Способ футеровки катода электролизера для получения алюминия
Использование: цветная металлургия, в частности производство алюминия электролизом расплавленных солей. Сущность, набивку подушки и нижней части межблочных и периферийных швов на высоту 0,2-0,4 высоты подового блока осуществляют смесью из подовой массы и кремниевой пыли при их соотношении 1:(0,1-0,4). Способ футеровки катода электролизера для получения алюминия позволяет снизить расход электроэнергии , улучшить сортность электролитического алюминия, увеличить срок службы электролизера и снизить стоимость монтажа подины. 1 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК. Ы 1826997 АЗ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР! ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Достигается это тем, что с нагревом (21) 5008159/02 (22) 06.11.91 (46) 07.07.93. Бюл. М 25 (71) Братский алюминиевый завод (72) А. Н. Маленьких, Ю. А. Зверев, В. И. Кравченко, Ф. К. Тепляков и А. П. Панин (73) Братский алюминиевый завод (56) Производство алюминия. Справочник металлурга по цветным металлам. M.: Металлургия, 1971, с. 200. (54) СПОСОБ ФУТЕРОВКИ КАТОДА ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЯ Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству алюминия электролизом расплавленных солей, и касается футеровки катодных устройств алюминиевого электролизера. Цель изобретения — снижение расхода электроэнергии, улучшение сортности электролитического алюминия, увеличение срока службы электролизера и снижение стоимости монтажа подины. Набивка подушки и нижней части межблочных и периферийных швов на высоту 0,2 — 0,4 высоты подового блока шихтой из подовой массы и кремниевой пыли при их соотношении в шихте 1:(0,1 — 0,4) обеспечивает снижение расхода электроэнергии, улучшение сортности электролитического алюминия, увеличение срока службы электролизера и снижение стоимости монтажа подины. (57) Использование; цветная металлургия, в частности производство алюминия электролизом расплавленных солей. Сущность: набивку подушки и нижней части межблочных и периферийных швов на высоту 0,2-0,4 высоты подового блока осуществляют смесью из подовой массы и кремниевой пыли при их соотношении 1:(0,1-0,4). Способ футеров.ки катода электролизера для получения алюминия позволяет снизить расход электроэнергии, улучшить сортность электролитического алюминия, увеличить срок службы электролизера и снизить стоимость монтажа подины, 1 табл. подины при обжиге и пуске электролизера в подушке и нижней части межблочных и периферийных швов происходит окисление пылевидного кремния, в результате чего осуществляется прирост массы подушки и швов и за счет этого — уплотнение их с одновременным повышением прочности связи швов с блоками. Кроме того, с выделением значительного количества тепла от окисления кремния повышается температура в подушке и нижней части швов, в результате чего снижается разность температур Верха и низа швов и блоков, что способствует предотвращению образования в них трещин. В итоге повышается качество получаемых при обжиге подушки, межблочных и периферийных швов, за счет чего предотвращается проникновение расплавов под угольные подовые блоки и далее через по1826997 душку в цоколь катода, тем самым устраняются недостатки известного способа. Новизна заключается в том, что подушку и нижнюю часть межблочных и периферийных швов набивают шихтой из подовой массы и кремниевой пыли при определенном их соотношении в шихте, что обеспечивает повышение качества подушки, межблочных и периферийных швов в процессе обжига и пуска электролизера, В результате поиска по патентной и научно-технической литературе не были обнаружен ы технические решения с признаками, отличающими предлагаемый способ футеровки катода электролизера для получения алюминия от прототипа, а именно: позволяющими за счет окисления пылевидного кремния в процессе обжига и пуска электролизера осуществить разогрев и самоуплотнение подушки и нижней части швов, Выбранные условия лимитируются следующими факторами. Увеличение соотношения подовой массы и кремниевой пыли в шихте более 1;0,1 не обеспечивает эффективного уплотнения швов и подушки и снижения разности температур верха и низа швов и блоков, что ведет к проникновению расплавов под угольные подовые блоки в катодный цоколь, а уменьшение менее 1: 0,4 ведет к снижению коэффициента связи и проникновению алюминия под угольные блоки, Уменьшение высоты нижней части швов менее 0,1 высоты подового блока и увеличение более 0,4 высоты подового блока не обеспечивает необходимого снижения разности температур верха и низа швов для предотвращения образования в них трещин. Для определения свойств межблочных и периферийных швов и подушки из шихты, состоящей из подовой массы и кремниевой пыли, готовили образцы в лабораторных условиях. На металлическое днище укладывали цоколь из диатомового и шамотного кирпича, на который набивали подушкутолщиной 5 мм из шихты, приготовленной из подовой массы