3. THIẾT BỊ ĐIỆN PHÂN NHÔM TỰ THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO
Qua tham khảo thiết bị điện phân trong dung dịch muối nóng chảy nói chung và điện phân nhôm ở quy mô công nghiệp nói riêng, tập thể nghiên cứu đã thiết kế và chế tạo hệ thống thiết bị điện phân nhôm thí nghiệm với sơ đồ nguyên lý làm việc như trên hình 1 và hình 2 là tổng thể cụm thiết bị.
Hình 2. Thiết bị điện phân tự chế tạo
Thiết bị điện phân thí nghiệm bao gồm các bộ phận:
Hình 3. Bộ nguồn một chiều
a. Bộ nguồn một chiều (hình 3)
Các thông số kỹ thuật:
– Điện áp vào: 220 V
– Điện áp một chiều với khoảng điều chỉnh (0- 30) V.
– Cường độ dòng một chiều: (0-200 A).
b. Nồi điện phân đồng thời là catốt
Cấu tạo chi tiết của bộ phận này gồm vỏ thép hình trụ, tiếp đến là lớp bảo ôn bằng bông thuỷ tinh và ở chính giữa đặt nồi điện phân.
Nhằm mục đích bảo vệ và khắc phục tình trạng phóng điện phân tán quanh thành nồi, thay cho áo liệu của bể điện phân công nghiệp, nồi điện phân thí nghiệm (hình 4) có kết cấu:
Hình 4. Nối điện phân thành corundum gắn trên đế grafit
Thành nồi là ống corundum hình trụ khoan đáy được đặt trên đế grafit có núm nhô ở vị trí chính tâm – thực chất là catôt. Đế grafit và nồi corundum được gắn kết bằng hỗn hợp nitrit Bo và nước thuỷ tinh. Tiếp điện cho catôt được thực hiện thông qua cơ cấu đặc biệt (hình 5) có khả năng bảo vệ thanh dẫn trước tác dụng trực tiếp của nguồn nhiệt điện phân.
Hình 5. Bộ phận tiếp điện catốt
c. Anốt và cơ cấu nâng hạ
Điện cực anốt có dạng hình trụ được chế tạo từ grafit.
Đường kính anốt được xác định theo yêu cầu của chế độ điện phân. Anốt được gắn với dàn nâng hạ điện cực (hình 6). Việc định vị anốt và điều chỉnh khoảng cách điện cực được thực hiện nhờ cơ cấu dẫn hướng có khả năng điều chỉnh linh hoạt anốt theo các hướng: lên, xuống, ngang và nghiêng.
Hình 6. Anốt và cơ cấu nâng hạ
d. Bộ phận gia nhiệt cho nồi điện phân Bộ phận gia nhiệt gián tiếp cho nồi điện phân bao gồm: biến thế, dây nung, can nhiệt, đồng hồ đo nhiệt độ và rơle nhiệt. Dây điện trở sử dụng là loại Cr-Ni có đường kính 2 mm quấn quanh ống nung bằng vật liệu cao nhôm. Điện áp gia nhiệt được điều chỉnh thông qua biến thế.
