Форма рабочего пространства

В рабочем пространстве ванны протекает основной электро­химический процесс разложения глинозема и накопления алюминия. Рабочее пространство ванны заключено между анодом, бортовыми настылями и подиной. Практикой работы установлена оптимальная форма рабочего пространства, которая показана на рис. 5.4,а.

Для такой формы характерно отсутствие подовых настылей под анодом, наличие достаточно мощной бортовой настыли в зоне металла и надежного гарнисажа в зоне электролита. При этом вся периферийная часть подины и бортовая футеровка защищены от разрушающего воздействия расплава и хорошо сохраняются весь срок службы электролизера. При оптимальной форме рабочего про­странства металл и электролит оттесняются от бортовой стенки и образуют достаточно высокие уровни даже при сравнительно небольшом их объеме.

Рис. 5.4. Силовые линии распределения токовой нагрузки в электролизере с оптимальной формой рабочего пространства (а), в электролизере без бортовой настыли (б) и с уходящей под анод настылью (в): 1- анод; 2 - электролит; 3 - металл; 4 - глиноземный осадок;

5 -бортовая футеровка; 6 - блюмс; 7 - настыль; 8 -гарнисаж; 9 - ко­жух катодный; 10- корка электролита

На рис. 5.4,6 приведена форма рабочего пространства в на­чальный период работы электролизера после пуска, когда настыль еще не сформирована и боковая футеровка ванны не защищена.

Следует, однако, избегать слишком больших настылей и гарнисажей, т.к. при длинных подовых настылях (рис. 5.4,в) возрас­тают перепад напряжения в подине и потери энергии, нарушается нормальное распределение тока между анодом и катодом и ванна легко выходит на «горячий ход». Считается нормальным, когда на­стыль имеет наклонную форму и заканчивается на линии проекции анода на подину.

На уровне границы металл-электролит желательна неболь­шая горизонтальная площадка, на которой при обработке задержи­вается глинозем и, не сползая на подину, постепенно растворяется в электролите в период между обработками. При отсутствии такой площадки глинозем может при обработке сползать под металл на подину и оставаться там в виде осадка. На электролизерах ОА такая опасность отсутствует, т.к. глинозем подается малыми дозами в центр ванны и там полностью растворяется. Однако требование к форме настыли сохраняется таким, как указано выше.

Нежелательны мощные гарнисажи в зоне электролита. При нормальной толщине гарнисажа сохраняется необходимое количе­ство электролита в ванне, что позволяет уменьшить частоту анодных
эффектов и упорядочить обработку электролизера. Такое требование удовлетворяется закладкой надлежащего слоя тепловой изоляции между бортовыми блоками и стенкой катодного кожуха или, напро­тив, прямым креплением бортовых блоков к кожуху с помощью раз­личных паст. Выбор зависит от типа и мощности электролизеров.

У электролизеров с оптимальной формой рабочего про­странства векторные линии распределения токовой нагрузки между анодом и катодом направлены вертикально, как на рис. 5.4,а, в отли­чие от двух других примеров на рис. 5.4,6,в. Это обеспечивает сни­жение плотности горизонтальных токов и уменьшения МГД нестабильности.

Создание правильной и устойчивой формы настылей и гарнисажей является важнейшей задачей технолога электролизного производства. С этой целью подбирается необходимый состав элек­тролита: как правило, это кислые электролиты с достаточно высо­ким содержанием добавок солей магния и кальция. Не допускается образование осадков глинозема под анодом, а если он образовался, необходимо его подтягивать к борту ванны.

Места, в которых обнаруживается ослабление бортовой на­стыли, тщательно пропиковываются со стороны борта оборотным электролитом, выбоями из ковшей или кусковым материалом с от­ключаемых ванн. Соли магния и кальция засыпают ближе к борту ванны, чтобы не допустить их попадания под анод и образования с осадком подовых настылей. Поддержание стабильных состава и температуры электролита обеспечивает оптимальную форму рабоче­го пространства.