1.2.2 Катодные кожухи

Контрфорсный кожух представляет собой «корыто из листовой стали. С помощью стяжных шпилек прижимаются контрфорсы (от семи и более пар), нижний конец которых упирается в торцы бетонной балки. Возникающие в подине усилия воспринимаются контрфорсами, а распорная балка препятствует деформации, придавая правильную геометрическую форму катоду в процессе его эксплуатации.

Изнутри кожух футеруется угольными с добавками графитного материала, огнеупорными (шамотный кирпич) и теплоизоляционными материалами (пенодиатомитный кирпич, вермикулитовые плиты, шамотная крупка). Днище выполнено из толстолистовой стали 16-18мм, и укреплено усиленной рамой вдоль и поперек 20мм. По периметру борта катодного кожуха усилены швеллерами и двутаврами. Сверху над футеровкой катодного кожуха делается фланцевый лист.

Состав торкретмассы:

75% - шамотная крупка

20% - мертель

5-10% - кремнефтористый Na

жидкое стекло 50-70%.

,

Рисунок 2 – Катодный кожух контрфорсного типа

Угольная футеровка катодного кожухамонтируется на цоколе из теплоизоляционных материалов. Такая футеровка стойка против воздействия криолитового расплава и сравнительно хорошо проводит ток, что особенно важно, так как подина служит катодом электролизера.

Её качество во многом определяет срок службы ванны.

Используемые в промышленности катодные блоки классифицируются:

1 Графитированные. Весь блок (наполнитель и связующее) изготавливается из графитизируемых материалов, подвергается термообработке обычно до 3 000 ˚С.

2 Графитизированные. Изготавливается из тех же материалов, что и графитированные, но обжигается при более низких температурах – до 2 300 ˚С.

3 Полуграфитовые. Наполнитель графитизирован, но коксовое связующее обожжено до 1 200 ˚С.

4 Антрацитовые. Наполнителем является антрацит, зачастую добавляется немного графита.

От прочности катодного кожуха в большой степени зависит продолжительность межремонтного срока работы электролизера. В связи с ростом единичной мощности электролизеров все большее распространение получают катодные кожухи рамного типа прямо угольной формы без металлического днища и контрфорсного типа с днищем.

Катодные кожухи с днищем состоят из двух частей: корыта кожуха, сваренного из листовой стали, и балок — контрфорсов. Прочность таких кожухов определяется жесткостью конструкции контрфорсов, число которых зависит от длины электролизера. Бортовой лист, кронштейны для его крепления, окна для катодных стержней в кожухе этого типа выполняются так же, как и в кожухе рамного типа без днища.

1.2.3 Подина

На отечественных алюминиевых заводах подины электролизеров выполняются из обожженных угольных блоков. Подина электролизера служит для отвода тока от жидкого алюминия к катодным стержням и для защиты всего катодного устройства от разрушающего действия расплава.

Подовая масса: служит для набойки межблочных и периферийных швов, для ремонта бортовой футеровки, а также для накатки подушки под подовые блоки. Её изготавливают из антрацита, графита или прокалённого кокса, а в качестве связующего используют каменноугольную смолу, пек, полимеры.

На степень уплотнения подовой массы при набойке швов подины значительное влияние оказывает температура самой массы и катодных материалов.

Подину любого типа перед началом электролиза обжигают, чтобы удалить из подовой массы летучие составляющие связующего материала (пека) и превратить подину в монолитный плотный массив, хорошо проводящий электрический ток. Ток к подине подводится по стальным полосам квадратного или прямоугольного сечения, называемым катодными стержнями—блюмсами. Отечественной промышленностью выпускаются прошивные катодные блоки высотой 400 мм, шириной 550 мм, длиной 600—2 200 мм. Катодные стержни заделывают в угольные блоки специальной углеродистой массой или заливают чугуном. Назначение чугунной заливки или углеродистой набивки — создание механически прочного и хорошо проводящего электричество соединения катодного стержня с угольным блоком. Такая пара образует подовую секцию.

При монтаже подовых секций предусматривается предохранение торцового конца блюмса от проникновения расплавленного алюминия, для чего в эту часть паза блока набивают углеродистую массу (80 — 100 мм).

Подовые блоки изготавливают на мощных прессах продавливанием угольной массы через мундштук, по форме отвечающий нужной конфигурации блока. Специальная насадка позволяет получать блоки с необходимым для заделки блюмсов пазом. Число катодных стержней в подине выбирают таким, чтобы плотность тока в них не превышала 0,18—0,20 А/мм².