штырь для подвода тока к самообжигающемуся аноду алюминиевого электролизера

Формула изобретения

Штырь для подвода тока к самообжигающемуся аноду алюминиевого электролизера, содержащий стальной стержень, выполненный цилиндрической формы в его верхней части и конической в нижней, и алюминиевую штангу для контактирования с анодной шиной, отличающийся тем, что длина конической части составляет от 0,1 до 0,2 длины стального стержня.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии алюминия и может быть использовано на заводах по производству алюминия, оснащенных электролизерами с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом.

Известна конструкция штыря для подвода тока к самообжигающемуся аноду алюминиевого электролизера, состоящая из цилиндрической верхней части и конической нижней части, при этом коническая часть выполнена с большой конусностью. Известная конструкция позволяет при перестановке не извлекать штырь из анода, а приподнимать и устанавливать на определенный горизонт (Лысенко Л.Н.Труды ВАМИ. Госплан СССР, Главниипроект, 1959, №42, с.103-126).

Недостатком известной конструкции является то, что при подъеме и установке штыря на более высокий горизонт в щель между штырем и самообжигающимся анодом затекает анодная масса, обогащенная пеком. Вышеперечисленное существенно ухудшает качество образующегося вторичного анода (подштыревой пробки), увеличивает его реакционную способность, расход при электролизе и объем выбросов вредных смолистых веществ в окружающую среду.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является штырь для подвода тока, состоящий из стального стержня цилиндрической формы в его верхней части и конической формы в нижней части примерно равной длины. Коническая часть выполнена в виде усеченного конуса с соотношением диаметров 120:90 мм и длиной 900 мм. Штырь содержит также алюминиевую штангу для контактирования с анодной шиной. Известными штырями обеспечивается подвеска самообжигающегося анода и подвод тока к нему на электролизерах на силу тока 156-175 кА (Справочник металлурга по цветным металлам. Производство алюминия. Изд-во "Металлургия", 1971, с.179).

Недостатком прототипа является то, что при перестановке штырей по мере сгорания самообжигающегося анода, после извлечения горячего штыря в подштыревую лунку затекает жидкая анодная масса с поверхности самообжигающегося анода и в, первую очередь, ее наиболее жидкотекучая составляющая, обогащенная пеком. Что вызывает, хотя и в меньшем объеме, отрицательные последствия, присущие аналогу - ухудшение качества вторичного анода, увеличение его расхода и объема вредных выбросов. При снижении содержания пека в первичной анодной массе подштыревую лунку после извлечения штыря приходится заполнять вручную, а при снижении содержания пека в подштыревой (вторичной) анодной массе возникают проблемы с установкой штырей на заданный горизонт. Большая длина конической части штыря затрудняет обеспечение его целостного, однородного контакта с самообжигающимся анодом, особенно при снижении содержания пека. Нарушение целостности контакта и установки штырей на заданный горизонт ухудшает равномерность распределения тока в самообжигающемся аноде, увеличивает падение напряжения, расход электроэнергии и расход анодной массы.

Задачей изобретения является создание конструкции штыря для подвода тока, позволяющей повысить качество вторичного анода и уменьшить возгоны смолистых вредных веществ за счет возможности использования подштыревой массы с более низким содержанием пека. А также снизить затраты ручного труда на перестановку штырей.

Поставленная задача достигается тем, что в известной конструкции штыря для подвода тока к самообжигающемуся аноду алюминиевого электролизера, содержащей стальной стержень цилиндрической формы в его верхней части и конической в нижней и алюминиевую штангу для контактирования штыря с анодной шиной, согласно предлагаемому решению, длина конической части составляет от 0,1 до 0,2 стального стержня.

Поскольку при использовании штырей с укороченной длиной конической части и увеличенной конусностью ширина щели между конической частью штыря и самообжигающимся анодом больше, а длина щели меньше, целостное, однородное заполнение щели достигается без дополнительных затрат ручного труда и при значительно более низком содержании пека в подштыревой анодной массе, чем при использовании штыря по прототипу.

Верхний предел длины конической части, равный 0,2 длины стального стержня, выбран из расчета, что дальнейшее увеличение приводит к увеличению затрат ручного труда на перестановку штырей и содержанию пека в подштыревой анодной массе.

Нижний предел длины конической части, равный 0,1 длины стального стержня, выбран из условия обеспечения безопасности, недопущения соскальзывания самообжигающегося анода со штырей.

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что делает возможным сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень".

На чертеже показана конструкция штыря для подвода тока, где: цилиндрическая часть штыря - 1, коническая часть штыря - 2, самообжигающийся анод - 3, анодная шина - 4.

Конструкция штыря для подвода тока была испытана на промышленном электролизере для получения алюминия на силу тока 168 кА. Результаты испытаний показаны в таблице.

Из приведенных данных видно, что использование предлагаемой конструкции штыря позволяет снизить содержание связующего, расход анодной массы и трудозатраты анодчиков на операцию перестановки штырей. Экономическая эффективность заключается в снижении трудозатрат на перестановку штырей более чем в 2 раза, расхода анодной массы с 520 кг/т до 500 кг/т и объема выбросов смолистых соединений в окружающую среду.

Таблица
№ п/п	Наименование показателей	Единицы измерения	Известный способ	Предлагаемый способ
1.	Трудозатраты на перестановку штырей	Чел-час/эл-р	1,5	0,6
2.	Съем угольной пены	Кг/т	17,0	12,0
3.	Расход анодной массы	Кг/т	520,0	500,0