Футеровка катодной части алюминиевого электролизера

 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к получению алюминия электролизом расплавленных солей, и касается конструкции алюминиевого электролизера. Целью изобретения является увеличение срока службы электролизера. Футеровка катодной части алюминиевого электролизера состоит из боковых угольных плит 1, сборных подовых секций 2, теплоизоляционного цоколя из огнеупоров 3, углеродсодержащей подушки 4, дополнительного слоя 5, нанесенного на стальной лист 6, подовой массы 7. Благодаря тому, что дополнительный слой состоит из кислородсодержащих соединений бора в смеси с титаном и алюминием, при обжиге и пуске электролизера формируется плотный слой, включающий диборид титана . В результате предотвращается проникновение алюминия в нижние слои, сохраняются теплоизоляционные свойства футеровки, что способствует повьпиению технико-экономических показателей электролизера. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.,1 табл. (Л Од 00 со о Oi

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) А1 (51)4 С 25 С 3/08

ВСЕГО) )(1;-:.")1 g

13,. ц

Skid..;

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4067629/22-02 (22) 28.03.86 (46) 23.08.87. Бюл. Ф 31 (71) Братский алюминиевый завод (72) А.Н. Маленьких, Б.И. Пригожих и В.А, Горбунов (53) 669.713.72(088.8) (56) Производство алюминия. Справочник металлурга по цветным металлам.

M. Металлургия, 1971, с.194, 201—

202. (54) ФУТЕРОВКА КАТОДНОЙ ЧАСТИ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА (57) Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к получению алюминия электролизом расплавленных солей, и касается конструкции алюминиевого электролизера. Целью изобретения является увеличение срока службы электролизера. Футеровка катодной части алюминиевого электролизера состоит из боковых угольных плит 1, сборных подовых секций 2, теплоизоляционного цоколя из огнеупоров 3, углеродсодержащей подушки

4, дополнительного слоя 5, нанесенного на стальной лист 6, подовой массы 7. Благодаря тому, что дополнительный слой состоит из кислородсодержащих соединений бора в смеси с титаном и алюминием, при обжиге и пуске электролизера формируется плотный слой, включающий диборид титана. В результате предотвращается проникновение алюминия в нижние слои, сохраняются теплоизоляционные свойства футеровки, что способствует повышению технико-экономических показателей электролизера. 1 з.п. ф-лы, I ил., 1 табл.

1331906

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к получению алюминия электролизом расплавленных солей, и касается конструкции

5 алюминиевого электролизера.

Целью изобретения является увеличения срока службы электролизера.

На чертеже изображена футеровка катодной части алюминиевого электролизера.

Футеровка состоит из боковых угольных плит 1, сборных подовых секций 2, теплоизоляционного цоколя 3 из огнеупоров, углеродсодержащей подушки 4 и промежуточного слоя 5, нанесенного на стальной лист 6. Пространство между боковыми плитами и подовыми секциями заполнено подовой массой 7, При обжиге и пуске электролизера 20 с достижением температуры 850-920 С в зоне дополнительного слоя происходит алюминотермическое восстановление борного ангидрида с образованием в конечном итоге соединения Т 1В, из которого формируется плотный слой с защитными свойствами (TiB стоек к воздействию электролита и расплавленного алюминия).

В процессе эксплуатации электро- 30 лизера расплав, проникая через подо- вые секции и углеродсодержащую подушку (в случае нарушения их целостности), достигает дополнительного слоя, который является надежной защитой дальнейшему проникновению расплава в теплоизоляционный цоколь из огнеупоров. В результате предотвращается вредное взаимодействие расплава с огнеупорами, разбухание 40 последних и разрушение подины. Предотвращение проникновения алюминия в нижние слои цоколя обеспечивает, кроме того, сохранение его теплоизоляционных свойств на более длительный период, что способствует повышению технико-экономических показателей работы электролизера.

Пример 1. Толщина дополнительного слоя 12 мм или 0,6 толщины углеродсодержащей подушки. Толщина стального листа 2,4 мм или 0 2 толщины дополнительного слоя, Состав дополнительного слоя, мас.X:

Борный ангидрид 9

Титан 6

Алюминий 85 при отношении В О .. Ti 1,5.

Пример 2; Толщина дополнительного слоя 8 мм или 0,4 толщины углеродсодержащей подушки. Толщина стального листа 2,4 или 0,3 толщины дополнительного слоя.

Состав дополнительного слоя, мас.X:

Борный ангидрид 18

Титан 9

Алюминий 73 при отношении В О . Ti,2,0.

Пример . 3. Толщина дополнительного слоя 4 мм или О, 2 толщины углеродсодержащей подушки. Толщина стального листа 2 мм или 0,5 толщины дополнительного слоя.

Состав дополнительного слоя, мас.X:

Борный ангидрид

Титан

Алюминий при отношении В О Т;2 5

П р .и м е р ы 4 — 7. Испытания проводят за пределами интервалов состава дополнительного слоя.

