УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАЧИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ В ЭЛЕКТРОЛИЗЕР С ОБОЖЖЕННЫМИ АНОДАМИ
DEVICE FOR FEEDING OF BULK MATERIALS INTO ELECTROLYTIC CELL WITH BURNT ANODES

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к получению алюминия на электролизерах с верхним токоподводом и самообжигающимся анодом.
Известно устройство для подачи сыпучих материалов в электролизер по патенту РФ №2135644, м. кл. С25С 3/14, 1998. В электролизере для получения алюминия, содержащем анодный кожух, секцию газосборного колокола с вертикальной стенкой, устройство для подачи сырья, которое состоит из бункера, плотно прикрепленного к анодному кожуху, объемного дозатора клапанного типа, соединенного с бункером, и коаксиально размещенного относительно дозатора пробойника электролитной корки со штоком и приводом. Устройство для подачи сырья соединено с газосборным колоколом через переходную камеру, выполненную с герметично закрывающимся люком. При этом пробойник с дозатором снабжен возвратной пружиной. Верхняя стенка бункера является частью площадки анодчика.
Недостатком известного устройства является следующее. Бункер, прикрепленный задней стенкой вплотную к анодному кожуху, оказывает утепляющее воздействие на анод электролизера, боковые поверхности которого подвергаются выгоранию, что отрицательно сказывается на технологическом процессе получения алюминия.
Другим недостатком известной конструкции является то, что устройство для подачи сыпучего материала своей нижней частью связано с газосборным колоколом, т.е. сыпучий материал подается в ванну через патрубок, который является частью газосборного колокола. Патрубок отличается от газосборного колокола тем, что в нем имеется не только передняя стенка, как у газосборного колокола, но и задняя, которая подвергается сильному тепловому воздействию и быстро прогорает. При работе устройства глинозем забивает газоход, а анодные газы, имеющие высокую температуру, через переходную камеру проникают в бункер и выводят из строя пружины дозатора. Дозатор перестает закрываться и происходит самопроизвольная утечка глинозема. С другой стороны на пружины дозатора воздействует не только тепло газового потока, но и тепло анода, кожух которого плотно прилегает к задней стенке бункера.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является устройство для подачи сыпучих материалов в электролизер (патент РФ №2239006, м. кл. С25С 3/14, 2004). В известном устройстве для подачи сыпучих материалов в электролизер, состоящем из бункера с направляющей втулкой, прикрепленного к анодному кожуху электролизера с зазором, объемного дозатора клапанного типа, соединенного с бункером и коаксиально размещенного относительно дозатора и пробойника электролитной корки со штоком и приводом. Бункер снабжен коробом, прикрепленным к его нижней части и установленным с зазором к вертикально выполненной стенке газосборного колокола. Задняя стенка бункера снабжена защитным экраном, а дозатор выполнен с возможностью регулирования его объема сменными пластинами различной толщины, прикрепленными к ребрам, центрирующим шток относительно трубы дозатора. Дозатор имеет верхний и нижний клапаны, причем внешняя кромка верхнего клапана дозатора выполнена со скосами сверху и снизу. Загрузочная горловина бункера снабжена сеткой в виде стакана, а боковые стороны от горловины выполнены наклонными и короб - в виде раструба.
Недостатки прототипа заключаются в следующем:
- при использовании фторированного глинозема поверхность штока пробойника и внутренняя поверхность дозатора покрываются толстым слоем окислов железа и серы за счет движения газов между ними, в результате происходит изменение геометрических размеров сопрягаемых деталей дозатора и пробойника системы АПГ. Это приводит к заклиниванию пробойника в любых положениях, т.е. выходу системы АПГ из строя. Восстановление работоспособности данных узлов очень трудоемкий процесс;
- нижняя часть короба зарастает электролитом при эксплуатации. Это приводит к нарушению дозы глинозема во время технологического процесса и технологическим нарушениям;
- имеются случаи выхода из строя пружины дозатора и изоляционного разрыва на штоке пробойника в результате воздействия высоких температур;
- пересыпание глинозема между клапаном дозатора и стаканом дозатора;
- нестабильная доза за счет направляющих пластин дозатора, так как происходит неравномерное заполнение секторов между направляющими.
Задачей заявляемого предложения является повышение работоспособности устройства и исключение аварийной ситуации, повышение точности дозирования и снижение технологических нарушений процесса электролиза.
Техническим результатом предложения является повышение надежности работы устройства для подачи сыпучего материала (глинозема, фтористых солей и дробленого электролита) в электролизер за счет исключения движения газов между внутренней поверхностью дозатора и пробойника.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для подачи глинозема в электролизер с верхним токоподводом, содержащем бункер, прикрепленный к анодному кожуху электролизера с зазором и снабженный коробом, прикрепленным к нижней части бункера и установленным с зазором к газосборному колоколу электролизера, при этом задняя стенка бункера снабжена защитным экраном, пробойник электролитной корки со штоком и приводом и направляющую втулку бункера, согласно предлагаемому изобретению на шток установлены наборы щеток, выполненные из витой проволоки и разделенные дистанционной втулкой на верхнюю и нижнюю части, причем высота набора щеток в верхней части больше хода движения штока; над дистанционной втулкой установлен самоцентрирующийся стакан, снабженный скосами и окнами в его нижней части, а нижняя часть набора щеток зафиксирована на штоке при помощи наконечника, причем соединение штока и наконечника выполнено в виде усеченного конуса с возможностью разъема, кроме того, на задней стенке бункера установлен дополнительный откидной экран, а набор щеток из витой проволоки выполнен диаметром, большим, чем диаметр направляющей втулки бункера.
