Анодами, що самовипалюються, і верхнім струмопідводом

Катодний пристрій

Катодний пристрій є однотипним для всіх конструкцій електролізерів (рис. 5.5).

 

Рис. 5.5. Схема катодного пристрою.

1-подові вугільні блоки, 2-бортові блоки, 3-чавунна заливка, 4-катодний стрижень, 5-катодна секція, 6-вугільна подушка, 7-вогнетривка засипка.

 

Цей пристрій розташовується на стрічковому фундаменті з жаростійкого бетону і складається з катодного кожуха, теплоізоляції і футерівки.

Катодний кожух призначено для обтиснення катодного пристрою, який прагне до зруйнуваня під дією великих внутрішніх напруг, обумовлених градієнтами температури. Катодні кожухи можуть бути двох видів - балкового типу і катодний кожух з днищем.

Катодний кожух балкового типу являє собою конструкцію з двотаврів і швелерів. У вуглах приварюють посилюючі накладки. Уздовж бічних стінок кожуха знаходяться “вікна” для катодних стрижнів.

Катодний кожух з днищем виготовляють із сталевого листа товщиною 10 мм. Бічні стінки підсилюються двотавровими балками, швелерами і контрфорсами. Під днищем приварюють опорні двотаври.

Теплова ізоляція

Теплова ізоляція виконується з червоної, шамотної або легковагої цегли і теплоізолювальних засипок. Для кожуха балкового типу як засипка звичайно використовується шар сухого піску товщиною 2-3 см, потім 4-5 рядів червоної або 3-4 ряди шамотної цегли. Товщина швів не більш 3-7 мм. Кладка “суха”, шви заповнюються просіяним і просушеним піском або шамотним кришивом.

Для кожуха з днищем використовується легковага або шамотна цегла. Нижні ряди - суха кладка, верхні - на шамотному розчині з рідким склом і глиноземом. Розмір шва не більш 2 мм.

 

Футерівка

Футерівка виконується з подових і бічних вугільних блоків. Подові блоки розміщують на вугільній подушці товщиною 4-5 см, складають у секції і заливають чавуном. Секції з'єднують катодним стрижнем, що укладається в паз.

Бічну футерівку виконують з бічних блоків в один або два ряди з зазором не більш 1 мм. Зазори забивають шамотним порошком. Вугільні блоки бічної футерівки контактують з повітрям і можуть інтенсивно окислюватися і руйнуватися. Додатковим захистом бічної футерівки є гарнісаж - застиглий електроліт. Гарнісаж також зменшує вихід в атмосферу продуктів анодного окислювання - СО і СО₂, що забирають із собою фтористі сполуки. У цьому смислі гарнісаж особливо ефективний у електролізерах з верхнім введенням анодів.

 

Анодний пристрій електролізера з верхнім струмопідводом

Анодний пристрій електролізера складається з анодної рами (рис. 5.6.), анодного кожуха, анода, анодних штирів, газазбірного дзвона,

 

Рис. 5.6. Схема анодного пристрою.

1- газозбірний дзвін, 2- анод, 3- анодні штирі, 4- анодна рама, 5- анодний кожух, 6- домкрати, що прив'язують анодний кожух до анодної рами, 7 - домкрати для переміщення анодної рами.

домкратів, що прив'язують анодний кожух до анодної рами і домкратів для переміщення анодної рами

Анодна рама

Анодна рама служить для підвіски анода й кожуха та являє собою паралельно розташовані двотаврові балки великого перерізу, з'єднані поперечними зв'язками. На рамі кріплять анодне ошинування й притисні контакти для штирів (рис. 5.7).

Рис. 5.7. Схема кріплення штирів на груповому контактному пристрої.

1-анодна рама, 2-ошинування, 3- шпилька, 4-штир, 5-контактна колодка, 6-кріплення гнучкого пакета, 7- гнучкий пакет, 8-втулка, 9-притисна колодка.

 

Штирі вбиваються в анодну масу на різну висоту (рис. 5.8) і при коксуванні анода вростають у нього. При роботі ванни анод висить на окремих парах штирів, притиснутих шпильками до шин, укріплених на рамі. Коли штирі разом з анодом опускаються близько до катода, вони відгвинчуються від рами і викручуються з анода спеціальною машиною. Після цього штирі направляються на очищення, а на їхнє місце, але на більшій висоті, встановлюються нові штирі. Анод при цьому висить на наступних парах штирів.

