устройство для закрывания наданодного пространства в анодном кожухе soderberg-анода

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАКРЫВАНИЯ НАДАНОДНОГО ПРОСТРАНСТВА В АНОДНОМ КОЖУХЕ SODERBERG-АНОДА электролизера для получения алюминия с вертикальными анодными штырями, содержащее по меньшей мере одну крышку с выполненными в ней отверстиями для анодных штырей, по меньшей мере одним отверстием для загрузки анодной массы и по меньшей мере одним отверстием для выпуска отходящих газов, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и эффективности, крышка выполнена составной из центральной крышки и боковых крышек, установленных с возможностью поворота, и размещенного между центральной крышкой и боковыми стенками анодного кожуха, в центральной крышке выполнены отверстия для анодных штырей, диаметр которых превышает диаметр анодных штырей, при этом устройство снабжено уплотнительными элементами, посаженными на каждый анодный штырь и свободно размещенными в отверстиях крышки, и горизонтальными уплотнительными элементами для уплотнения отверстий.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено тремя балками, размещенными вдоль верхней части анодного кожуха, одна из которых расположена по центральной продольной оси анода, а две расположены по обе стороны от центральной по бокам кожуха с внешней стороны анодных штырей.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что центральная крышка выполнена секционной, а в каждой секции выполнено не менее двух, предпочтительно четырех, отверстий под анодные штыри.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что секции крышки соединены болтовым соединением болтовым соединением через фланцы, выполненные на каждой секции.

5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что центральная крышка соединена с центральной и боковыми балками винтовыми и болтовыми соединениями.

6. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что оно снабжено трубами, размещенными вдоль боковых балок, на которых с возможностью поворота установлены боковые крышки.

7. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что оно снабжено трубами, размещенными вдоль продольных боковых стенок анодного кожуха, на которых с возможностью поворота установлены боковые крышки.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным уплотнением, выполненным в виде одного или более эластичных прокладок для уплотнения наружной поверхности анодных штырей.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что уплотнения, насаженные на анодные штыри, выполнены коническими с раструбом, направленным вверх и наружу.

10. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено рычагами и стопорами для фиксации уплотнительных элементов на крышках.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройству для закрывания верхней части анодного кожуха в Soderberg-аноде для электролитической восстановительной ванны для производства алюминия.

Soderberg-анод, который используют в электролитических ваннах для алюминия, представляет собой постоянный анодный кожух, изготовленный из чугуна или стали, этот кожух окружает самоспеченный углеродистый анод. Неспеченная, содержащая углерод электродная паста загружается периодически в верхнюю часть анода и неспеченная электродная паста спекается в твердый углеродный анод при помощи тепла, выделяемого током, подающимся к аноду и при помощи тепла от расплавленной электролитической ванны. Главная особенность Soderberg-анода заключается в том, что спеченный анод перемещается относительно постоянного анодного кожуха. Каждая электролитическая ванна обычно снабжена одним Soderberg-анодом.

Soderberg-анод подвешен при помощи большого числа вертикально расположенных контактных болтов, обычно изготовленных из стали, которые также используются для подвода к аноду рабочего электрического тока. Нижние концы контактных болтов запечены в анод. Контактные болты двигаются вперед вниз с перемещением анода, пока их нижние концы не достигнут определенного расстояния от нижнего конца анода. Затем контактные болты вытягиваются из анода и устанавливаются в самом верхнем положении. При нахождении кончиков контактных болтов на различной высоте в аноде всегда имеется достаточное число болтов, имеющих такое положение кончика, что сохраняется достаточная удерживающая сила и обеспечивается хорошее токовое соединение между болтами и кожухом.

Неспеченная электродная паста, которая загружается в верхнюю часть анода, во время процесса обжига выделяет газы и летучие органические соединения. Некоторые из этих газов и летучих соединений, например полиароматические углеводородные соединения (ПАУ), вредны для здоровья и поэтому необходимо предотвратить проникновение этих газов в окружающую среду.

До настоящего времени делались попытки уменьшить выход газов из верхней части анода за счет использования электродных паст, имеющих возможно более низкое содержание летучих веществ или за счет поддержания верхней части анода при возможно низкой температуре. Даже если выделение газов из верхней части анода и было уменьшено в последние годы, все равно при помощи известной технологии невозможно уменьшить выделение опасных газов от верха анода до приемлемого низкого уровня.

