Електролізер для одержання алюмінію з бічним

Струмопідводом

Як уже зазначалося, конструкція катодного пристрою в різних електролізерів аналогічна і томурозглянемо тільки анодний пристрій.

У електролізерах з бічним струмопідводом струм підводиться до анода через стрижні, які вбито з чотирьох бічних сторін. Стрижні вбиваються в чотири або п'ять рядів у шаховому порядку, струм підводиться по гнучких мідних “спусках” на два нижніх ряди штирів. Велика кількість штирів і досить рівномірне з розташування в аноді дозволяє значно збільшити струмове навантаження на електролізер. При цьому, чим більший електролізер, тим менша його питома поверхня і гірші умови тепловідведення. Тому з зростанням струмового навантаження на електролізер доводиться йти на деяке зниження робочої густини струму:

I, кА 40-50 55-65 70-80 100-130

i, А/см² 1,2-1,1 1,1-1,0 1,0-0,9 0,85-0,7

У цей час прийнято такі розміри анодів: довжина, мм 3200, 3800, 4200, 4500, 5000, 6700, 6700, 7000; ширина, мм 1100, 1400, 1500, 1600, 1750, 1800, 2500, 2000.

Електролізери з широкими анодами коротше звичайних, це скорочує довжину ошинувань і виробничих будівель, зменшуються втрати напруги в шинах. Однак такі електролізери мають гіршу тепловіддачу і меншу густину струму.

 

Анодний пристрій

Анодний пристрій складається з анода, каркаса (кожуха), алюмінієвої обичайки, анодної рами й анодних стрижнів (рис. 5.14). Каркас анода - конструктивний елемент, який формує анод. Це прямокутна царга, зварена з листової сталі. Щоб каркас не деформувався під дією стовпа рідкої анодної маси, його беруть у жорстку раму зі швелера, а до рами приварюють вертикальні балочки - “пера”. У нижній частині пер укріплено “серги” на яких за допомогою штирів підвішено анод. Анодну раму на тросах підвішено за вугли до верхніх металоконструкцій.

Усередині анодної рами розміщено обичайку (царгу) з алюмінієвих листів товщиною 1-1,5 мм і висотою 1000-1500 мм. Анодна маса заливається всередину алюмінієвої царги. Таким чином, анодна маса не прилягає до сталевої рами, тому що між ними є прошарок алюмінію. Вона не дає витекти рідкій частини анода й захищає її від окислювання. Обичайка витрачається разом з анодом. По мірі опускання анода до верхніх країв алюмінієвої царги приклепуються нові листи й заливається нова порція анодної маси. Анодні штирі вбиваються в анод прямо через алюмінієву обичайку під кутом 15^о до горизонту. На окремий штир подається струм 1190-1300 А.

 

Рис. 5.14. Схема анодного пристрою.

 

1-анод, 2- рідка анодна маса, 3- алюмінієва обичайка, 4- анодний кожух (каркас) 5- анодна рама, 6- серга, 7- штирі, 8 -пера.

 

 

Схему розміщення анодних штирів у алюмінієвій обичайці показано на рис. 5.15.

Рис. 5.15. Схема розміщення анодних штирів у алюмінієвій обичайці.

 

По мірі згоряння й опускання анода, штирі нижнього ряду (1) виймають з анода й відправляють на очищення, а замість них на 200 мм вище верхнього ряду штирів забивають новий ряд (5). Завчасно струмопідводи (спуски) переносять з ряду (1) на третій ряд знизу (ряд 3).

При вийманні несучих стрижнів (А) нижнього ряду анод підвішують на тимчасові тяги безпосередньо до металоконструкцій електролізера. Тимчасові тяги кріпляться на штирі (В) вертикального ряду (3). Після підйому анодного кожуха несучими стають штирі другого знизу ряду (вертикальний ряд Б) і саме вони тепер обпираються на серги. Після операції підйому кожуха тимчасові тяги з нижніх штирів (ряд 1В) знімають і штирі вибивають з анода. Після цього процес повторюється.

Металоконструкції

Металоконструкції електролізера призначено для розміщення шин, підвішування анода і створення вентиляційного укриття електролізера. Верхня частина металоконструкцій - рама із середнім прорізом, розміри якого відповідають розмірам анода в плані. Раму зварено з балок, стінки балок використовуються як бункери для зберігання глинозему (2-3-добовий запас, 1-2 т). У нижній частині кріпиться система затворів для подавання глинозему на електролітну кірку.

Прорізи між балками закриваються кришками і металевими шторами. Штори можуть відкриватися (при обслуговуванні електролізера), намотуючись на барабани, і закриті в звичайному режимі роботи електролізера. Призначення штор - перешкоджати виділенню анодних газів в атмосферу цеху. Тому з простору навколо електролізера всередині штор постійно відкачується повітря. Штори, таким чином, відіграють роль газозбірного дзвона в електролізері з верхнім уведенням струму. Ефективність їх використання у порівнянні з дзвоном, звичайно ж, значно менша.

Піднімальний механізм

Піднімальний механізм призначено для вертикального переміщення анода (тільки вниз) і анодного кожуха (вгору й вниз). Сучасні електролізери мають тросовий механізм переміщення (рис. 5.16). Одним кінцем троси намотуються на барабан, що має привід від електродвигуна з редуктором. Інший кінець тросів перекидається через систему блоків, укріплених на стояках металоконструкції та рамі анодного пристрою. Поліспастний механізм підвішування рами зменшує швидкість вертикального переміщення досить важкого анода і підвищує рівномірність його ходу.

 

 

Рис. 5.16. Механізм переміщення анодної рами.

1-електродвигун, 2-редуктор, 3- барабан, 4- анодна рама, 5- блоки, 6- троси.

 

Схему електролізера середньої потужності з бічним струмопідводом показано на рис. 5.17, А і Б.

Переваги й недоліки електролізера з бічним струмопідводом

Переваги:

- велика рівномірність структури анода;

- менше падіння напруги на аноді;

- захист нижньої частини анода від окислювання.

Недоліки:

- відсутність газозбірних дзвонів призводить до значних виділень газу в атмосферу;

- відсмоктування через штори великих об’ємів газів ускладнює вловлювання і регенерацію фтористих сполук;

- перестановка штирів вимагає великих витрат ручної праці в безпосередній близькості від розплавленого електроліту.

 

Рис. 5.17.Схема електролізера з бічним струмопідводом.

А- вид з торця, Б - вид збоку

 

ДОПОМІЖНЕ УСТАТКУВАННЯ