Рис. 5.8. Чотирьохгоризонтна схема розставлення штирів.

1-рідка маса, 2-обпалений анод.

 

При викручуванні штирів на їхнє місце заливається рідка анодна маса, яка потім коксується, але при значно більших температурах у режимі, далекому від оптимального (вторинне коксування). Якість анода в місці вторинного коксування значно погіршується.

Анодний кожух

Анодний кожух слугує для формування анода. Він являє собою прямокутний короб, зварений з листової сталі товщиною 10 мм і підсилений ребрами жорсткості, контрфорсами і поперечними балками (рис. 5.9). Поперечні балки призначено для підвіски анодного кожуха. У нижній частині розташовано пояс для навішування спеціального дзвонового газовідсмоктувач. Анодний кожух укриття не має, тому що це підвищує температуру анода і погіршує його якість.

 

 

Рис. 5.9. Анодний кожух.

1-ребра жорсткості, 2- підвісні поперечні балки, 3-контрфорси, 4-пояс для навішування секції дзвонового газовідсмоктувача, 5-”кишені” для утеплення вуглів і торців анода.

Механізм переміщення анода

Механізм переміщення анода призначено для переміщення анода (тільки опускання) та опускання й піднімання анодного кожуха. Механізм складається з основного і допоміжного механізмів (рис.5.10).

Рис. 5.10. Схема механізму переміщення анода

1-20- тонні домкрати, 2-15- тонні домкрати, 3-анодна рама, 4- анодний кожух.

Основний механізм має дві пари 20-тонних домкратів і призначений для переміщення анода. Допоміжний механізм з двох пар 15-тонних домкратів призначено для переміщення анодного кожуха. Двадцяти- і п’ятнадцятитонні домкрати працюють незалежно один від одного. Схему механізму показано на рис. 5.10, а його кінематичну схему - на рис. 5.11.

 

 

Рис. 5.11. Кінематична схема механізму переміщення анода.

1 -20- тонні домкрати, 2 -15- тонні домкрати, 3-анодна рама, 4- анодний кожух, 5- поперечні балки, 6-анод, 7-катодний кожух.

Існує 3 режими переміщення анода.

1. Анод переміщується разом з анодним кожухом в одному напрямку. При цьому працюють тільки 20-тонні домкрати, а допоміжний механізм відключено.

2. Анод стоїть на місці (відключений основний механізм) а кожух переміщується - працюють тільки 15-тонні домкрати.

3. Анодний кожух рухається одночасно з анодом у протилежному напрямку - основний і допоміжний домкрати працюють з однаковою швидкістю в протилежних напрямках. У цьому випадку анодний кожух нерухомий щодо катодного кожуха, а анод - опускається.

Анодні штирі

У сучасних електролізерах це сталевий циліндр діаметром 120-130 мм, нижня частина являє зрізаний конус (рис. 5.12).

 

Рис. 5.12. Анодний штир.

Довжина конічної частини становить 700-800 мм. Циліндричну частину обміднено для поліпшення електричного контакту. У верхній частині штиря запресовано палець для викручування і витягування штиря.

Електролізер для одержання алюмінію з неперервним анодом і верхнім струмопідводом у складанні показано на рис. 5.13, А і Б.

Рис. 5.13,А. Електролізер для одержання алюмінію з неперервним анодом і верхнім струмопідводом. Вид збоку.

 

Рис. 5.13,Б. Електролізер для одержання алюмінію з неперевним анодом і верхнім струмопідводом. Вид з торца.

Переваги та недоліки електролізерів з верхнім підведенням струму

Переваги:

- кількість штирів відносно невелика і є можливість механізації операції перестановки штирів;

- немає необхідності нарощувати анодну обичайку;

- газозбиральний дзвін дозволяє збирати анодні гази, що відносять сполуки фтору без розведення їх повітрям, що значно спрощує регенерацію останніх.

Недоліки:

- знижена якість анода в місцях вторинного коксування збільшує електричний опір і призводить до обсипання анода (витрата анодної маси збільшується на 6-8%);

- в місцях вторинного коксування утворюються тріщини і виходять гази;

- загальний опір анода вищий, що призводить до збільшення падіння напруги на ванні на 0,2 В.