Способ приготовления сухой шихты для изготовления анодов производства алюминия - RU2085622C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к способу приготовления сухого агрегата для изготовления электродов.

Электроды, например, аноды, для электролиза алюминия изготавливаются из разных твердых и жидких углеродистых исходных материалов путем смешивания, формования и сушки. Используемыми твердыми исходными материалами являются нефтяной кокс, отходы спеченного и необработанного электродного лома.

Отходами спеченных электродов являются отходы анодного электрода, которые снова возвращаются в цикл обработки из операции электролиза алюминия, ломом из спеченных электродов, является неспеченный лом, образуемый как отход после операции формования электрода и до операции прокаливания или спекания. Твердые исходные материалы обрабатываются на анодных установках посредством измельчения, просеивания и смешивания для образования гранулированного сухого вещества, которое подвергается дальнейшей обработке в смесительной установке, где смешивается с жидким связующим материалом, обычно пеком, для получения продукта, именуемого как неспеченный анодный материал. Аноды, например, формуют из неспеченного анодного материала и затем подвергают обжигу или спеканию.

В известном способе приготовления гранулированного сухого вещества отходы измельченного спеченного анода просеиваются и загружаются для хранения как крупноразмерные гранулы в серию бункеров. Нефтяной кокс просеивается вместе с неполномерными гранулами прокаленных отходов, и загружаются на хранение как гранулы среднего размера (средние гранулы) в бункеры. Крупноразмерные гранулы, которые образуются в операции просеивания, измельчаются и возвращаются в цикл обработки, тогда как неполномерные гранулы и переточный материал обрабатывается в мельнице для получения муки (пыли) и загружается как таковой на хранение в бункер.

Крупноразмерные гранулы, средние гранулы и муку по отдельности берут из бункеров серий бункеров посредством разгрузочного оборудования, смешивают и подают в дозировочный бункер. Из него выгружаемый продукт измеряется посредством взвешивающего устройства вместе с гранулированным неспеченным ломом и смешивается с пеком в смесительной установке.

В другом известном способе кокс, лом спеченных и неспеченных анодных электродов собирают раздельно в бункерах хранения. Нефтяной кокс и предварительно измельченный спеченный лом ниже (по ходу процесса) промежуточных бункеров смешивают, измельчают и разделяют посредством просеивающих устройств на крупноразмерные, средние и мелкоизмельченные фракции и вводят в соответствующие бункеры фракций. Крупнозернистые и мелкозернистые мельницы мелят переточный материал из бункеров фракций для средних и мелких гранул. Неполноразмерные гранулы и возможно также переточный материал из бункеров фракций для средних и мелких гранул обрабатываются в мельнице для получения муки (пыли), которая также направляется в свои бункеры. Ниже (по ходу процесса) бункеров фракций с помощью взвешивающего устройства фракции сухого вещества, нефтяной кокс, спеченный лом и мука направляются посредством шнека предварительного нагревания и подаются затем с неспеченными отходами и жидким пеком с помощью приемных устройств непосредственно в смесительную установку.

Общее для обоих способов это раздельное хранение исходных материалов в бункерах для хранения и компонентов сухого вещества, которые приготовлены из исходных материалов, в бункерах фракций, и гравиметрическое измерение относительных частей сухого вещества, которые предназначены для смешивания. Это требует дорогого крупномасштабного бункерного оборудования, и на стороне исходного материала, и на стороне фракций, а также дорогого взвешивающего оборудования для каждой фракции.

Специфические требования в отношении качества материалов являются обязательными в отношении анодов для электролиза алюминия, и такие требования могут быть удовлетворены только в случае, если исходные материалы уже соответствуют этим требованиям. В известных способах эффекты отклонений в уровнях качества исходных материалов могут быть компенсированы только тем, что в случае первого известного способа должны быть предусмотрены дополнительные бункеры в сериях бункеров фракций, тогда как в случае второго известного способа должны быть предусмотрены дополнительные бункеры хранения для исходных материалов разных качеств, и в этом случае могут быть созданы исходные материалы постоянного среднего качества из содержимого дополнительных бункеров хранения путем их смешивания посредством дополнительного смешивающего оборудования.