и кремниевой пыли при их соотношении в шихте, равном 1: 0,1, Для этого использовали холоднонабивную подовую массу состава, мас, : связующее каменноугольный пек и поглотительное масло) 16 — 17; твердый углерод остальное, и кремниевую пыль — отсев мельчайшей фракции от дробления кускового кристаллического кремния при производстве алюминиево-кремниевых сплавов. На подушку устанавливали угольные подовые 55 блоки размерами 40 Х 55 Х 220 (мм) с зазо ром 5 мм. Предварительно под блоки разме. щали железную полосу толщиной 4 мь (ширина 25 мм и длина 250 мм). Шихтой указанного состава набивали межблочны швы и промежутки между блоками и боко вой футеровкой (последняя выступает на поверхностью блоков) на высотч 8 мм или 0,2 высоты подового блока (40 мм). Верхнюк часть зазоров набивали холоднонабивной подовой массой указанного состава, На об. разованную подину насыпали оборотныв электролит (взят из промышленного электролизера) и алюминиевые опилки с содержанием 0,10 мас. железа (для моделирования проникновения расплавов под угольные подовые блоки и в цоколь катода при обжиге подины). Образец заключали в специальную матрицу и помещали е электрическую печь сопротивления. Нагрее осуществляли со скоростью 80 С/ч, При достижении температуры расплавленногс алюминия 960 С измеряли температуру низа швов (блоков) с помощью хромельалюмелевых термопар, установленных пор угольные блоки при монтаже образца. Температура верха швов (блоков) равна температуре алюминия. После 8-часовой выдержки отбирали пробу алюминия на определение в нем содержания железа и печь отключали, Проводили испытания остывше. го образца на уплотняемость подушки U швов и на прочность связи соследних с блоками. Определяли суммарное термическо сопротивление футеровки катода (цоколь подушка и угольный блок) до и после термообработки, Швы и блоки исследовали н; предмет трещинообразования, а цоколь— на наличие (отсутствие) в нем алюминия. Пример 1 приведен в таблице, В примерах 2 и 3 испытания проводил аналогично примеру 1 при следующих параметрах. Пример 2. Соотношение подовой массы и кремниевой пыли в шихте составляет 1:0,25. Высота нижней части швов равна 12 мм или 0,3 высоты подового блока. Пример 3. Соотношение подовой массы и кремниевой пыли в шихте составляет 1:0,4. Высота нижней части швов равна 16 мм или 0,4 высоты подового блока, В примерах 4 — 7 испытания осуществляли аналогично примерам 1 — 3 за пределами заявленных интервалов. Осуществляли испытания и по известному решению. 1826997 Формула изобретения Содержа- ние желе-! =-a в Суммарное термическое сопротивление футеровки. е .отн. ! Степень Козффиуплотне- циент ! (Разность . Наличие Наличие темпера-, трещин в алюмитур верха швах и ния в цои низа блоках: коле Соотноше- Высота 1 ние подо- нижней вой массы части Пример и кремние- швов. В В конце среднем термооб-, за период работки испытаний лодном тоянии.98 096 097 0.94 < 0 95.96 1.93 0.91 0.92 0,81 0.89 0.82 1 0.88 0.90.91 0.90.98 0.90 0.15 092 1025 05 -1,6 49 120 (+) !ь) 0.90 200 (+) . (-) I 0.15 1.00 I 0.80 0.90 1 ! " За единицу принято суммарное термическое: сопротивление футезовки в исходном состоянии по известному решению. Составитель А.Даукшис Техред М,Моргентал Корректор О,Кравцова Редактор Заказ 2330 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Результаты испытаний приведены в таблице, Как видно из табличных данных, способ футеровки катода электролизера для получения алюминия, выполненный по примерам 1 — 3, обеспечивает получение подушки, межблочных и периферийных швов при обжиге и пуске электролизера более eblcoKoro качества (повышается степень уплотнения и коэффициент связи швов с блоками, предотвращается образование трещин в швах и блоках), что позволяет предотвратить проникновение расплавов под угольные подовые блоки и далее в катодный цоколь, о чем свидетельствует отсутствие в последнем алюминия, В результате повышается термическое сопротивление футеровки катода (на 5,2%), что ведет к снижению расхода электроэнергии на получение электролитического алюминия (на 46 кВт ч/тн). Сохранение целостности подины способствует улучшению сортности электролитического алюмин ия (уменьшается соде ржан ие и римеси железа) и увеличение срока службы электролизера не менее, чем на 3 месяца. Стоимость монтажа подины за счет сокращения расхода подовой массы снижается на 164 5 руб, на один электролизер. Способ футеровки катода электролизера для получения алюминия, включающий набивку подушки, установку угольных подовых блоков и набивку межблочных и периферийных швов из подовой массы, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью снижения расхода электроэнергии, улучшение сортности электролитического алюминия, увеличения срока службы электролизера и снижения стоимости монтажа подины, набивку подушки и нижней части межблочных и периферийных швов на высоту 0,2 — 0,4 высоты подового блока осуществляют смесью из подовой массы и кремниевой пыли при их соотношении 1:(0,1 — 0,4).
