устройство для питания сырьем алюминиевого электролизера в двухэтажных корпусах

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ СЫРЬЕМ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА В ДВУХЭТАЖНЫХ КОРПУСАХ, содержащее систему подачи глинозема в подколокольное пространство, соединенную с системой раздачи сырья, выполненной в виде бункера с аэрожелобами, и механизм ввода сырья в электролит, отличающееся тем, что система раздачи сырья выполнена с дополнительным нижним бункером, установленным у основания электролизера и связанным с верхним бункером прямыми и обратными каналами аэролифта.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что нижний бункер выполнен в виде циклона с тангенциальным вводом патрубков для ввода глинозема от транспортных средств и от обратного канала аэролифта.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что в верхней части выпускного патрубка выполнены отверстия для выхода воздуха.

4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что циклон имеет фильтр для выхода воздуха.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что верхний конец прямого канала аэролифта снабжен диффузором, установленным вертикально вниз в верхнем бункере наклонного аэрожелоба.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в нижней части бункера выполнена горизонтальная полка в проекции канала, соединяющего дозирующий бункер с аэрожелобом.

7. Устройство по пп. 1 и 5, отличающееся тем, что аэрожелоб имеет фильтры для выхода воздуха, причем фильтрующая поверхность каждого следующего фильтра больше предыдущей по ходу перемещения глинозема в аэрожелобе.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электролитическому производству алюминия и может быть использовано на электролизерах с верхним токоподводом и самообжигающимися анодами для питания их глиноземом и другими подобными материалами.

Известен электролизер для получения алюминия (а.с. СССР N 1560636, кл. С 25 С 3/14, 1988), содержащий анодное устройство с газосборным колоколом, устройства для подачи сырья, соединенные с системой раздачи глинозема, размещенный в трубе пробойник со штоком и приводом и дозатор в виде стакана с окнами, установленный коаксиально штоку пробойника, в котором для повышения надежности и уменьшения загрязнения окружающей среды труба в своей нижней части соединена с полостью газосборного колокола, а окна в стакане дозатора выполнены в два ряда, причем стакан установлен в трубе с возможностью перемещения, а верхняя часть штока выполнена в виде поршня, размещенного в стакане.

К недостаткам известной конструкции относится следующее: сложность конструкции питающего устройства, совмещающего одновременно дозатор и пробойник; значительные энергозатраты при работе этих устройств, связанные с пробивкой корки электролита в зоне подачи глинозема; незначительный срок службы устройства из-за абразивного износа элементов конструкции, а также воздействия агрессивного расплава на рабочие органы.

Известен электролизер для получения алюминия, принятый за прототип (авт. св. N 1712467, кл. С 25 С 3/06, 1990), включающий анодный кожух, колокольный газосборник, устройства для подачи глинозема в подколокольное пространство, соединенные с системой раздачи сырья, рабочие органы для ввода глинозема в электролит, соединенные с приводами для их перемешивания. Электролизер снабжен нижней балкой [-образной формы, охватывающей его по двум продольным и одной торцовой сторонам, концы которой над газосборным колоколом шарнирно закреплены на периферии продольных сторон анодного кожуха, а ее средняя часть соединена с приводом вертикального перемещения, размещенным в торце анодного кожуха двумя верхними балками, установленными вдоль соответствующих продольных сторон электролизера над нижней балкой, один конец каждой верхней балки шарнирно закреплен на анодном кожухе со стороны расположения привода, причем средняя часть каждой верхней балки шарнирно соединена с нижней балкой с возможностью их перемещения друг относительно друга, а рабочие органы установлены в подколокольном пространстве и закреплены на нижней и верхней балках, при этом одна часть рабочих органов, расположенных после шарнира, закреплена на верхней балке.

К недостаткам известной конструкции относится следующее: бункер, установленный на электролизере, имеет слишком большие габариты, что затрудняет обработку анода, например, перестановку штырей, засыпку анодной массы и др. с другой стороны, уменьшение габаритов бункера приводит к повышению трудоемкости обслуживания, связанной с необходимостью постоянного его пополнения глиноземом особенно напольными машинами.

Целью изобретения является снижение трудоемкости и повышение удобства обслуживания электролизера.

Цель достигается тем, что в электролизере, содержащем систему для раздачи глинозема в подколокольное пространство, соединенную с системой раздачи глинозема, выполненной в виде бункера с аэрожелобами, и рабочие органы для ввода глинозема в электролит, система раздачи глинозема снабжена дополнительным нижним бункером, установленным у основания электролизера и связанным с верхним бункером прямыми и обратными каналами аэролифта; нижний бункер выполнен в виде циклона с тангенциальным вводом патрубков для ввода глинозема от транспортных средств и от обратного канала с аэролифта; циклон снабжен фильтром для выхода воздуха; верхний конец прямого канала аэролифта снабжен диффузором, установленным вертикально вниз в верхнем бункере.