Пропорции исходных материалов для сырой пасты устанавливаются в соответствии с заданными составами, которые включают в себя материал и геометрические размеры, т. е. размеры гранул и компоненты размерных гранул исходных материалов. Поддержание соответствующей композиции посредством известных способов является дорогим средством по причине раздельного приготовления компонентов сухого материала, бункерного хранения его с явлением сегрегации, которое происходит в результате и на основании того, что фракция сырых отходов смешивается с другими материалам и раньше, чем они (по ходу процесса) попадают в смесительное оборудование, на стадии гравиметрического измерения. Также установлено, что колебания гранулометрии происходят в широких пределах относительно заданной целевой линии.

В основу изобретения положена задача создать способ для приготовления сухого агрегата для изготовления электродов, в частности анодов для электролиза алюминия, который сможет функционировать и на стадии исходного материала, обходясь без крупномасштабных бункеров, и на стадии фракций (сухие вещества ниже (по ходу процесса) просеивающих устройств) с недорогими мелкомасштабными бункерами без взвешивающего оборудования автоматически без дополнительного оборудования компенсирует отклонения в качестве исходных материалов и который простым образом поддерживает композицию сухого агрегата, избегая отклонений от заданной гранулометрической целевой линии.

Поставленная задача решается тем, что в способе приготовления сухого агрегата для изготовления электродов, в частности анодов для электролиза алюминия, включающий в себя нефтяной кокс, лом спеченного и сырого анодного электрода, согласно изобретению каждый индивидуально обрабатывается для образования исходных материалов фракции размерных гранул, причем исходные материалы делятся по крайней мере, на две фракции размерных гранул и подаются на смеситель, который образует смесь из исходных материалов и фракций размерных гранул, причем смесь изымается из смесителя и затем делится посредством сортировочного устройства по крайней мере на две фракции размерных гранул для смешивания их с целью образования сухого агрегата.

В настоящем способе на стадии исходного материала нет крупномасштабных бункеров, и на стадии фракций могут использоваться мелкомасштабные бункеры (емкостью до 15 метрических тонн) без взвешивающего оборудования, отклонения в качестве автоматически компенсируются без использования дополнительного оборудования, и спецификация композиции ограничивается количественными соотношениями размеров гранул, так что гранулометрические целевые линии можно поддерживать в более узких пределах, чем в способах, известных из предшествующего уровня техники.

В дальнейшем изобретение поясняется конкретными вариантами его выполнения со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:
Фиг. 1 изображает схематичный вид, показывающий рабочую операцию способа согласно изобретению.

Фиг. 2 изображает схематичный вид операции сортировки согласно изобретению, как части схематичного вида, показанного на фиг. 1.

Как показано на фиг. 1, нефтяной кокс, отходы спеченных и сырых электродов после подачи на анодную установку, индивидуально обрабатываются для образования исходного материала 10 для нефтяного кокса, исходного материала 11 для лома спеченных электродов и исходного материала 12 для отходов сырого электрода первого диапазона размера гранул. Для нефтяного кокса предпочитается диапазон размера гранул 0-25 мм, и для спеченных и сырых отходов предпочитается диапазон размера гранул 0-50 мм.

Приготовленный нефтяной кокс из исходного материала 10 и спеченный и сырой лом из исходных материалов 11 и 12 последовательно индивидуально извлекаются в любой последовательности из емкостей хранения исходного материала и делятся по крайней мере на две фракции из диапазонов меньшего размера гранул, чем диапазоны первоначального размера гранул нефтяного кокса и лома. Для изготовления анодов для электролиза алюминия предпочтительно нефтяной кокс, лом спеченных и сырых электродов (здесь и далее именуемый также как сухой агрегат) делятся на три фракции, более конкретно на крупноразмерную фракцию 15 с гранулами размера 16-6 мм, среднеразмерную фракцию 16 с размерами гранул 6-2 мм и мелкозернистую фракцию 17 с размерами гранул 2-0 мм, иначе говоря, по размерам гранул, которые по существу уже соответствуют размерам конечной гранулометрии анодов.

