2. Расчёт катодного устройства

Катодное устройство электролизёра предназначено для создания необходимых условий для протекания процесса электролиза в криолитоглиноземном расплаве. Катодное устройство состоит из стального сварного кожуха, теплоизоляционного цоколя 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 футеровки, а = 63,5 см

- от торца анода до футеровки, в = 50 см.

Рисунок 1 Схема анода и шахты электролизёра

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

Lш =Lа + 2 а; (21)

Lш =

Вш = Ва + 2 в (22)

Вш =

2.1.3 Глубину шахты электролизёра принимаем как в С8БМ - 56,5 см.

2.2 Расчёт подины

2.2.1 Катодное устройство электролизёра имеет сборно-блочную подину, смонтированную из коротких и длинных прошивных блоков вперевязку.

Отечественная промышленность выпускает катодные блоки высотой h_б = 40 см , шириной b_б = 55 см, и длиной l _б от 110 до 400 см. При ширине шахты 412 см применяют катодные блоки:

- короткие l _кб = 160 см

- длинные l _дб = 220 см

2.2.2 Число секций (рядов) в подине, N_с определяют исходя из длины шахты:

(23)

где b_б – ширина подового блока;

с – ширина шва между блоками, 4 см.

2.2.3 Число катодных блоков N_б, равно:

N_б = N_{с *} 2 (24)

N_б =

Подина данного электролизера монтируется из …... катодных блоков, уложенных в два ряда по ….. штук с перевязкой центрального шва. Межблочные швы при монтаже подины набиваются подовой массой. Подина электролизера (Приложение )

2.2.4 Для отвода тока от подины, в подовые блоки вставлены стальные катодные стержни (блюмсы):

- для блока 160 см длина блюмса 219 см;

- для блока 220 см длина блюмса 279 см.

2.2.5 Ширина периферийных швов от подовых блоков до футеровки будет равна:

- в торцах подины, b_т,

b_т = (25)

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

- по продольным сторонам, b_п:

b_п = (26)

b_п = -------------------------------

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:

L_к = L_ш + 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 Футеровка днища катодного кожуха выполняется следующим образом (снизу - вверх):

- теплоизоляционная засыпка 3 см;

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

- три ряда шамотного кирпича 3 6,5 см;

- угольная подушка 3 см;

- подовый блок 40 см.

Тогда высота катодного кожуха Нк, см будет:

Нк = 3 + 5_* 6,5 + 3 + Нш + h_б (29)

где: Нш - глубина шахты, см;

h_б – высота подового блока, 40 см.

Нк =

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