СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ САМООБЖИГАЮЩЕГОСЯ УГОЛЬНОГО АНОДА АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА
PROCEDURE FOR FORMING SELF-CALCINATING COAL ANODE OF ALUMINIUM ELECTROLYTIC CELL

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к способам при обслуживании самоспекающегося анода на алюминиевых электролизерах с верхним токоподводом в производстве алюминия.
Известен способ и устройство обслуживания анода алюминиевого электролизера с верхним токоподводом, включающий контроль за состоянием анода, загрузку анодной массы, перестановку штырей, введение подштыревой анодной массы при перестановке анодных штырей. Поштыревая анодная масса представляет собой смесь (мас.%): кокса - 70 и пека - 30. В пеке содержится углерода 92-93%, водорода 4,1-4,7%, азота <2%, серы 0,2-0,7%. В настоящее время каменноугольный пек является единственным видом связующего для производства углеродной продукции (Ветюков М.М., Цыплаков A.M., Школьников С.И. Электрометаллургия алюминия и магния. М.: 1987.).
Недостаток пека в том, что он дефицитен и из него выделяется много вредных ароматических соединений, в частности - канцерогенного бензпирена.
Известен также способ формирования самообжигающегося анода алюминиевого электролизера с верхним токоподводом, заключающийся в в периодической загрузке анодной массы на поверхность анода, заключенного в анодный кожух, теплоизолировании 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 2004.03.16, опубл. 2005.06.27).
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.
Задачей изобретения является уменьшение связующего из пека при сохранении жидкотекучести твердожидкого композита только подштыревой анодной массы, а не всей анодной массы.
Достигается это тем что, в способе формирования самообжигающегося угольного анода алюминиевого электролизера, включающем загрузку анодной массы, загрузку алюминиевых материалов в виде гранул, перестановку стальных анодных штырей на более высокий горизонт угольного анода с извлечением стальных штырей из тела угольного анода, загрузку дозированного количества подштыревой массы на основе кокса и пека в лунку и установку штырей в лунку анода, согласно изобретению загрузку алюминиевых гранул осуществляют в подштыревую массу частично вместо пека в количестве 30-60% от веса пека.
Технический результат заключается в формировании самообжигающегося анода, позволяющего:
уменьшить загрязнение окружающей среды парами ароматических веществ, бензпирена и серы;
увеличить электропроводность анода в целом и соответственно уменьшить энергозатраты на производство алюминия;
уменьшить затраты на производство подштыревой анодной массы; так как добавленный алюминий только переплавляется, а не расходуется;
увеличить плотность подштыревой анодной массы и скорость ее опускания по высоте подштыревой анодной лунки; алюминий может химически связать серу из подштыревой массы, уменьшая коррозию анодного штыря;
удешевить транспортировку пека;
улучшить технологичность процесса электролиза.
Замена части пека, который при рабочей температуре подштыревой анодной массы находится в жидком состоянии и служит хорошей связкой для кокса, на алюминиевые гранулы, в несколько раз уменьшает скорость испарения связующего, уменьшает выделение вредных ароматических веществ, бензпирена и серы. Количество пека, заменяемого на алюминиевые гранулы, зависит от мощности электролизера и составляет 30-60%, т.е. должна остаться часть пека, так как при меньшей концентрации алюминивых гранул не заметно влияние алюминия, а при большей концентрации алюминиевых гранул не будет хорошего спекания подштыревой анодной массы в лунке анода.
Алюминий имеет плотность, в 2 раза большую, чем плотность пека. Поэтому скорость просыпания предлагаемой подштыревой анодной массы значительно выше, чем у прототипа.
Предложенный способ реализуется следующим образом.
На поверхность анода загружают основную анодную массу, после сгорания анода слой опускается 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 подштыревой массы на основе кокса, пека и алюминиевых гранул, которые составляют 30-60% от веса пека.
Приготовление предлагаемой подштыревой подовой анодной массы осуществляется на обычном технологическом оборудовании, но вместо части пека добавляются гранулы алюминия. При этом содержание кокса в подштыревой подовой анодной массе может оставаться прежним или немного изменяться.
Расход анодов в себестоимости алюминия достигает 10-15% и в значительной мере зависит от конструкции электролизера, качества анода и состояния технологического процесса. Нефтяной пек и другие виды связующего дефицитны. Кроме того, подштыревая анодная масса, сотоящая из кокса и пека, расходуется в процессе электролиза и загрязняет сгружающую среду. В предлагаемой подштыревой анодной массе часть пека заменена на алюминиевые гранулы, которые не расходуется, а только переплавляется. Следовательно, происходит экономия расхода дорогостоящего пека, а соответственно, уменьшаются затраты на производство алюминия.