит систему непрерывных анодов, выполненную из предварительно обожженных анодных блоков, расположенных с зазором и соединенных средствами крепления по продольным сторонам, катодные блоки, сборник для осажденного алюминия, анодные балки, соединенные с анодной рамой, щитовые заслонки, расположенные по сторонам электролизера, днище с теплоизоляцией и футеровкой, и автоматического устройства для загрузки оксида алюминия. Недостатками этого электролизера является сложность конструкции и высокий расход электроэнергии.
По патенту RU 2133304 известен электролизер для выделения металлов из растворов. Он содержит корпус, крышку, неподвижные аноды, расположенные в два ряда, и вращающиеся между ними на общем валу дисковые катоды, токоподводы. Однако данный электролизер не пригоден для производства алюминия в промышленном масштабе.
Наиболее близким аналогом к заявляемому электролизеру является электролизер по патенту RU 2401884. В электролизере данной конструкции анодная часть биполярных электродов выполнена расходуемой, а сами электроды - подвижными с возможностью регулирования межэлектродного пространства путем перемещения биполей и одного из концевых электродов по ложному днищу на катках и/или роликах, выполненных из стойкого к алюминию и электролиту материала. Недостатком данной конструкции является наличие движущихся в расплаве механизмов (катков и/или роликов), существенно усложняющих бесперебойную промышленную эксплуатацию данного агрегата.
Задачей предлагаемого технического решения является уменьшение себестоимости производимого электролитическим путем алюминия за счет снижения стоимости агрегата (электролизера) и снижения расхода электроэнергии.
Технический результат заключается в уменьшении размеров электролизера, уменьшении общего напряжения электролизера за счет уменьшения напряжения в аноде и катоде, уменьшении размеров и массы ошиновки, в упрощении обслуживания электролизера.
Указанный технический результат достигается тем, что в электролизере биполярные электроды выполнены подвижными с возможностью изменения межэлектродного расстояния, причем подвижные части электродов (катки и/или ролики) выведены из расплава наружу относительно шахты - рабочего пространства - электролизера. Подвижные биполи и один, либо оба концевых электрода могут быть установлены на катках, роликах, транспортирной ленте либо перемещаться относительно поперечной оси электролизера с помощью иного внешнего относительно наполненного расплавом пространства электролизера приспособления. Подина может быть выполнена горизонтальной, наклонной, может быть оборудована копильником для сбора металла. Стенки шахты электролизера могут быть снабжены кессонами с хладагентом для отвода тепла и футерованы изнутри стойким к воздействию расплава (алюминия и электролита) материалом. Биполи могут располагать строго вертикально и под углом к горизонту, анодная часть биполей может иметь пазы-канавки различной конфигурации для эффективного отвода газов. Катодная сторона биполя может быть выполнена из материала, смачиваемого алюминием. Возможно применение полых газонаполняемых биполей для создания газовоздушной среды через отверстия в анодной стороне биполей для создания газовой пленки, ограничивающей коррозию анодной части биполя. Электролизер снабжен съемным сводом, предназначенным для эвакуации отходящих газов. Система питания глиноземом и фторсолями может располагается на своде электролизера либо отдельно относительно электролизера. Питание электролизера глиноземом может осуществляться как подачей глинозема и фторсолей непосредственно в расплав в шахте электролизера, так и посредством насыщения глиноземом и/или фторсолями электролита во внешнем относительно рабочего пространства электролизера резервуаре либо проточном канале.
На фиг.1 изображен упрощенный общий вид электролизера для производства алюминия.
Электролизер включает металлический корпус 1, который может быть оборудован кессонами с хладагентом 2, с футеровкой 3 из материалов, стойких к воздействию жидкого электролита 4 и металла, в котором расположена система вертикальных либо наклонных электродов, состоящая из концевого анода 5, концевого катода 6 и биполярных электродов 7. Ток к концевым электродам подводится по токоподводам 8.
Концевой анод 5, биполярные электроды 7 конструктивно опираются на внешний (находящийся вне расплава) относительно рабочего пространства электролизера конструктивный элемент электролизера 9. Электроды могут передвигаться относительно поперечной оси электролизера.
В нижней части электролизера может располагаться копильник металла вблизи наклонной либо горизонтальной подины 10. Сверху электролизер укрывается сводом 11, который может частично либо полностью сниматься. В своде конструктивно предусмотрена система удаления газов, и может быть оборудована система подачи глинозема 12.
Биполярные электроды имеют катодную 13 и анодную 14 стороны. Биполярные электроды с анодной стороны могут быть оборудованы пазами-канавками для улучшения отвода газов. Также биполи могут быть выполненными полыми с возможностью закачки в них газов для последующего создания газового антикоррозионного слоя через отверстия в анодной стороне биполя.
Работает электролизер следующим образом.
Пуск электролизера производится после разогрева внутреннего пространства до температуры, сопоставимой с рабочей температурой электролита (разность температур не более 100 градусов Цельсия). После нагрева в ванну заливается предварительно наплавленный электролит 4. Электролит может завиваться как в пустую шахту электролизера, так и в шахту с предварительно введенными электродами. После заливки электролита и установки электродов включается электрический ток и устанавливается свод 11.
Использование последовательно соединенных биполярных электродов и применение относительно малой силы тока уменьшает массу используемой для токоподвода ошиновки, снижает общее напряжение, за счет чего снижается расход электроэнергии.
Ввиду неучастия получаемого жидкого металла в процессе протекания тока, отсутствует необходимость поддержания в шахте электролизера достаточно большого количества металла.