Установка дополнительного бункера у основания электролизера на нулевой отметке позволяет выполнить его достаточно большого размера, обеспечивающего, например, суточный запас сырья для каждого электролизера, или даже один бункер на два смежных электролизера. Это сокращает частоту загрузки бункера особенно напольными машинами и снижает трудоемкость обслуживания электролизера.

В известной конструкции большие габариты бункера затрудняют обработку анода, а малые габариты увеличивают трудоемкость обслуживания электролизера.

Небольшие габариты верхнего бункера, установленного на электролизере, позволяют установить аэрожелоб наклонно к горизонту под углом, близким к углу естественного откоса глинозема, и повысить надежность работы системы раздачи глинозема, не требующей высокого давления в аэрожелобах.

Известно устройство для автоматической загрузки алюминиевых электролизеров (патент СССР N 1063293 А, кл. С 25 С 3/14, 1979). Сходными признаками предложенного и известного устройств является наличие основного (напорного) бункера, установленного вне зоны работы электролизера, и промежуточного, установленного на электролизере, а также то, что в том и другом случае оба бункера связаны между собой пневмоприводами.

Отличием предложенной конструкции от известной является то, что, кроме прямого трубопровода (канала), имеется еще и обратный, обеспечивающий возврат излишков глинозема из верхнего (промежуточного) бункера в нижний (основной напорный), т. е. образует аэролифт. Такое выполнение требует некоторого небольшого увеличения энергии на транспортировку глинозема, но зато повышает надежность работы системы пневмотранспорта, так как в этом случае верхний бункер, несмотря на его малые размеры, всегда заполнен глиноземом. Кроме того, такое выполнение не требует контроля за уровнем глинозема в верхнем бункере во время эксплуатации.

Известная конструкция не имеет обратного трубопровода (канала), поэтому она требует установки крупногабаритного промежуточного бункера, а также тщательной регулировки системы пневмотранспорта.

На фиг. 1 показана схема транспорта глинозема; на фиг.2 и 3 схемы загрузки глинозема в верхний бункер; на фиг.4 схема подачи глинозема из аэрожелоба в дозирующие бункеры (нижняя часть дозирующего бункера повернута).

Устройство содержит две системы: систему раздачи сырья (глинозема) и систему подачи глинозема в подколокольное пространство. Система раздачи сырья содержит верхний бункер 1, установленный на электролизере и связанный с нижним дополнительным бункером 2 прямыми 3 и обратными 4 каналами аэролифта. Верхний конец прямого канала 3 аэролифта снабжен диффузором 5, установленным вертикально вниз в верхнем бункере 1. Верхний бункер 1 имеет значительно меньшие размеры, чем нижний бункер 2.

Система раздачи сырья связана с системой подачи глинозема в подколокольное пространство аэрожелобом 6, верхний конец которого связан с нижней частью бункера 1. Установленный на электролизере под углом, близким к углу естественного откоса глинозема, аэрожелоб 6 соединен каналами 7 с бункерами 8 дозирующего узла подачи глинозема в электролизер.

Аэрожелоб 6 снабжен несколькими фильтрами 9 для выхода воздуха, причем фильтрующая поверхность каждого следующего фильтра больше предыдущей по ходу перемещения глинозема в аэрожелобе 6. Аэрожелоб 6 снабжен трубопроводом 10 с отверстиями 11 для подачи сжатого воздуха в аэрожелоб.

Нижний бункер 2 имеет патрубки 12, 13 от транспортных средств, например от напольной машины и канала централизованной раздачи глинозема (ЦРГ).

Патрубки 12, 13 имеют тангенциальный ввод в бункер (циклон) 2.

В нижней части бункера 2 имеется дозирующее устройство, выполненное в виде короба 14 и аэротрубы 15 с отверстиями 16 для прохода воздуха. Короб 14 через канал 17 соединен с каналом 3 аэролифта. Нижний бункер (циклон) 2 имеет выпускной патрубок 18 для выхода воздуха с фильтром 19 и отверстиями 20. Патрубок от канала 4 тангенциально связан с патрубком 18.

Для уменьшения давления глиноземно-воздушной смеси из аэрожелоба 6 на дозирующий узел в нижней части бункера 8 имеется горизонтальная полка 21 в проекции канала 7, соединяющего дозирующий бункер 8 с аэрожелобом 6. В верхней части бункера 8 на расстоянии, превышающем угол естественного откоса 22 глинозема, установлен фильтр 23 для выхода воздуха.

Дозирующий узел в нижней части бункера 8 имеет аэротрубу 24 с отверстиями 25 для выхода воздуха, наклонную полку 26 и отверстие 27 для прохода глиноземно-воздушной смеси через канал 28 в подколокольное пространство электролизера.

