Способ защиты угольных и графитовых электродов от окисления

 

Изобретение относится к способам защиты угольных и графитовых электродных блоков от воздействия внешней среды в процессе их эксплуатации. Цель изобретения - увеличение стойкости к окислению, сокращение расхода фосфата натрия и улуч шение условий труда. Сущность способа заключается в том, что электроды пропитывают водным раствором полифосфата натрия со средней степенью полимеризации 4-6 с концентрацией 18 20 мае % и малеиновой кислоты с концентрацией 005-0,1 мас.% при 90-100°С. Предложенный способ позволяет в 3 раза по сравнению с прототипом повысить стойкость к окислению, в 3 раза снизить расход фосфата натрия и в 3 раза снизить температуру пропитки 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s С 01 В 31/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4766489/26 (22) 09.11.89 (46) 23,12.91. Бюл. N. 47 (71) Белорусский технологический институт им. С.М.Кирова (72) M.È.Êóçüìåíêîâ, Н.П,Шишко, Н.Я.Дубова, И.Б.Суровцева и С.Н.Кобаненко (53) 661.666.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 190589, кл. С 25 С 7/02, 1962. (54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ УГОЛЬНЫХ И ГРАФИТОВЫХ ЭЛЕКТРОДОВ ОТ ОКИСЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к способам защиты угольных и графитовых электродных блоков от воздействия внешней среды в

Изобретение относится к способу защиты угольных и графитовых электродных бло-. ков, используемых при электролизе в промышленности цветной металлургии, от воздействия рабочей среды и увеличения их срока службы, Известен способ защиты графита от окисления путем подбора фосфатных импрегнатов, ингибирующих окисление графита. Использование с этой целью ультрафосфатов различных металлов существенно повышает температуру эксплуатации графитовых изделий (6000C).

Недостатком этого способа является низкая проникающая способность ультрафосфатных импрегнатов в тонкие поры углеграфитового блока, что значительно сокращает срок его службы. Получение пропиточных растворов для увеличения прониЯЛ 1699909 А1 процессе их эксплуатации. Цель изобретения — увеличение стойкости к окислению, сокращение расхода фосфата натрия и улуч. шение условий труда. Сущность способа заключается в том, что электроды пропитывают водным раствором полифосфата натрия со средней степенью полимеризации 4 — 6 с концентрацией 18- 20 мас,% и малеиновой кислоты с концентрацией

0.05 — 0,1 мас.% при 90 — 100 С. Предложенный способ позволяет в 3 раза по сравнению с прототипом повысить стойкость к окислению, в 3 раза снизить расход фосфата натрия и в 3 раза снизить температуру пропитки. 2 табл, кающей способности невозможно из-за низкой растворимости ультрафосфатов.

Известен способ пропитки графита различными фосфатами (алюмофосфатами, диэтилортофосфатами цинка и алюминия, полиметилфенилсилоксан с фосфорсодержащим отвердителем).

Недостатком этого способа является сложность конструкционного оформления, так как пропитка ведется в автоклаве под давлением.

Наиболее близким к изобретению является способ. защиты угольных и графитовых электродов от окисления путем пропитки безводными расплавленными метафосфатами натрия следующего состава, %: йаРОз 55-55; НРОз 35 — 45, Продолжительность пропитки 0,5 ч при пониженном давлении, 100-200 мм рт,ст, и температуре 250-350 С.

1699909

ЗО

Недостатками указанного способа является низкая устойчивость углеграфитовых блоков к окислени1о, высокая температура пропитки, необходимость создания пониженного давления, и в связи с этим неудовлетворительные условия труда из-за сильного газовыделения (РрО ), высокий расход фосфатных солей.

Цель изобретения — увеличение стойкости к окислению углеграфитовых блоков, со1 кращение расхода фосфатных солей и, улучшение условий труда, Поставленная цель достигается тем, что защита угольных и графитовых электродов от окисления ведется путем пропитки их водным растворОм пОлифосфата HBTpMII концентрацией 18 — 20 мас.% со степенью полимеризации 4-6 и поверхностно-активным веществом — малеинавой кислотой, взятом в количестве 0,05 — 0,1 мас.% раствора при 90 — 100"С.

Полифосфат натрия представляет собой прозрачное стеклообразное вещество, растворимое в воде. Используется в качестВе флотореагента В текстильной промышленности, связующего в приготовлении торкрет-масс. молекуль! полифосфата натрия имеют линейную структуру, причем Возмо>кно получение цепо !ек с различной степенью полимеризации от 2 до 330, Молекулы мегафосфатов натрия или калия (пс прототипу) в отличле QT линейных полифосфатов

Образ, !Пот циклы.

Тако8 различие В8щ8ств В строении (В предлаг-..åìîì и известном способах защиты) счщественно Влияет н "I прОпиточные свойств";: расплава и раствора; линейные цепочки пол_#_фосфата натрия обладают большей проникающе!". споссонос ыю В поры углеграфитовых блоков.

Степень полимеризации молекул полифосфа а натрия 4 6 ЯВлязтся ОптимGJlbHQA с тОчки зрения подвижнОсти с1нионов. t8 увели !ение пр IBQ!Idyll K уменьшению проникающсй способности pGGTBop3.