Изобретение дополняют частные отличительные признаки, направленные также на решение поставленной задачи.
Для возможности регулирования объема дозы сырья диаметр, высота дистанционной втулки на штоке и направляющей втулки бункера выполнены с соотношением 1:(0,4-0,6).
Сущность предложения заключается в следующем.
Основные отличительные признаки.
Установка на шток набора щеток, выполненных из витой проволоки и разделенных дистанционной втулкой на верхнюю и нижнюю части, причем высота набора щеток в верхней части больше хода движения штока, что позволяет добиться стабильности дозы сырья путем исключения дополнительного попадания сырья на поверхность электролита, увеличивает срок службы изоляционного разрыва между штоком и приводом, так как набор щеток выполняет роль радиатора для штока, уменьшая передачу тепла на изоляционный разрыв, в процессе пробоя корки наконечником.
Установка над дистанционной втулкой самоцентрирующегося стакана, снабженного скосами и окнами в его нижней части, исключает накопление сырья под приводом пробойника и просыпание сырья через смотровое окно.
Нижняя часть щеток зафиксирована на штоке при помощи наконечника, причем соединение штока осуществляется с возможностью легкого разъема, а задняя стенка бункера снабжена откидным экраном, что позволяет перекрыть поток воздуха с поверхности электролита, который имеет температуру более 950°C при технологической обработке электролизера по регламенту.
Предлагаемое техническое решение испытано в промышленных условиях. Учитывая изложенное, можно сделать вывод о том, что оно отвечает условиям охраноспособности "промышленная применимость".
Предложение поясняется чертежом, где показан общий вид устройства.
Устройство для подачи сыпучих материалов в электролизер содержит бункер 1, прикрепленный к анодному кожуху 2 электролизера с зазором. Бункер 1 снабжен коробом 3, прикрепленным к нижней части бункера. Короб 3 установлен с зазором к газосборному колоколу 4 электролизера. Задняя стенка бункера 1 снабжена защитным экраном 5 и откидным экраном 6. Внутри бункера 1 установлен шток 7, на котором закреплены наборы щеток, в верхней 8 и нижней 9 частях. Наборы щеток 8 и 9 выполнены из витой проволоки и отделены друг от друга на штоке 7 дистанционной втулкой 10. Набор щеток в верхней части 8 выполнен высотой больше хода движения штока 7. На конце штока 7 закреплен наконечник пробивки электролитной корки 11. Шток 7 в верхней части соединен с приводом 12 через изоляционный разрыв 13. Для установки штока 7 в нижней части бункера закреплен самоцентрирующийся стакан 14 и направляющая втулка 15. В нижней части самоцентрирующегося стакана 14 выполнены окна 16 и скосы 17.
Работа предлагаемой конструкции электролизера заключается в следующем. На каждом электролизере может быть установлено, например, четыре устройства для подачи сыпучего материала. В исходном положении, когда шток пробойника 7 находится в крайнем верхнем положении, сырье (например, глинозем, фторсоли или дробленый электролит) из бункера 1 поступает в направляющую втулку 15, который выполняет корпус дозатора. При поступлении сигнала на включение привода 12 шток 7 совместно набором щеток 8, 9 и наконечником 11 перемещается вниз. При достижении верхнего набора щеток 8 до направляющей втулки 15 прикрывается поступление сырья из бункера 1, а при выходе нижнего набора щеток 9 из направляющей втулки 15 происходит высыпание сырья из бункера 1 в короб 3 и далее наконечником 11 в пробитую лунку корки электролита. В связи тем, что верхний набор щеток 8 размером больше, чем ход привода 12, исключается просыпание сырья из бункера 1 через самоцентрирующийся стакан 14 и дополнительное попадание через направляющую втулку 15 в короб 3. При движении штока 7 вверх сырье, поднимающееся с верхним набором щеток 8, высыпается через окна 16 самоцентрирующегося стакана 14. Верхний набор щеток 8 при движении вверх и вниз очищает внутреннюю поверхность направляющей втулки 15, обеспечивает стабильность дозы. Нижний набор щеток 9 прикрывает просыпание сырья из бункера 1. Кроме того, даже при контакте наконечника 11 с электролитом теплопередача на изоляционный разрыв снижается, так как наборы щеток выполняют роль радиатора.
Необходимое количество сырья достигается расчетом объема зазора между дистанционной втулкой 10 и направляющей втулкой 15.
Задняя стенка бункера 1 снабжена защитным экраном 5 и откидным экраном 6 для снижения влияния высокой температуры на привод.
Промышленные испытания предложенной конструкции показали достаточно высокую надежность работы устройства для подачи сырья в электролизер, а также уменьшение осыпаемости боковой поверхности анода в местах крепления бункера к анодному кожуху.