2 Расчёт катодного устройства

Катодное устройство электролизёра предназначено для протекания процесса электролиза в криолитоглиноземном расплаве. Катодное устройство состоит из стального сварного кожуха, теплоизоляционного днища и углеродистой футеровки, образующей шахту электролизёра.

2.1 Размеры шахты электролизёра

2.1.1 Внутренние размеры шахты электролизера рассчитывают, исходя из длины анода (формула 16) и принятых расстояний от анода до стенок боковой футеровки (рисунок 1). Для данного типа электролизёра установлено, что расстояние

- от продольной стороны анода до боковой футеровки кожуха, a = 65 см

- от торца анода до торцевой футеровки кожуха, b = 55 см.

Рисунок 1 - Схема анода и шахты электролизёра

2.1.2 Тогда длина Lш, см и ширина Вш, см шахты будут:

Lш = Lа + 2b (21)

Lш =

Вш = Ва + 2a (22)

Вш =

2.1.3 Глубину шахты электролизёра принимаем 56,5 см, как в С-8БМ.

2.2 Расчёт подины

2.2.1 Катодное устройство электролизёра имеет сборно-блочную подину, смонтированную из коротких и длинных прошивных блоков в перевязку. Принимаем катодные блоки размерами:

- высотой h_б = 40 см,

- шириной b_б = 55 см,

- короткие l _кб = 160 см

- длинные l _дб = 220 см

Для отвода тока от подины в подовые блоки вставлены и залиты чугуном (или заделаны электродной пастой) стальные катодные стержни (блюмсы):

- для блока 160 см длина блюмса 219 см;

- для блока 220 см длина блюмса 279 см.

Катодный блок с заделанным блюмсом называется катодной секцией.

2.2.2 Число рядов секций в подине, N_р определяют исходя из длины шахты:

(23)

где b_б – ширина подового блока (п. 2.2.1);

с – ширина шва между всеми блоками, 4 см.

N_р = ---------------

2.2.3 Всего катодных секций N_с, равно:

N_с = N_р * 2 (24)

N_с =

Рисунок 3 - Схема укладки подовых секций

Подина данного электролизера монтируется из ___ подовых секций с перевязкой центрального шва. Межблочные швы при монтаже подины заделываются холодно набивной подовой массой (ХНПМ).

2.2.4 Ширина периферийных швов от подовых секций до футеровки будет равна:

- в торцах подины, b_т,

b_т = (25)

b_т = ---------------------------------

- по продольным сторонам, b_п:

b_п = (26)

b_п = -------------------------------

Периферийные швы при монтаже подины набиваются ХНПМ.

2.3 Размеры катодного кожуха

2.3.1 Внутренние размеры катодного кожуха определяются из рассчитанных ранее размеров шахты электролизёра (формулы 21, 22) и толщины слоя теплоизоляционных материалов.

2.3.2 Длина катодного кожуха Lк, см:

Lк = Lш + 2 (Пу + 3,5) (27)

где Lш - длина шахты, см;

Пу - толщина угольной плиты, 20 см;

3,5 – толщина теплоизоляционной засыпки в торцах электролизёра, см.

Lк =

2.3.3 Ширина катодного кожуха Вк, см:

Вк = Вш + 2 (Пу + 5) (28)

где Вщ - ширина шахты, см;

5 – толщина теплоизоляционной засыпки в продольных сторонах электролизёра, см.

Вк =

2.3.4 Высота катодного кожуха рассчитывается по высоте футеровки Н_ф, см и глубине шахты Нш, см. Футеровка днища катодного кожуха выполняется снизу вверх:

- теплоизоляционная засыпка 3 – 5 см;

- два ряда легковесного шамота или красного кирпича 2 6,5 см;

- три ряда огнеупорного кирпича 3 6,5 см;

- угольная подушка 3 – 5 см;

- подовый блок 40 см.

Тогда высота катодного кожуха Нк, см будет:

Нк = Н_ф + Нш (29)

Нк =

2.3.5 Применяю катодный кожух контрфорсного типа с днищем. Число контрфорсов равно ____, по ____ с каждой продольной стороны. Стенки катодного кожуха изготовлены из листовой стали толщиной 10 мм, днище 12 мм. Кожух снаружи укреплен поясами жесткости из двутавровых балок или швеллеров.