УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ АНОДНЫХ ТОКОПОДВОДОВ СМОНТИРОВАННЫХ ОБОЖЖЕННЫХ АНОДОВ ЭЛЕКТРОЛИЗёРА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА АЛЮМИНИЯ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _________________________________2GG8, том 51, №10_____________________________

МЕТАЛЛУРГИЯ

УДК 669.713

Х.А.Мирпочаев, Б.С.Азизов, А.Ш.Муродиён УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ АНОДНЫХ ТОКОПОДВОДОВ -СМОНТИРОВАННЫХ ОБОЖЖЕННЫХ АНОДОВ ЭЛЕКТРОЛИЗЁРА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА АЛЮМИНИЯ

(Представлено академиком АН Республики Таджикистан У.М.Мирсаидовым 11.08.2008 г.)

В последние годы в странах Европы, США, Канаде и других развитых странах, производящих алюминий, завершается переход к применению предварительно обожженных анодов в электролизёрах. В СНГ такая технология применяется в Таджикистане - на Государственном унитарном предприятии ГУП ТАЛКО, в России - на Саянском алюминиевом заводе и в Казахстане - на строящемся Павлодарском алюминиевом заводе. Это выгодно с точки зрения экономичности производства алюминия, так как сокращается расход анодов на 3040% и значительно снижаются перепады напряжения в различных элементах анодного токо-подвода. При этом, что особенно важно, улучшается экологичность процесса электролиза алюминия.

Специалистами Всероссийского института алюминиевой, магниевой и электродной промышленности (ВАМИ) и зарубежных компаний R & D Carbon LTD, ^e Minerals, Metals & Materials Society, активно занимающимися исследованиями углерода, прежде всего анодов, анодной массы и материала для катодов, опубликован ряд работ [1-4], в которых основное место уделяется исследованиям качества анодов и его сырьевых компонентов, технологии процессов изготовления и обжига анодных блоков.

Вместе с тем, не менее важными аспектами проблемы являются вопросы совершенствования конструкции и технологии изготовления анодного блока и элементов анододержате-ля.

Практический опыт работы авторов данной статьи на Таджикском алюминиевом заводе, оснащенном электролизерами с обожженными анодами, и значительный объем научноисследовательских и опытно-промышленных разработок в этом направлении позволили сформировать свое понимание оптимальной конструкции смонтированного обожженного анода электролизёров для производства алюминия.

Используемая в мировой практике конструкция обожженного анодного блока в сборе со стальным кронштейном, биметаллической сталеалюминиевой вставкой и штангой анодо-держателя из силумина (рис.1) имеет ряд конструктивных и технологических недостатков.

Рис.1. 01 - анодный блок; 02 - кронштейн стальной, литой; 03 - вставка биметаллическая из алюминия и стали; 04 - штанга анододержателя из силумина.

С целью устранения имеющихся проблем по конструкции и трудоемким, дорогостоящим технологиям изготовления (монтажа, демонтажа, ремонта, использования вновь элементов отработанного анодного токоподвода) была разработана, изготовлена и частично испытана на Таджикском алюминиевом заводе новая конструкция анодного токоподвода, которая схематично показана на рис.2.

Рис.2. 01 - анодный блок; 02 - кронштейн стальной, литой; 03 - вставка биметаллическая из алюминия и стали; 04 - штанга анододержателя из силумина.

Предлагаемая новая конструкция анодного токоподвода может эксплуатироваться совместно с действующими типовыми конструкциями анодных токоподводов и постепенно заменять их в перспективе.

На рис.3 представлены конструкции, а в нижеприведенной таблице - габариты типового и предлагаемого анодных токоподводов.

Принципиальные отличия предлагаемой конструкции смонтированного обожженного анода от общепринятой в мировой практике конструкции обожженного анодного блока в сборе с анододержателем состоят в том, что:

1) стальной кронштейн предлагаемого анододержателя в ниппельной части имеет трапециевидную форму - усеченного обратного клина;

2) круглые или прямоугольные ниппели как отдельные элементы типового кронштейна анододержателя в предлагаемых кронштейнах отсутствуют;

3) в анодном блоке вместо ниппельных гнёзд сформирован сплошной, на всю длину обожженного анода трапециевидный паз под предлагаемый кронштейн;

4) соединение анодного блока с кронштейном анододержателем производится без чугунной заливки в ниппельные гнёзда обожженного анода.

Рис.3. Конструкции типового и предлагаемого анодных токоподводов.