Пример 8. Испытания проводят при толщине дополнительного слоя и стального листа менее нижних граничных значений предлагаемых интервалов.

Проверку свойств составов, из которых выполнен дополнительный слой, проводят в лабораторных условиях, для чего изготавливают опытные образцы. Смеси готовят из борной кислоты, титановой губки и алюминиевой стружки. Смесь наносят слоем на стальной лист, после чего такую композицию укладывают на огнеупорную кирпичную кладку. После уплотнения на дополнительный слой накатывают углеродсодержащую подушку толщиной 20 мм (из измельченной подовой массы, нагретой до 200 С), на поверхность которой помещают твердый алюминий.

Периферия образца ограничивается выступами из листового асбеста. Приготовленные образцы помещают в электрическую печь и разогревают до

850-900 С. После 20-часовой выдержки образцы извлекают и исследуют на предмет определения защитных свойств слоя, способного предотвратить проникновение расплавов через него к огнеупорной кирпичной кладке, Результаты проверки приведены в таблице.

1331906

Отношение

В203 Т

Компоненты покрытия Толщина мас.X

Свойства дополнительного слоя

Пример стального листа дополнительного

В20 Ti Al слоя

Плотный (+) 0,6

1 9 6 86

2 18 9 73

3 25 10 65

1,5

0,2 (+) 0,4

2,0

0,3 (+) 2,5

0,2

11 () 0,4

1,8

4 89

12 60

6 78

10 78

9 73

4 7

5 28

6 16

7 12

8 18

0,3

Рыхлый (-) 0,4

2,3

0,3

0,4

2,7

0,3

1,2

0,4

0,3!

1 () 2,0

0,1

0,1

П р и м е ч а н и е . Знак (+) — протекание Al не отмечено, знак (-) отмечено.

Наличие борного ангидрида (или З0 борной кислоты), титана и алюминия обеспечивает получение при рабочих температурах (850-920 С) тугоплавкого соединения TiB . Алюминий, 2 находясь при этих температурах в расплавленном состоянии,, служит средой, в которой растворяется титан и происходит алюминотермическое восстановление борного ангидрида с образованием в конечном итоге диборида 4р титана, из которого формируется плотный слой, защищающий теплоизоляционный цоколь от проникновения расплавов (TiB стоек к воздействию электролита и расплавленного алюми 45 ния).

Проникновение избыточного алюминия в нижележащие слои цоколч предотвращается стальным листом в результате образования интерметаллида FeA1> с т.пл. 1158 С.

С уменьшением толщины дополнительного слоя (менее 0,2 от толщины углесодержащей подушки) не обеспечивается надежная защита теплоизоляционного цоколя от проникновения расплавов, а с увеличением (более 0,6) снижается теплоизоляция катодной части электролизера.

С уменьшением толщины стального листа (менее 0,2 толщины дополнитель- ного слоя) не обеспечивается предот— вращение протекания в цоколь расплавленного алюминия, содержащегося в составе дополнительного слоя, а с увеличением (более 0,5) снижается теплоизоляция катодной части электролизера.

Уменьшение содержания борного ангидрида или борной кислоты в пересчете на борный ангидрид (менее 9X) и титана (менее 67) ведет к проникновению жидкого алюминия в цоколь, а увеличение содержания этих компонентов (соответственно более 25 и !ОХ) к образованию рыхлого защитного слоя.

При отношении борного ангидрида (или борной кислоты в пересчете на борный ангидрид) к титану менее 1,5 и более 2,5 жидкий алюминий проникает в цоколь в результате формирования рыхлого слоя.

Получение плотного слоя из Т13 позволяет предотвратить проникновение расплавов в огнеупорную кладку катодной части алюминиевого электролизера.

Изобретение целесообразно использовать при монтаже катодных устройств алюминиевого электролизера, что поз5 1331906

6 воляет увеличить срок службы послед- стального листа 0,2-0,5 толщины него. покрытия.

2. Футеровка по и. 1, о т л и

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я ч а ю щ а я с я тем, что покрытие

5 выполнено из материала следующего

1. Футеровка катодной части алю- состава, мас.X:

Составитель Л. Романова

Редактор .Н. Гулько ТехредM.Õoäàíè÷

Корректор М. Шароши

Заказ 3771/24 Тираж 612

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 миниевого электролиэера,. содержащая теплоизоляционный цоколь из огнеупоров, углеродсодержащую подушку, подо- 10 вне секции, отличающаяся тем, что, с целью увеличения срока службы электролиэера, футеровка выполнена с дополнительным слоем, состоящим из стального листа с нанесенным на него покрытием, причем толщина покрытия составляет 0,2-0,6 толщины углеродсодержащей п<.пушки, а толщина

Борный ангидрид или борная кислота в пересчете на борный ангидрид 9-25 .

Титан 6-10

Алюминий Остальное при отношении (по массе) борного ангидрида (или борной кислоты в пересчете на борный ангидрид) к титану (1, 5-2, 5): 1.