Способ подготовки алюминиевого электролизера к обжигу

 

Изобретение относится к металлургии легких металлов, в частности к получению алюминия электролизом. Целью изобретения является повышение качества металла и срока службы электролизера. Применение конгломерата в качестве заЕцитного материала и загрузка конгломерата по периметру анодного массива обеспечивает защиту подины от теплового удара.1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСЙУБЛИН (51)4 С 25 С 3 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4234346/31-02 (22) 27.01.87 (46) 07.08,88, Бюл. Р 29 (71) Московский институт стали и сплавов (72) В,В.Крюков, В.А.Смирнов, Н.Н.Хавский,.Г.С.Зенькович,И.Г.Турушев, В.И.Савинов, Л.П.Касьянов и В.С.Крашенинников (53) 669.713.72(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 549510, кл. С 25 С 3/06, 1974.

„.SU,„, 414882 А1 (54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ АЛЮМИНИЕВОГО

ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА К ОБЖИГУ (57) Изобретение относится к металлургии легких металлов, в частности к получению алюминия злектролизом.

Целью изобретения является повышение качества металла и срока службы электролизера. Применение конгломерата в качестве защитного материала и загрузка конгломерата по периметру анодного массива обеспечивает защиту подины от теплового удара. 1 табл.

1414882

Изобретение относится к металлургии легких металлов, в частности к получению алюминия электролизом криолитоглиноземного расплава, и может быть использовано для усовершенствования способа подготовки алюминиевого электролизера к обжигу.

Цель изобретения — повьппение качества металла и срока службы элекро лизера.

В лабораторных условиях изготовляют ячейку, катод которой выполнен из подовых блоков, а анод — из анодиой массы. В катоде выполнены отвер,стия, через которые при неблагоприят. ных условиях может вытечь жидкий алю.миний.

Оксидно-углеродно-хлоридные конгло мераты переплавляют в нагревательной печи для того, чтобы предупредить в дальнейшем попадание влаги в подину и анод, После переплавки и охлаждения конгломерата его дробят до кусков не менее 1 см, .т.е. куски . меньше 1 см при обжиге подины под воздействием пламени газовой горелки начинают хаотично перемещаться.

Загрузку конгломерата осуществляют в шахту электролитической ячейки по периметру анода в количестве 0,5-2 кг, выдерживая соотношение массы конгломерата и углеродной футеровки А,05.0,2.

Затем осуществляют нагрев окуско35 ванного конгломерата с помощью газоI вой горелки. Образующаяся солевая фаза после расплавления кусков конгломерата растекается по подине ровным слоем, предохраняет ее от окисления, заполняет дефекты и неплотности подины и пропитывает углеродные блоки. После этого в электролитическую ячейку заливают электролит и жидкий алюминий, подают электрический ток и ведут электролиз.

Результаты испытаний показаны в таблице.

При параметрах, характеризующихся заграничными значениями — значениями ниже граничных (пример 1),наблюдается протек алюминия в футеровку, так как данного количества конгломерата недостаточно по сравнению с массой углеродной футеровки и весь объем футеровки не может полностью пропитаться расплавом солей. Кроме того, пониженное содержание Ng и С в конгломерате не способствует предотвращению окисления подины, так как пленка оксида магния на углероде не сплошная и не по всей поверхности футеровки образована восстановительная атмосфера. В примере 5 (значения вьппе граничных) протек алюминия в футеровку не наблюдается, однако повьппенное содержание оксида магния мешает ведению процесса электролиза, так как он не весь растворяется в электролите и оседает на катоде, причем повышенное количество конгломерата по отношению к массе футеровки ведет к загазованности атмосферы и повьппенному расходу солей.

3 примере 6 на электролитической ячейке воспроизведен известный способ. В данном случае наблюдается протек алюминия в футеровку.

Примеры 2-4 показывают, что в пределах значений, указанных в формуле, протека алюминия в футеровку не наблюдается и после пропитки катода солями электролиз не нарушается.

Переплавка конгломерата позволяет обезводить защитный материал и предупредить попадание в дальнейшем влаги в подину и аноде

Окускование конгломерата обеспечивает достаточную стабильность слоя защитного материала, загруженного по периметру анодного массива. Куски, в отличие от порошка, не могут хаотично перемешаться при воздействии, например, форсунки.

