3.1 Катодное устройство

Катодное устройство (катод) представляет собой стальной кожух, а внутри него смонтирована корытообразная шахта, у которой стенки и дно футерованы угольными блоками. Между бортовыми блоками и стенками катодного кожуха, а также под подовыми блоками располагается теплоизоляция. В подовые блоки вмонтированы стальные токоотводящие стержни, кото­рые на практике часто называют блюмсами.

Катодные кожухи могут быть двух модификаций: самоне­сущие кожухи и кожухи с опорными устройствами рисунок 1.

Вне зависимости от вида и модификации катодные кожухи могут изготавливаться в разъемном и монолитном исполнении.

Рисунок 1 - Катодный кожух с опорным устройством.

1 — фундамент; 2 — электроизоляция; 3 — опорная балка; 4 — катодный кожух; 5 — огнеупорная кладка; 6 — бортовая футеровка; 7 — бортовая теплоизо­ляция; 8,9 — шамотная подсыпка и асбестовый лист; 10 — межблочные швы; 11 — катодные блоки.

3.2 Анодное устройство

Анодное устройство состоит из угольного анода, подъ­емного механизма, служащего для перемещения анода, ошиновки, штырей и опорной конструкции. Аноды делятся на два больших класса — предварительно обожженные (ОА) и самообжигающиеся (СОА), а по виду токоподвода — с боковым (БТ) и верхним (ВТ) подводом тока.

Анодное устройство с боковым подводом тока. Анодное устройство с боковым подводом тока рисунок 3 состоит из угольного анода, анодной рамы, штырей и ме­ханизма для перемещения анода.

Анод из-за взаимодействия углерода с кислородом, выде­ляющимся при электролизе, постоянно сгорает, поэтому его необходимо опускать в шахту ванны, а сверху загружать анодную массу. Нижняя часть анода под воздействием тепла расплава спекает­ся в монолитный электропроводный блок.

Для подвода тока к аноду и его подвески используют стальные конические стержни. Штыри в аноде располагаются обыч­но в 4—6 горизонтальных рядов в шахматном порядке. Забивают штыри в полускоксованную часть анода. По мере опускания штыри запекаются в скоксованную часть анода.

Рисунок 3 - Схема анода с боковым подводом тока.

1 — спеченная часть анода; 2 — полуспекшаяся масса; 3 — жидкая анодная масса; 4 — анодная рама; 5 — ребра; 6 — штыри; 7 — сережки, или клинья.

К токоведущим штырям ток подводится гибкими алюминиевыми спусками, один конец которых приварен к анодной ошиновке. К другому концу спуска приварен медный угольник, который с помощью клинового контакта или свар­кой крепят к головке штыря.

Анодное устройство с верхним подводом тока. Анодное устройство с верхним подводом тока рисунок 4 представляет собой угольный анод, сформированный внутри анодного кожуха, в нижней части которого расположен газосборный колокол для сбора выделяющихся при элект­ролизе газов. Через вспомогательный механизм он под­вешен к анодной раме, которая состоит из двух параллельно расположенных двутавровых балок с поперечными связями, опирающихся на домкраты основного механизма.

Рисунок 4 - Схема анодного устройства с верхним токоподводом.

1 — анодная ошиновка; 2 — анодные зажимы; 3 — составные штыри; 4 -брикеты анодной массы; 5 - анодный кожух; 6 - обожженная часть анода; 7-вторичный анод; 8 — жидкая анодная масса.

Рисунок 5 - Анодный кожух.

1 — ребра жесткости; 2 — балки для подвески кожуха; 3 — пояс для навески секций колокола; 4 — карманы для утепления торцов и углов анода.

По мере сгорания анод с помощью основного механизма перемещения опускается вниз, но во избежание подплавления секций газосборного колокола анодный кожух вспомогатель­ным механизмом поднимается вверх. При этом анод остается на месте. В анодный кожух (рисунок 5) загружают анодную массу, а подвод тока к аноду осуществляют составными штырями, расположенными в четыре ряда и на нескольких горизонтах. По мере сгорания анода штыри, расположенные на нижнем горизонте, извлекают из анода, а в образовавшиеся подштыревые отверстия после затекания жидкой анодной массы вновь устанавливают штыри, но уже на более высокий горизонт. Коксование жидкой массы, затекшей в подштыревое отверстие, под воздействием высокой температуры идет с большой скоростью, что вызывает выделение большого количества летучих со­единений и ухудшает качество образующегося вторичного ано­да. По этим причинам в настоящее время в корпусах ОАО «РУСАЛ Новокузнецк» эксплуатируются стальные штыри, снабженные в верхней части медным сектором для улучшения контакта между анодной шиной и штырем.

Электролизеры с верхним токоподводом начали широко внедряться в отечественную промышленность в 1959 г. после длительных испытаний на опытном участке ОАО «РУСАЛ Новокузнецк».

Анодное устройство с обожженными анодами. Анодное устройство с обожженными анодами состоит из двух рядов анодных блоков.

В процессе производства в анодном блоке 1 (рисунок 8) формуют цилиндрические гнезда, в которые затем вставляют и заливают чугуном 2 стальные токоподводящие ниппели 3, соединенные сверху кронштейном 4. К стальному кронштейну присоединяется алюминиевая штанга 5, которая зажимом прижимается к анодной шине. Таким образом, токоподводящая штанга одновременно выполняет роль несущей конст­рукции. Методы крепления штанги к кронштейну могут быть различными: сварные, сборные болтовые, клиновые и т.д.

Аноды на ваннах ОА утепляют, засыпая их полностью глиноземом. Поэтому перепад напряжения в них и окисление поверхности анода меньше, чем на СОА, что является одним из важных преимуществ этих электролизеров.

.

Рисунок 8. Анодное устройство электролизера ОА.

1 — анодный блок; 2 — заливка ниппеля; 3 — ниппель; 4 — крышка укрытия; 5 — траверса; 6 — штанга; 7 — временный зажим; 8 — механизм подъема укрытия; 9 — основной зажим; 10 — анодная шина; 11 — механизм подъема анодного массива; 12 — анодная рама; 13 — короб газоотсоса; 14 — поперечные балки.