Для этой цели сухие вещества транспортируются в бункер 13 непрерывного потока и пропускаются через просеивающие или сортирующие устройства 14, которые разделяют сухие вещества на три фракции посредством грубых, средних и мелких сит грохотов, как показано под цифровыми позициями 18, 19 и 20 соответственно. Гранулы выше заданного размера, которые перетекают из сит 18, 19 и 20 грубой фракции 15, средней фракции 16 и мелкой фракции 17, пропускаются на дробильную установку, гранулы выше заданного размера грубой фракции 15 пропускаются на дробилку 21, и гранулы завышенного размера средней и мелкой фракций 17 и 18 пропускаются на мельницы 22 и 23, которые измельчают соответствующие гранулы завышенного размера для получения измельченного материала с размером гранул, который дает возможность проходить через сито. В отношении начальной операции просеивания, т.е. операции разделения на три фракции 15, 16 и 17, измельченные материалы подаются на бункер непрерывного потока и там вводятся в поток массы сухого материала, который соответственно направляется на стадию фракционного разделения. Просеянные грубая фракция 15, средняя фракция 16 и мелкая фракция 17 перед подачей на смеситель 24, контролируются в отношении их химического состава и количественного выхода, для чего на их транспортерных устройствах между просеивающей установкой 14 и смесителем 24 установлены пробоотборные устройства 25 для определения химического состава и устройства 26 измерения количества для определения количественного выхода. Согласно изобретению сухие вещества смешиваются в смесителе 24, и процесс смешивания для получения сухого агрегата в результате смешивания грубой фракции 15, средней фракции 16 и мелкой фракции 17 предпочтительно проводить до получения усредненной шихты. Для осуществления операции смешивания усредненной шихты предпочтительно используют усредненную шихту типа Шеврона или Виндроу, в которой перемешиваются вместе смешиваемые материалы до образования материала однородного состава благодаря заданным конфигурациям исходного материала, фазе загрузки и удаления его из емкостей хранения.

Смешивание и гомогенизация сухих веществ в усредненную шихту делает способ согласно изобретению независимым от последовательности, в какой подаются сухие вещества, и нечувствительным к эффектам отклонений качества сухого агрегата, так что нет необходимости в дополнительных единицах оборудования для приема и смешивания сухих веществ разных качеств, чтобы установить усредненное качество в отношении сухих агрегатов. Из смесителя 24 смешанный материал 27, имеющий размер гранул 16-0 мм, в соответствии с потребностями сортировочного устройства 28 вводится как дозированная загрузка в бункер 29 потока массы и оттуда подается на сортировочное устройство 28.

В непрерывно функционирующем сортировочном устройстве 28, показанном на фиг. 2, смешанный материал 27 разделяется для получения смеси, содержащей по крайней мере две фракции гранул определенных размеров. Согласно изобретению предпочтительно материал делят на семь фракций: первую фракцию 30 с размером гранул 16-8 мм, вторую фракцию 31 с размером гранул 8-4 мм, третью фракцию 32 с размером гранул 4-2 мм, четвертую фракцию 33 с размером гранул 2-1 мм, пятую фракцию 34 с размером гранул 1-0,5 мм, шестую фракцию 35 с размером гранул 0,5-0,25 мм и мучную фракцию 36, причем эти фракции располагаются в измерительных или дозирующих бункерах с 30a по 36c. Из бункеров с 30a по 35a соответствующие фракции подаются на загрузочное устройство 44 посредством транспортирующих устройств 37-42, например, шнеков или трубопроводов, и мука (пыль) разгружается посредством шаровых затворов 43 из бункеров с 36a по 36c на загрузочное устройство 44, и эти материалы затем пропускаются на устройство взвешивания 47 уровня наполнения с индикаторами уровня наполнения 60, и оттуда пропускаются на смеситель 45 посредством транспортера 46a и устройства предварительного нагревания 46 для сухого агрегата. Бункеры с 30a по 35a каждый взаимодействуют с загрузочными датчиками 48 или аналогичными индикаторами уровня бункера, которые дают индикацию, когда дозирующий бункер полон, и сколько было разгружено посредством транспортирующих устройств с 37 по 42 из дозирующих бункеров в соответствии с их скоростями вращения или частотами в единицу времени.

Для регулирования композиции при знании весовых потерь в единицу времени определяются разгрузочные возможности в отношении разгрузки из индивидуалньного бункера композиции, образуемой из содержимого всех бункеров, т.е. смеси гранул определенного распределения гранул, в которую добавляется мука. Для конечного получения сырой пасты (из которой формируется анод, который затем подвергается спеканию) в эту смесь добавляется пек 61, который проходит в смеситель.

Прохождение через сортировочное устройство 28 из бункера потока массы в смеситель 45 также регулируется посредством взвешивающего устройства 47 уровня наполнения таким образом, что когда уровень наполнения падает ниже заданного уровня, разгрузочные возможности загрузочных устройств с 37 по 42 и положениях шаровых затворов 43 увеличиваются при помощи эффекта пропорционального регулирования и повышенного выхода (в результате увеличения скорости вращения или увеличения частоты, или благодаря увеличенным выходным отверстиям контрольного клапана) до тех пор, пока не будет достигнут правильный уровень наполнения, и поэтому смеситель 45 постоянно загружается одним и тем же количеством. Если уровень наполнения поднимается выше заданной величины, система пропорционального регулирования регулирует количественный выход материала в обратном направлении.

