Анодное устройство электролизера

Площадь анода Sа, см² определяется по формуле:

Sа = I / d_a                                                                              (15)

где I – сила тока, А;

d_a- анодная плотность тока, А/см²

Sа =

В электролизёре типа С-8БМ анод имеет прямоугольное сечение, его ширина Ва=285 см. Тогда длина анода La, см составит:

La = Sа / Ва                                             (16)

La =

Расчёт токоподводящих штырей осуществляется по силе тока и допустимой плотности тока в стальной части штыря, равной d_ш= 0,2 А/мм². Применяемые штыри имеют следующие размеры, мм:

- общая длина – 2700

- длина стальной части -1950

- длина алюминиевой штанги – 1040

- максимальный диаметр – 138

- минимальный диаметр – 100

Штыри имеют форму усеченного конуса и расчёт ведём по среднему диаметру D_ш, мм:

                                  (17)

D_ш = мм

Площадь сечения одного штыря S_ш, мм² составит:

S_ш                                                 (18)

где D_ш – средний диаметр штыря, мм:

S_ш =

Общая площадь сечения всех штырей S_О, мм² определяется по формуле:

S_О = I / d_ш                                                  (19)

где I - сила тока, А;

d_ш - 0,2 А/мм², допустимая плотность тока в стальной части штыря.

S_О =

Зная площадь сечения всех штырей и площадь сечения одного штыря можно определить их количество, К:

К = S_О / S_ш                                                           (2.20)

К =

Штыри на анодной раме располагаются симметрично в 4 ряда, поэтому их количество должно быть кратно 4. Принимаю    штырей в аноде.

Расчёт катодного устройства

Катодное устройство электролизёра предназначено для создания необходимых условий для протекания процесса электролиза в криолитоглиноземном расплаве и состоит из стального сварного кожуха и футеровки, образующей шахту электролизера.

Внутренние размеры шахты электролизера рассчитывают исходя из длины анода (формула 2.16) и принятых расстояний от анода до стенок боковой футеровки (рисунок 1). Для электролизёра типа С-8БМ 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

 

Тогда длина Lш, см и ширина Вш, см шахты определяются:

Lш = Lа + 2*в;                                                                (21)

Lш =

Вш = Ва + 2*а                                                                 (22)

Вш =

Катодное устройство электролизёра имеет сборно-блочную подину, смонтированную швом вперевязку из коротких и длинных прошивных блоков. 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            см применяют катодные блоки:

- короткие l _кб = 160 см

- длинные l _дб = 220 см

Число секций в подине, Nс определяют исходя из длины шахты:

Nс =                                                  (23)

где Lш – длина шахты, см;

b_б – ширина подового блока;

с – ширина шва между блоками, 4 см.

Nс =

Общее число число катодных блоков N_б, равно:

N_б = Nс * 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 холоднонабивной подовой массой. Для отвода тока от подины в подовые блоки вставлены прямоугольные стальные пластины (блюмсы):

- для блока 160 см длина блюмса 219 см;

- для блока 220 см длина блюмса 279 см,

- ширина и высота 230х115 мм.

Ширина периферийных швов от подовых блоков до футеровки будет равна:

- в торцах подины, bт,

bт =                                (25)

bт =

- по продольным сторонам, bп:

bп =                                        (26)

bп =

Глубина шахты электролизёра С-8БМ равна 56,5 см.

Расчёт катодного кожуха

Размеры катодного кожуха определяются из рассчитанных ранее размеров шахты электролизёра (формулы 2.21, 2.22) и толщины слоя теплоизоляционных материалов.

Длина катодного кожуха Lк, см:

Lк = Lш + 2 (Пу + 3,5),                                                  (27)

где Lш - длина шахты, см;

Пу – толщина угольной плиты;

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

Lк =

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 =

Футеровка днища катодного кожуха выполняется следующим образом (снизу - вверх):

- теплоизоляционная засыпка 3-5 см;

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

- три ряда шамотного кирпича по 6,5 см;

- угольная подушка 3-5 см;

- подовый блок 40 см.

Тогда высота катодного кожуха Нк, см будет:

Нк = 5 + 5* 6,5 + 3 + Нш + h_б                                     (29)

где: Нш - глубина шахты, см;

h_б– высота подового блока, см.

Нк =

Принимаю 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 по длинным сторонам укреплен рёбрами жёсткости, а по торцам - поясами жесткости из двутавровых балок или швеллеров.