Предложено закрыть верхнюю часть анода при помощи крышки, имеющей отверстия для контактных болтов, и собрать и сжигать газы, отходящие от верхней части анода. Однако устройство имеет большое число недостатков и погрешностей, поэтому это известное устройство не нашло применения в промышленности. Одним из недостатков устройства является то, что крышка изготовлена из одного куска, за исключением необходимых отверстий для загрузки электродной пасты. Это вызывает необходимость в удалении и установке всех контактных болтов для того, чтобы поместить крышку на место. Поэтому работа электролитической ванны должна быть приостановлена для того, чтобы провести эту операцию. Кроме того, предложенное уплотнение между контактными болтами и соответствующими отверстиями в крышке, выполнено при помощи асбестовых веревок, которые не обеспечивают удовлетворительное уплотнение, особенно при перемещении контактных болтов вверх и вниз. Поэтому такие уплотнения не приемлены для длительной работы в алюминиевой электролитической ванне. Наконец, не показано, как происходит загрузка анодной пасты так, чтобы паста загружалась равномерно по всей площади верхней части анода [1]

Цель изобретения заключается в обеспечении устройства для закрывания верхней части анодного кожуха-анода.

Изобретение относится к устройству для закрывания верхней части Soderberg-анода, используемого, когда анод электролитического получения алюминия снабжен анодным кожухом и вертикальными контактными болтами для поддерживания и для подведения рабочего тока к аноду и где верхняя часть анодного кожуха закрыта при помощи, по крайней мере, одной крышки, имеющей отверстия для контактных болтов, и, по крайней мере, одного отверстия для загрузки анодной пасты, и, по крайней мере, одного газоотводного отверстия, названное устройство отличается тем, что крышка включает в себя центральную крышку, имеющую отверстия для контактных болтов, названные отверстия имеют диаметр, превышающий диаметр контактных болтов и где кольцевые отверстия между каждым из контактных болтов и соответствующим отверстием в центральной крышке уплотнены при помощи уплотняющих элементов, которые имеют газопроницаемые уплотнения у каждого контактного болта и которые свободно плавают на центральной крышке и названные крышки расположены между центральной крышкой и боковыми стенками анодного кожуха, названные боковые крышки устроены поворотно.

Предпочтительно крышки размещены на трех балках, расположенных вдоль верхней части анодного кожуха, одна из балок расположена в центре анода, а две другие балки расположены с каждой стороны центральной балки снаружи контактных болтов. Центральная крышка предпочтительно съемно соединена с центральной балкой, а две другие балки при помощи винтов или болтов.

В соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения секция центральной крышки разделена на несколько секций крышки, каждая секция включает в себя отверстия для, по крайней мере, двух, а предпочтительно четырех контактных болтов. Эти секции крышки предпочтительно соединены друг с другом при помощи болтов через фланцы, имеющиеся на каждой секции.

При осуществлении устройства в соответствии с настоящим изобретением центральная крышка может быть установлена секция к секции и таким образом только два или возможно четыре контактных болта должны быть извлечены одновременно для того, чтобы установить одну секцию центральной крышки. Таким образом, секции центральной крышки могут быть установлены без существенного нарушения работы электролитической ванны. Кроме того, поврежденная секция центральной крышки может быть заменена без нарушения работы ванны.

Боковые крышки, расположенные между наружными балками и боковыми стенками анодного кожуха, поворотно соединены с трубами, расположенными вдоль наружных балок, и поворотно соединены с трубками, расположенными вдоль верхней части боковых стенок анодного кожуха.

Чтобы гарантировать хорошие качества уплотнения между трубами и наружными балками, вдоль труб устроены гибкие выступы.

Уплотняющие элементы, которые уплотняют кольцевой зазор между отверстиями в центральной крышке и контактными болтами, представляют собой горизонтальный участок, который гарантирует уплотнение верхней части центральной крышки и уплотняющие элементы, которые прижимаются снаpужи к контактным болтам. Уплотняющие элементы могут представлять собой, например, эластичные кольца. Чтобы гарантировать легкое и безопасное вхождение анодных болтов в уплотняющие элементы, верхняя часть уплотняющих элементов имеет коническую форму и расширяется вверх и наружу.

