1) Анодное устройство

Определение габаритов электролизера начнем с расчета размеров анода или анодного массива. Зная силу тока и анодную плотность тока, определяем суммарную площадь анодов,  S_a, см²

где D_a – анодная плотность тока, А/см²

Для электролизеров с обожженными анодами мощностью 175 кА и выше анод состоит из блоков 700 1455 и высотой 600 мм. Для таких электролизеров рассчитывается необходимое количество анодов n_a , шт, по формуле

где 70 145,5 - это площадь сечения анодного блока, см² .

Количество анодных блоков должно составить четное и целое число, т.к. аноды расположены в два ряда симметрично в анодном массиве.

Уточняем анодную плотность тока, , А/см²

Это значение анодной плотности используем в дальнейших расчетах.

Расстояние между блоками по продольной стороне а = 50 мм, а между рядами блоков b = 160 мм.(для размещения системы АПГ).

Тогда длина анодного массива , см, составит

а ширина, , см

Ток к каждому анодному блоку подводится с помощью трех ниппелей. Число ниппелей установленных на электролизере , шт, будет равно

,

где 3 - количество ниппелей подводимых ток к одному анодному блоку;

- количество анодных блоков, шт.

Суммарное сечение ниппелей в блоке , мм² , равно

где - диаметр стального ниппеля, мм.

Плотность тока в ниппелях , А/мм² , составит

.

Сечение алюминиевых штанг принимаем равным 150 150 мм. Суммарное сечение штанг равно, мм²:

Плотность тока в алюминиевых штангах , А/мм² , составит

1) Катодное устройство

Внутренние размеры шахты электролизера, т.е. ширина и длинна , мм, составят:

,

,

где С - расстояние «борт-анод» по продольной стороне КУ, принимаем С=300-400 мм

D- расстояние «борт- анод» по торцевой стенке КУ, принимаем D=400 мм.

Глубина шахты определяется суммой уровней технологического алюминия , мм, электролита , мм, и толщина корки электролита с глиноземом в шахте ванны , мм, (принимается

.

2) Конструкция подины

Основные размеры падины определяются найденными геометрическими размерами шахты и стандартными размерами выпускаемых угольных блоков и блюмсов. В отечественной промышленности применяются только сборно-блочные подины.

Выпускаются катодные блоки высотой = 400 мм, шириной = 550 мм и длинной = 3100-3500 мм.

Схема укладки подовых блоков в соответствии с рисунком 12

Торцевой периферийный (4) должен составлять 150-200 мм. Это расстояние можно проверить расчетом:

Проверяем размер периферийного шва по продольной стенке мм

,

где -длинна катодного блока, мм

Число блоков в подине , шт, определяем исходя из длинны шахты

Количество подовых блоков должно составить целое число.

1 – боковая футеровка; 2 – периферические швы; 3 – катодные блоки; 4 – продольные и поперечные швы.

Рисунок – Схема укладки подовых блоков в шахте электролизера

Расстояние между катодными и боковыми блоками в торцах шахты электролизера , мм, составит

Размеры катодного кожуха, т.е. длину, , ширину, , высоту, , мм находим по формулам

где 70 - это толщина бокового карбид- кремниевого блока, мм

мм.

,

где 400 мм - это высота катодного блока.

90 мм - это высота слоя СБС (Сухой Барьерной Смеси)

5 65 - это пять слоев кирпичей огнеупорной и теплоизоляционной футеровки (3 слоя шамотного кирпича - огнеупора и 2 слоя пенодиатомитового кирпича или вермикулитовых плит - это теплоизоляционная футеровка подины),

22 мм - это сумма швов между слоями кирпичей,

8 мм - это высота выравнивающего слоя на днище кожуха из шамотной крупки или глинозема,

10 мм - толщина стального листа днища кожуха.

Количество боковых блоков , шт, рассчитываем по формуле

где П_ш - периметр шахты электролизера, мм,

– длина блока, мм.

Периметр шахты П_ш, мм, рассчитываем по формуле

,

Суммарное сечение катодных стержней электролизера ,мм² , будет равно

,

где 115 230 - сечение стального катодного стержня без учета чугунной заливки, мм² ;

- количество катодных стержней, равное количеству катодных блоков в подине, шт.

Плотность в стальных стержнях , А/мм² равна