Загрузка конгломерата по периметру анодного массива (пространство борт-анод и под анодом на ширину до 40 см) обеспечивает достаточную толщину защитного слоя на падине именно в месте максимальной подачи тепла. При этом вся масса защитного слоя в первьй период обжига принимает на себя тепловую нагрузку и предохраняет подипу от теплового удара.

Наличие в составе конгломерата хлоридов щелочных и щелочно-земельных металлов — магния, кальция, калия, натрия обеспечивает низкие температуру плавления и вязкость расплавленной солевой фазы. Причем .эти факторы определяются прежде всего концентрацией основного наиболее легкоплавкого компонента солевой фазы— хлорида магния (25-357). Жидкотекучая солевая фаза после расплавления кусков конгломерата растекается по године ровным слоеь и предохраняет

1414882 ее от окисления. В дальнейшем солевая фаза заполняет дефекты и неплотности подины и пропитывает углеродные блоки.

Наличие в составе конгломерата оксида магния обеспечивает защиту подины от окисления и ее теплоизоляцию после того, как вся солевая фаза пропитает подину. Оксид магния оседает на нодине в виде пленки,состоящей из отдельных сфероидов.В дальнейшем при заливке электролита оксид магния растворяется и корректирует

его состав. Нижний предел содержания оксида магния (20 ) определяется необходимой площадью сфероидальной пленки. Верхний предел содержания оксида магния (36 ) обусловлен тем, что избыток оксида магния способствует излишней теплоизоляции и может привести к созданию местного градиента температур и соответственно к появлению трещин в подине. Кроме того, избыток оксида магния может 25 не раствориться в электролите при пуске электролизера и выпадает в осадок.

Наличие в составе конгломерата углерода позволяет получить в зоне gp сфероидальной пленки восстановительную атмосферу оксида углерода, которая выполняет роль дополнительной защиты подины от окисления. В дальнейшем при заливке алюминия частичЗБ ки углерода будут центрами образования карбида алюминия, защищающего подину от проникновения натрия. Нижний предел содержания углерода (1 ) определяется необходимостью создания восстановительной атмосферы необходимой концентрации по оксиду углерода. Верхний предел содержания углерода (4 ) обусловлен тем, что избыток углерода может способствовать науглероживанию электролита при пуске электролиз ера.

Необходимость соблюдения соотношения массы конгломерата и углеродной футеровки электролизера (0,05-0,2) обусловлена следующими обстоятельствами. При соотношении ниже 0 05 объем конгломерата не обеспечивает защиту и необходимую степень пропитки углеродной футеровки. При соотношении выше 0,2 после обжига остается избыток конгломерата, который придется извлекать иэ шахты перед пуском электролизера.

Таким образом, изобретение позволяет предотвратить протеки жидкого алюминия в футеровку электролизера и за счет этого повысить качество металла и срок службы электролизера.

Формула изобретения

Способ подготовки алюминиевого электролизера к обжигу, включающий загрузку защитного материала на футерованную подину, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения качества металла и срока службы электролизера, загрузку защитного материала осуществляют по периметру анодного массива при отношении массы защитного материала к массе футеровки подины 0,05-0,2, причем в качестве защитного материала используют переплавленный и окускованный конгломерат на магниевой основе, содержащий оксид магния, углерод, хлориды щелочных и щелочно-земельных металлов при следующем соотношении компонентов, масс.7.:

Оксид магния 20-36

Углерод 1-4

Хлориды щелочных и щелочно-земельОстальное ных металлов

1414882

Пример

СоатношеРезультаты

Соотношение конгломерат а, Х

Значение

Мяо

0,04

0 5 Остальное

Протек алю- Заграничное миния в футеровку

0 05

Граничное

2,5

0,125

То же

0,2

Остальное

0,21

То же

Заграничное

Составитель Л.Романова

Техред Л.Сердюкова Корректор Л.Пилипенко

Редактор А.Козориз

Заказ 3849/28 Тираж 621 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 вестный б

Хлориды щелочных и щелочно-земельных металлов ние массы конгломерата и углеродной футеровки

Отсутствие протека алюминия в футеровку

Отсутствие протека алюминия в футеровку

Протек алюминия в футеровку. Среднее

Граничное