Чтобы предотвратить подъем уплотняющих элементов вверх, когда извлекаются контактные болты для перемещения в более высокое положение в аноде, каждый уплотняющий элемент предпочтительно снабжен, по крайней мере, одним горизонтальным рычагом, который предусмотрен для того, чтобы сцепляться с удерживающим устройством, представляющим собой два кронштейна, соединенных с центральной крышкой, названные кронштейны удерживают металлические стержни или что-либо подобное. Когда извлекают контактный болт, то уплотняющий элемент будет удерживаться на месте при помощи рычага или рычагов удерживающего устройства. Чтобы предотвратить поломку центральной крышки или уплотняющих элементов, удерживающее устройство сделано таким образом, что если усилие в удерживающем устройстве превысит определенный уровень, то сломается стержень.

Наконец устройство в соответствии с изобретением снабжено, по крайней мере, одним выпускающим отверстием для газов, которые выделяются во время спекания анодной пасты. Эти газы отводятся в обычную газоочистную аппаратуру для очистки газов перед их выбросом в окружающее пространство.

Во время работы электролитических ванн, снабженных устройством, соответствующим изобретению, газовое давление ниже крышек поддерживается ниже атмосферного давления. Этим гарантируется, что газ из верхней части анода не будет поступать в окружающее пространство.

Боковые крышки могут поворачиваться из закрытого положения в открытое положение как вручную, так и автоматически. Открывать боковые кожухи необходимо только для замены анодной пасты или для осмотра верхней части анода.

Устройство, соответствующее изобретению, гарантирует хорошее уплотнение между верхней частью анода в Soderberg-анодах, которые используются для производства алюминия. Устройство, соответствующее изобретению, может быть установлено на существующих анодах путем без существенного нарушения работы электролитических ванн.

На фиг. 1 вид сверху Soderberg-анода для электролитических алюминиевых ванн; на фиг. 2 разрез по А-А на фиг.1; на фиг.3 другой предпочтительный вариант устройства на фиг.2; на фиг.4 часть устройства на фиг.1 в увеличенном масштабе; на фиг.5 уплотняющий элемент; на фиг.6 сечение по Б-Б на фиг.5.

На фиг. 1 и 2 показан Soderberg-анод для электролитических ванн для производства алюминия.

Анод представляет собой кожух 1, изготовленный из чугуна или стали. В анодный кожух 1 загружают содержащую углерод анодную пасту. Содержащая углерод паста 3 спекается в твердый угольный анод пpи помощи тепла, которое выделяется во время прохождения тока к аноду и тепла от электролитической ванны. Спеченный анод расходуется во время процесса электролиза. Спеченный угольный анод на фиг.2 обозначен позицией 2, а неспеченная угольная паста 3. Угольный анод удерживается множеством вертикальных контактных болтов 4, которые также служат как проводники тока к аноду.

Как видно из фиг.1, контактные болты расположены четырьмя рядами в продольном направлении анода. Контактные болты 4 подвешены обычным способом к проводящим ток балкам (не показано на чертежах).

Устройство для закрывания верхней части анода включает в себя продольную центральную балку 5, расположенную вдоль продольной оси анода, и две наружные балки 6, 7, расположенные снаружи рядов контактных болтов. Балки 5-7 подвешены на коротких боковых сторонах 8, 9 анодного кожуха. В зависимости от длины ввода балки могут быть подвешены к одной или более балкам, расположенным поперек анода, и опираться на длинные боковые стороны анодного кожуха.

Между центральной балкой 5 и каждой из наружных балок 6, 7 расположены центральные крышки 10, 11, имеющие отверстия 12 для контактных болтов 4, эти отверстия имеют диаметр, превышающий диаметр контактных болтов 4. Крышки 10, 11 предпочтительно соединены с центральной балкой 5 и наружными балками 6, 7 при помощи винтовых соединений 13.

Как показано на фиг. 4, каждая центральная крышка 10, 11 разделена на несколько секций 14, каждая секция имеет отверстия 12 для четырех болтов 4. Секции 14 соединены друг с другом при помощи винтовых соединений 15 через фланцы 16. При помощи такого разделения центральных крышек 10, 11 каждая секция 14 центральных крышек 10, 11 может быть легко заменена при назначении четырех контактных болтов 4, после чего секция 14 удаляется и устанавливается новая. Это может быть сделано без существенного нарушения работы ванны. Должно быть упомянуто, что в объеме этого изобретения разделить центральные крышки 10, 11 таким образом, что каждая секция 14, например, имеет два или шесть отверстий 12 для контактных болтов 4.