В противоположность гравиметрической измерительной операции, известной из предшествующего уровня техники, изобретение предусматривает волюметрическое измерение пропорций сухого агрегата, которые предназначены для смешивания путем регулирования выходов транспортирующих средств, непрерывно питающих загрузочные устройства с 37 по 42, и шаровых затворов 43. Линии гранулометрии могут поддерживаться в плотных пределах благодаря операции фракционирования смешанного материала 27 в сортировочном устройстве 28 совместно с волюметрическим измерением.

Разделение материала 27 в сортировочном устройстве 28 происходит, начиная с бункера потока массы 29 с разгрузочным устройством 50, посредством просеивающего устройства 49, сита которого 49a (размер гранул 16-8 мм), 49 (размер гранул 8-4 мм), 49c (размер гранул 4-2 мм), 49o (размер гранул 2-1 мм), 49c (размер гранул 1-0,5 мм) и 49 (размер гранул 0,5-0,25 мм) делят материал 27 на фракции с 30 по 35 и пропускают их на дозирующие (измерительные) бункеры с 30a по 35a емкостью от 0,5 до 15 метрических тонн, предпочтительно от 2 до 4 метрических тонн.

Как можно видеть на фиг. 2, неполномерные гранулы фракции 35 (гранулы меньше 0,25 мм) пропускаются на бункер хранения 51 мельницы, на мельницу 52 для обработки неполномерных гранул для получения муки 36, оттуда в бункер гомогенизации 53 и оттуда на дозирующие бункеры с 36a по 36c примерно одинаковой мощности с бункерами 30a-35a для муки из мельницы. Если имеет место повышенное требование к муке, смешанный материал фракции 33 и/или 34, который просеивается с помощью переключающих устройств 55 и 56, расположенных между дозирующими бункерами 33a и 34a и ситами 49o и 49e, может пропускаться вместе с фракцией 35 на мельницу 52.

Для целей поддержания готовыми шесть фракций сухих веществ дозирующие бункеры 30a и 35a непрерывно наполняются до условия переполнения (степени наполнения 100%) их фракциями размерных гранул от 30 до 35, тогда как переточный материал 57, который не требуется для заполнения дозирующих бункеров, разгружается из сортировочного устройства 28 и подается на смеситель 24 посредством бункера непрерывного потока 13. В отношении переточного материала 57 предусмотрена непрерывная линия, которая содействует смешиванию и гомогенизации фракций в усредненной загрузочной дозе. Если в отношении индивидуальных дозирующих бункеров по показаниям элементов или датчиков загрузки 48 степень наполнения меньше 100% разгрузочное устройство 50 устанавливается на более высокий уровень разгрузочной мощности, пока соответствующие дозирующие бункеры снова не будут заполняться на 100% и поддерживаться в состоянии переполнения, тогда как переточный материал 57, который не требуется, из сортировочного устройства 28 подается на смеситель 24, как описано выше.

Бункер потока массы 29 имеет датчики загрузки 29a, мельничный бункер хранения 51 имеет датчики загрузки 51a, бункер гомогенизации 53 взаимодействует с датчиками загрузки 53a, и предпочтительно трехкомпонентный дозирующий бункер 36a по "c" снабжен датчиками загрузки 48. Датчики загрузки 51a, 53a и 48 показывают верхние уровни наполнения и нижние уровни наполнения в соответствующих воронках и бункерах. При нормальном функционировании мельничный бункер хранения функционирует, например, с максимальным и минимальным уровнями наполнения 80% и 40% соответственно.