Полифосфат HBTpv xopoLUQ p3.".TBopR" ется в воде. С увеличением содержания вещества В растворе до определенной концентрации (20 мас,%) растет его вязкость. следовательно падает проникающая с!1особ!-!Ость, С целью увеличения подвижности анионов при сохранении их высокой концентрации, необходимой для поддержаНИЯ УДОВЛ8ТВСРИТЕЛЬНОЙ СТ8пеНИ Г!РОПИТКИ углеъl рафи гB (и ои вес 14 — 18 MBc %) B pacTBQp Вводят пОВзрхнос НО-активное вещество — малеиновую кислоту.

Малеиновая кислота представляет собой крис>аллическое вещество белого цвета, хорошо растворимое в воде, Известно применение ее в качестве поверхностно-активного вещества, Как и все вещества такого типа малеиновая кислота вводится в количестве до 1 мас.%, так как более высокое ее содержание приводит к разрушению полимерной структуры молекул полифосфата и снижению защитных свойств пропитываемого углеграфита, В предлагаемом способе по сравнению с известным пропитку ведут при более низкой температуре 90 — 100 С (у прототипа при

250 — 350 С). Сохраняется довольно высокая степень пропитки (14 мас.%), Отсутствует газовыделение раствора, т.е. не выделяется

Р205, что в своа очередь приводит к улучшению условий труда, Кроме того, снижается расход электроэнергии.

Преимущества предлагаемого способа защиты углеграфита от окисления пропиткой водным раствором полифосфата натрия основываются на эффекте более оптимального заполнения пор при меньшем расходе компонентов и более низкой температуре, несмотря на некоторое снижение степени пропитки (от 18 до 14 мас.%): линейные цепи полифосфата глубого проникают в каналы пор (в отличие от метафосфатов, которые концентрируются только на поверхности), что ведет к увеличению устойчивости к окислению.

Пример 1, Раствор готовят следующим образом. Смесь 20 г (20%) порошка полифосфата натрия и 0,1 r (0,1 мас.%) порошка малеиновой кислоты растворяют в

79,9 r (79,9 мас.%) воды путем механического перемешивания в течечие ЗО мин до получения прозрачного раствора, Образцы графитизированных электродов размером 10х10х40 мм взвешивают с точностью до 0,01 г, погружают B керамические тигли объемом 250 мл, наполненные раствором, и закрывают крышками. Тигли помещают в сушильный шкаф, нагретый до

100 С и выдерживают их в течение 48 ч, По истечении этого времени образцы вынима-!

От из тиглей, поверхность осторожно промакивают фильтровальной бумагой, подсушивают в сушильном шкафу в течении

30 мин., После охлаждения образцы взвешивают и по разности их первоначального и конечного веса Определяет степень пропитки (привес массы), Устойчивость к окислению определяется количеством часов, которые образцы выдерживаютдо появления первых признаков разрушения(трещины, рассыпание, появление пятен) при обжиге их в печи при 70ООС в воздушной среде.

1699909

Формула изобретения

Способ защиты угольных и графитовых электродов от окисления путем пропитки их фосфатом натрия при нагревании, о т л и ч а юшийся тем, что с целью увеличения стойкости к окислению, сокращения расхода фосфата натрия и улучшения условий труда, в качестве фосфата натрия используют полифосфат натрия со средней степенью полимеризации 4 — 6 и обработку ведут водным раствором полифосфата натрия с концентрацией 18 — 20 мас. и малеиновой кислоты с коцентрацией 0,05 — 0,1 мас.$ при 90-100оС.

Остальные эксперименты приведены в табл,1 и 2.

Из приведенных в табл.1 и 2 данных видно, что в пределагаемом способе по 5 сравнению с известным устойчивость углеграфитовых блоков к окислению в три раза выше, расход фосфатных солей ниже в три раза, значительно улучшаются, условия труда в связи с понижением температуры про- 10 питки в три раза. аблица 1

Расход сухих компонентов, мас. 2

Привес массы углеграфитовых блоков после пропитки (степень пропитки), мас.ь

Условия тру ра (наличие газовыделения) Степень полинеризации полифосфата натрия

Устойчивость к скислени>в (количество часов, которые об= разцы выдерживают дб появления первых признаков оазруаений гри 700 С, ч

Температуо

APohHTKH °

Полифосфат Иалеиновая натрия кислота способ

20>,0

Известный способ

RaPoo

60,0

НЮ

40 0 зо

Высокое газо- 18 выделение

300

20>0

19,0

18>0

20,0

18,О

17,0

21,0 I0,.О

19, 0

2ОО,0

20,0

20,0

0,1

0,07

О,1

О,О5 о,о5

О, i

0, i

O 15

0,03

О,1

О,ой

0,1

Предлагаемый

4-6

4-6

4-6

4-6

4-6

4-6

4-6

4-6

4-6

2-3

?-9

4-6

ioo

1ОО

1ОО

1го г40 гоо гоо

2ОО

50 ао

240

14

i2

12

13

1г

3 5

3

Небольыое 14 газовыделение

1699909

Таблица 2

Особенности способа пропитки и свойства материала.после пропитки

Показатели по и име известному предлагаемому

Расход компонентов для получения пропиточного раствора, мас. $: полифосфат натрия вода фосфорная кислота метафосфат натрия

Температура и ропитки, С

Давление, мм рт. ст, Продолжительность и ропитки,ч

Привес углеграфитовых блоков, мас.

18,0 - 20,0

G,О5- 0,1

35-45

55-65

250 - 250

100 - 200

Атмосферное

0,5

Составитель M.Ãðóýäåâà

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М.Шароши

Редактор Н.Гунько

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Га-àðèíà,,101

Заказ 4436 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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