Кольцевой зазор между контактными болтами 4 и отверстиями 12 в центральных крышках 10, 11 уплотняется при помощи уплотняющих элементов 17, как показано на фиг.1, 3 и 4. Уплотняющие элементы 17 плотно расположены вокруг каждого контактного болта 4 и свободно плавают на центральных крышках 10, 11. Уплотняющие элементы 17 будут таким образом следовать за любым горизонтальным перемещением контактных болтов 4.

Как видно из фиг.5, каждый уплотняющий элемент 17 снабжен уплотняющим кольцом 18, которое плотно прилегает к центральным крышкам 10, 11. Чтобы ввести контактные болты в уплотняющие элементы, уплотняющие элементы снабжены расширяющимися наружу и вверх конусами 19. Когда контактные болты 4 перемещаются вниз через уплотняющий элемент и в анод 2, то направление перемещения контактных болтов 4 будет вниз и тем самым контактные болты будут гарантировать, что уплотняющее кольцо 18 уплотняющих элементов всегда будет прижато к верхней поверхности центральных крышек 10, 11.

Уплотнение по окружности контактных болтов 4, как показано на фиг.5 и 6, осуществлено при помощи кольцевидного элемента 20, который прижимается к контактным болтам 4 при помощи одного или двух эластичных колец 21, 22, содержащихся в камере 23, образованной кольцевидной деталью 24, соединенной с уплотняющим кольцом 18 уплотнительного элемента 17 при помощи винтовых соединений 25.

Как показано на фиг.6, кольцевидный элемент 20 изготовлен из двух частей для того, чтобы гарантировать, что кольцевидная деталь 20 будет прижата в контактное соединение с наружной поверхностью контактных болтов.

Между наружными балками 6, 7 и длинными сторонами 25, 27 анодного кожуха 1 расположены поворачивающиеся боковые крышки 28, 29. В соответствии с вариантом, показанным на фиг.2, боковые крышки 28, 29 подвешены при помощи труб 30, 31, поворотно соединенных вдоль наружных балок 6, 7. Боковые крышки 28, 29 могут за счет этого перемещаться из закрытого положения, показанного сплошными линиями на фиг.2, в открытое положение, показанное пунктирными линиями на фиг.2. Когда боковые крышки 28, 29 находятся в открытых положениях, анодная паста может быть загружена в верхнюю часть анода и верхняя часть анода может быть исследована визуально. Чтобы гарантировать хорошее уплотнение между трубами 30, 31 и наружными балками 6, 7, вдоль труб 30, 31 предпочтительно расположены гибкие уплотняющие листы 32, 33. Эти уплотняющие листы гарантируют хорошее уплотнение между наружными балками 6, 7 и трубами 30, 31, когда боковые крышки 28, 29 находятся в закрытых положениях.

В соответствии с вариантом, показанном на фиг.3, боковые крышки 28, 29 подвешены на трубах 38, 39, поворотно расположенных вдоль боковых стенок анодного кожуха. Боковые крышки 28, 29 могут за счет этого перемещаться из закрытого положения, показанного сплошными линиями на фиг.3, в открытое положение, показанное пунктирными линиями на фиг.3. Этот вариант имеет преимущество, что любой пролив анодной пасты будет собран на боковых крышках 28, 29 и загружен в анодную верхнюю часть, когда боковые крышки закрыты.

Чтобы предотвратить подъем уплотняющих элементов 17 вверх во время извлечения контактных болтов из анода, уплотняющие элементы 17, как показано на фиг. 4-6, предпочтительно снабжены одним или двумя горизонтальными рычагами 32, сцепленными с устройством 33, включающим в себя два кронштейна 34, 35, которые удерживаются съемным болтом 36. Как можно видеть, уплотняющие элементы 17 имеют свободу для горизонтального перемещения, но остаются в контакте с верхней частью центральных крышек 10, 11, когда контактные болты перемещаются вверх.

Чтобы собрать газы, которые выделяются во время обжига анодной пасты, в центральных крышках 10, 11 устроено, по крайней мере, одно газовое выпускное отверстие. За счет этого отходящий газ может быть собран и откачан из верхней части анода и отправлен к газоочистному устройству (не показан) перед выходом в атмосферу.