Если уровень наполнения падает по причине исключительно низкого выхода неполномерных гранул из сита 49, переточные материалы фракций от сит 49o и 49e пропускаются на фракцию 49 путем соответствующей регулировки переключающих устройств 55, 56 и пропускаются в мельничный бункер хранения 51, пока в бункере 51 не будет снова достигнут уровень наполнения 80% и в то же время разгрузочное устройство 50 устанавливается на более высокую разгрузочную мощность. Тогда мельница 52 измельчает доступный материал фракции, состоящий из гранул 2 мм и меньше, в мельничном бункере хранения 51, для измельчения с целью получения мельничной муки, который течет в мельницу с помощью регулируемого разгрузочного контрольного клапана 58. Ниже (по ходу процесса) мельницы 52 расположен бункер гомогенизации 53, который непрерывно подает материал в дозирующий бункер 36 посредством разгрузочного контрольного клапана 59. Уровни наполнения бункера гомогенизации 53, например, верхний уровень 90% и нижний уровень 60% определяют питающий поток и функционирование мельницы 52 путем регулирования количественного потока измельчаемого материала через разгрузочный контрольный клапан 58 на мельницу 52 для измельчения и транспортирования измельченного материала в бункер гомогенизации 53.

Если уровень наполнения в контейнере гомогенизации повышается, например, от 60% (нормальное функционирование) до 80% выход измельченного материала из мельничного бункера хранения 51 снижается, например, на 10% посредством разгрузочного контрольного клапана или блокирующего устройства 58. Если при таком снижении уровень дальше повышается до верхней величины, мельница 52 останавливается, пока не будет снова достигнут нижний уровень наполнения 60% Когда мельница 52 запускается в работу, подаваемый материал на мельницу увеличивается на 10% пока не будет достигнута промежуточная величина, например, 80% уровня наполнения. Прежде чем мельница 52 будет остановлена предпринимаются соответствующие стадии, т.е. устройства переключения 55, 56 переключаются, и переточный материал от сит 49o и "e" подается на перемешиваемый слой 54, чтобы понизить уровень наполнения мельничного бункера хранения до нижнего уровня наполнения, который достигается, чтобы принимать количество гранул меньше 0,25 мм, которые проходят через сито 49.

Дозирующий бункер для мельничной муки 36 включает в себя три бункера 36a, b и c, где бункеры "b" и "c" постоянно поддерживаются на уровне наполнения 100% Уровни наполнения бункера 36a управляются посредством разгрузочного контрольного клапана 59 между дозирующим бункером и бункером гомогенизации 53. При нормальном функционировании бункер 36a функционирует с уровнем наполнения наименьшим 60% и наибольшим 80% Если уровень наполнения повышается от 60% в сторону 80% подача материала посредством разгрузочного контрольного клапана 59 снижается и прерывается в случае повышения свыше 80% пока снова не достигнут уровень 60% после чего подача восстанавливается.

Хотя стадия гранул, т.е. шесть фракций с 30a по 35a непрерывно функционирует в режиме переполнения, мучная стадия, фракция 36, функционирует в дискретно-необходимом режиме, в котором производится фактически необходимое количество муки и поддерживается готовым для дальнейшего смешивания без избыточных количеств муки, подаваемой на усредненную загрузку. Это достигается при помощи мельничного бункера хранения 51, который если требуется, забирает определенные фракции на стадии фракций гранул и бункера гомогенизации 53, взаимодействующего посредством мельницы 52 с мельничным бункером хранения 51, с одной стороны, и дозирующего бункера для мельничной муки, с другой стороны, которые (бункеры) благодаря взаимно сопряженным индикациям уровня наполнения с соответствующими регулировками разгрузочных контрольных клапанов или блокирующих устройств 58, 59, обеспечивают постоянную подачу муки и детектируют и компенсируют отклонения в требовании муки в бункерной системе, так что для целей определения композиции материала анода, кроме шести фракций гранул, которые приготавливаются согласно изобретению, седьмая фракция, фракция муки, также подготавливается таким образом, что она непрерывно доступна, в соответствии с требованием, дискретным образом.

Реферат

Использование: приготовление сухой шихты для изготовления анодов производства алюминия. Приготовление углеродистой сухой шихты для изготовления электродов требует экстенсивного и дорогого бункерного оборудования для обработки и хранения сухих материалов дискретным образом до их смешивания. Изобретение предлагает способ приготовления, который требует небольшого числа мелких бункеров и включает в себя операции смешивания и сортировки, посредством чего гранулометрия просто регулируется и может поддерживаться в узких диапазонах допуска. Сущность изобретения: шихту готовят из нефтяного кокса и лома спеченых и сырых электродов, их индивидуально обрабатывают с образованием по меньшей мере двух фракций заданной гранулометрии каждого компонента, полученные фракции смешивают в смесителе и в дальнейшем делят по меньшей мере на две фракции гранул разных размеров шихты. 21 з.п. ф-лы, 2 ил.

Формула