Механизм ввода глинозема в электролит содержит нижнюю балку 29 [-образной формы, один конец которой при помощи шарниров 30 прикреплен к анодному кожуху 31, а другим концом связан с приводом 32 вертикального перемещения, установленным в торцовой части анодного кожуха. Над нижней балкой с каждой продольной стороны электролизера расположена верхняя балка 33, которая одним концом со стороны расположения приводов 32 при помощи шарнира 34 закреплена на анодном кожухе 31, а ее средняя часть соединена с нижней балкой 29 шарниром 35. На нижней и верхней балках закреплены рабочие органы 36, связанные с системой подачи глинозема в подколокольное пространство.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

В каналы 3 аэролифта подают воздух из сети сжатого воздуха. Одновременно воздух подают в аэротрубу 15. Воздух, выходя из аэротрубы 15 через отверстия 16, создает в коробе 14 кипящий слой глинозема и его перетекание через канал 17 в канал 3 аэролифта в количестве, пропорциональном объему подаваемого в аэротрубу 15 воздуха.

По каналам 3 аэролифта глинозем поступает в бункер 1 через диффузор 5, способствующий гашению скорости движения глинозема. Отсюда глинозем поступает в аэрожелоб 6, по которому самотеком, а также под действием сжатого воздуха, вводимого в него через трубопровод 10 и отверстия 11, он перемещается в сторону дозирующего узла. Далее через каналы 7 он поступает в дозирующие бункеры 8. Здесь воздух выходит через фильтр 23, а глинозем спускается на дно бункера 8. Затем под действием сжатого воздуха, выходящего из аэротрубы 24 через отверстия 25, глинозем через отверстия 27 и канал 28 поступает в подколокольное пространство.

Изменением давления в канале 3 аэролифта регулируют количество поступающего в бункер 1 глинозема таким образом, чтобы оно было равно количеству выходящего из него глинозема в аэрожелоб 6 или для повышения надежности было несколько больше. В последнем случае глинозем постепенно заполняет бункер 1, а избыток глинозема по обратному каналу 4 возвращается в бункер (циклон) 2. Такое выполнение обеспечивает возможность установки на электролизере бункера небольшого размера и в то же время иметь гарантированный запас глинозема в нем, не прибегая к контролю его уровня.

Подача воздуха в трубопровод 10 и его выход в аэрожелоб 6 через отверстия 11, размещенные по всей длине аэротрубы, создают в аэрожелобе кипящий слой глинозема. Наличие последовательно установленных фильтров 9 с постепенно увеличивающейся фильтрующей поверхностью по мере удаления от бункера 1 способствуют плотному заполнению аэрожелоба и равномерному заполнению глиноземом дозирующих бункеров, последовательно подключенных к аэрожелобу. Глинозем стекает по аэрожелобу в основном самотеком при небольшом (1-2 атм) давлении, необходимом для образования кипящего слоя.

Наличие горизонтальной полки 21 способствует уменьшению давления глиноземно-воздушной смеси из аэрожелоба на дозирующий узел в нижней части бункера 8 и в то же время не препятствует перемещению глинозема самотеком из канала 7 в бункер 8.

Наличие фильтра 23 на бункере 8 способствует исключению создания избыточного давления в верхней части дозирующего бункера и влияния этого давления на псевдоожиженный слой глинозема в нижней части бункера 8, возникающий при подаче воздуха в аэротрубу 24 для перемещения глинозема через отверстие 27 и канал 28 в подколокольное пространство.

Бункер (циклон) 2 периодически заполняют глиноземом напольной машиной или системой ЦРГ через патрубки 12, 13. При этом вытесняемый глиноземом воздух выходит через отверстия 20 и фильтр 19, таким образом он не мешает полному заполнению бункера 2. В то же время патрубок 18 не заполняется этим глиноземом и таким образом в бункере 2 имеется емкость для поступления небольших порций глинозема по обратному каналу 4, а поскольку емкость полая и отверстие в патрубке 18 расположено над коробом 14, она во время работы аэролифта никогда не переполняется.

Очистку фильтров выполняют обдувом их сжатым воздухом с внешней стороны, снижая в этот момент объем подачи воздуха в аэролифт и аэрожелоб.

Погружение корки электролита осуществляют следующим образом. Приводом 32 перемещают [-образную балку 29 вниз, а вместе с ней рабочие органы 36. При движении балки 29 вниз приходит в движение балка 33 через шарнир 35. Таким образом обе балки синхронно, а вместе с ними и рабочие органы 36 одновременно воздействуют на корку по всей длине, погружая ее в расплав без разрушения. После продавливания корки рабочие органы 36 выводятся из-под газосборного колокола, закрывая своими основаниями отверстия в пояске анодного кожуха.

Таким образом данное предложение снижает трудоемкость и повышает удобство обслуживания и надежность работы системы питания электролизера сырьем.