Площадь контакта применяемого в мировой практике ниппельного кронштейна ано-додержателя с типовым анодным блоком составляет:

Бо = п • D • h • п = 3.14 • 110 •ІОО • 4 = 138.2 мм2,

где п - число ниппелей кронштейна.

Площадь контакта предлагаемого нового клинового кронштейна анододержателя с новым анодным блоком с клиновым пазом составляет:

Бн = В • h • п = 1190 • 100 • 2 = 238.0 мм2,

где п - число контактных поверхностей нового кронштейна.

Таблица

Г абариты типового и предлагаемого анодных токоподводов

Обозначение Габариты анододержателя Габаритные размеры, мм

применяемого предлагаемого

Длина анододержателя 2860 2760

Ь длина анода 1450 1450

В ширина кронштейна 1190 1190

н высота кронштейна 320 340

ь высота контактной поверхности 100 100

Б диаметр ниппеля 110 -

і расстояние между ниппелями 360 -

Как видно из вышеприведённых расчетов, площадь контакта предлагаемого клинового кронштейна анододержателя с анодным блоком с клиновым пазом (Бн) почти в два раза превышает площадь контакта применяемого в мировой практике ниппельного кронштейна анододержателя с типовым анодным блоком (Бс). Это значительное увеличение площади контакта между кронштейном анододержателя и анодным блоком улучшает характеристики работы анодного токоподвода вследствие снижения величины напряжения и плотности тока в узлах контакта. При этом будет происходить более равномерное токораспределение по поверхности анодного блока и подине катодной части электролизёра, что также положительно отразится на работе электролизёра в целом.

Таким образом, внедрение принципиально новой конструкции контактного узла анодного блока с кронштейном анододержателя позволит:

1) значительно увеличить контактную поверхность «ниппель - анод», тем самым снизить перепад напряжения в этом узле и обеспечить более равномерное токораспределение в объёме анодного блока;

2) повысить качество и прочность контактного узла за счет саморегулирования минимального зазора в контакте стального кронштейна и анодного блока и разных коэффициентов объёмного расширения материалов - стального (кронштейн) и углеродистого (анодный блок);

3) избежать возможных механических повреждений всех контактных узлов анодного токоподвода при транспортировке, так как в технологической схеме исключается перевозка

анодного токоподвода в смонтированном виде от участка монтажа производства обожженных анодов до корпусов электролиза алюминия. Перевозка анодного блока, анододержателя производится отдельно;

4) обеспечить регулируемую величину эксцентриситета анода по отношению к штанге анододержателя для достижения необходимого расстояния между анодами в электролизных ваннах;

5) продлить цикл работы анодного токоподвода в электролизёре с 28 до 30 дней, что связано с увеличением рабочей высоты анодного блока на 100 мм.

ЛИТЕРАТУРА

1. Янко Э.А. Аноды алюминиевых электролизеров. - М.: Издательский дом «Руда и металлы», 2001, с. 470-591.

2. Сборник публикаций независимой компании R & D Carbon LTD. Аноды в алюминиевой промышленности. - Switzerland, 1995, с. 7-15, 293-304.

3. Mannweiler U. Новые технологии производства анодов в алюминиевой промышленности. - JOM, 1995, с. 15 -21.

4. Иенсе Э. Цех обожженных анодов на алюминиевом заводе фирмы «Рейнольдс» в Гамбурге. - Перевод № 81/1977 ВАМИ.

Технологический университет Таджикистана Поступило 01.08.2008 г.

Х.А.Мирпочаев, Б.С.Азизов, А.Ш.Муродиён ТАКМИЛИ ШХТОРИ БАР^РАШН^И АТОДЙ - АТОД^И ПУХТАИ ВАОЛШУДАИ ЭЛЕKТРOЛИЗЁРX,OИ ИСТЕ^ШЛИ АЛЮМИНИЙ

Даp мак;ола такмили сохтоpи 6apK;pac0Hx,0H анодии электpолизёpхои истехсоли алюминий - мачмаъи аноди пухта бо аноднигахдоp пешниход шудааст.

Kh.A.Mirpochaev, B.S.Azizov, A.Sh.Murodiyon CONSTRUCTION IMPROVEMENT OF THE ANODIC CONDUCTOR -MOUNTED AND BAKED ANODS OF ELECTROLYZER FOR ALUMINIUM PRODUCTION

The construction improvement of anodic conductor of electrolyzer for aluminium production - block of baked anode with anodic holder is attached in the article.

7б9