Холоднонабивная подовая масса

 

Использование: изобретение относится к получению алюминия электролизом, в частности к производству футеровочных набивных масс для заполнения швов между углеродными блоками при сборке алюминиевых электролизеров. Сущность изобретения: подовая холоднонабивная масса содержит 13-15мас.% жидкого углеродного связующего и 85-87% углеродного наполнителя - термоантрацита со следующими характеристиками: содержания фюзинолитов не менее 50%, истинная плотность, 1700-1800 кг/м3. микротвердость 200-250 кг/мм . 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з С 25 С 3/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 5041650/02 (22) 21.02,92 (46) 23.08.93. Бюл. N 31 (71) Саянский алюминиевый завод (72) Г.Д.Вергазова, Г.А.Сиразутдинов и

В.И.Заливной (73) Саянский алюминиевый завод (56) Технологический и роцесс М 4805-12-89.

Производство массы подовой холоднонабивной. Челябинский электродный завод, (54) ХОЛОДНОНАБИВНАЯ ПОДОВАЯ МАССА

Изобретение относится к получению алюминия электролизом, в частности к производству футеровочных набивных масс для заполнения швов между углеродными блоками при сборке алюминиевых электролизеров и электролизеров для производства других цветных металлов.

В предлагаемом изобретении используется в качестве наполнителя подовой массы изотропного термоантрацита фюзинитового литотипа.

Те рмоа н тра цит Л иств я нс кого месторождения с высоким содержанием фюзинита и его компонентов (50-80 ) является наиболее приемлемым для этих целей наполнителем. При этом оптимальный результат достигается при использовании термоантрацита с истинной плотностью

1700-1750 кгlм, отражательной способностью, RA - l5 20 $ и микротвердостью 200—

:250 кг/мм . Высокое содержание Ы 183649б АЗ (57) Использование: изобретение относится к получению алюминия электролизом, в частности к производству футеровочных набивных масс для заполнения швов между углеродными блоками при сборке алюминиевых электролиэеров. Сущность изобретения: подавая холоднонабивная масса содержит 13 — 15 мас. жидкого углеродного связующего и 85 — 87 углеродного наполнителя — термоантрацита со следующими характеристиками: содержания фюзинолитов не менее 50, истинная плотность, 1700-.1800 кгlм, микротвердость 200-250 кг/мм . 1 з.п. ф-лы, 2 табл. фюзинитового литотипа (>50/) обеспечивает изотропность свойств термоантрацита в массе. Зернистость и однородная штриховая структура фюзинитового термоантрацита определяет низкую истинную плотность за счет высокой внутричастичной пористо- Я) сти и высокую адсорбционную способность (А) шихты наполнителя. Структура фюзиноли- О тотипа и форма зерна термоантрацита фракции (-15+ 0,5) мм обеспечивают преобладание пластических свойств шихте наполнителя над упругими (Крел. > Ky.p), что снижает эффект упругого последствия массы-усадки — после ее уплотнения и обжига, Термоантрациты с содержанием менее ()

507 фюзинитов характеризуются анизотропной структурой и всеми свойствами, присущими витринитовым антрацитам как в прототипе, а именно: высокой истинной плотностью >1800 кг/м . низкой отражательной способностью — 5 — 7 и микротвердостью 180 200 кг/мм2.

1836496

Углеродный наполнитель смешивают с жидким углеродным связующим, В качестве жидкого связующего можно использовать каменноугольный пластифицированный пек (ТУ 14-7-81-85) или смесь каменноугольного пека марки В (ГОСТ 10200-83) с поглотительным маслом {ТУ.14-107-148-87), а также смесь нефтяного пека с растворителем.

Содержание, заполнителя составляет

85-87 мас.$. При седержании термоантрацита менее 85 масса.плохо уплотняется в швах подины; в процессе обжига происходит большой угар массы за счет избытка связующего, что приводит к пористости и дефектности швов. При содержании термоантрацита более 87 мас.% не уплотняется в швах из-за недостатка связующего и отсутствия связи между частицами наполнителя.

При этом снижается плотность массы, прочность и стойкость к воздействию криолитглиноземного расплава.

При смешивании предлагаемого наполнителя со связующим в результате высокой внутричастичной пористости термоантрацита и процессов адсорбции происходит равномерное тонкослойное распределение связующего в среде наполнителя. При нагреве зти процессы усиливаются и при обжиге происходит коксование связующего в порах термоантрацита, вызывающее пластические деформации и увеличение обьема массы в целом, Пример 1. Для приготовления массы используют фюзинитовый термоантрацит (ТУ 48-4804-17-90) фракции (— 15 + 4) мм, (— 4

+ О) мм и (-0,5+ О) мм, Шихту готовят таким образом, чтобы удельная поверхность шихты составляла 150 м /кг. Свойства термоантрацита приведены в табл, 1, В качестве связующего используют . композиционное связующее, представляющее собой смесь каменноугольного пека марки В (ГОСТ 10200-83) и поглотительного масла (ТУ 14-107-148-87), свойства связующего: динамическая вязкость (при 30 С)—

400 МПа с, выход коксового остатка — 38, . Массу готовят из 85% lUMxTbl наполнителя и 157(, композиционного связующего (табл. 1). Приготовление массы ведут следующим образом: в необогреваемую лабораторную смесильную машину емкостью 3 л загружают шихту наполнителя, перемешивают беэ подогрева в течение 10 минут, затем добавляют связующее с температурой

80 С и перемешивают в течение 35 минут без подогрева.

После смешивания масса готова к употреблению. Испытания массы проводят в соответствии с ТУ 48-0132-06-89. От приготовленной массы берут навески по 200 r, помещают в

55 пресс-форму. Температура пресс-формы комнатная. Давление прессования (19,6 и 2,0)

МПа в течение 120 + 5 с. Получают заготовки диаметром 60 мм, их замеряют, взвешивают, Термообработку заготовок проводят путем обжига до 950 С со скоростью подъема температуры 100 С/ч, выдержкой при конечной температуре в течение 3-х ч, Обожженные образцы взвешивают, замеряют и испытывают на механическую прочность (ГОСТ 23775-79), Объемная плотность и усадка рассчитывается по результатам обмера и взвешивания образцов.

Стойкость к воздействию криолит-глиноземного расплава определяется на обо : женных образцах по известной методике. .Сущность метода заключается в определении относительного удлинения образца в процессе электролиза расплава следующего состава (алюминий, криолит, глинозем, натрий фтористый), Свойства масс в обожженном состоянии и ри веден ы в табл. 2, Пример 2. Как в примере 1, Отличие в том,,что: в качестве наполнителя используют шихту термоантрацита с внешней удельной поверхностью 100 м /кг; массу готовят из 860 шихты термоантрацита и 14 каменноугольного композиционного связующего.

Пример 3. Как в примере 1, Отличие в том, что массу готовят из 87 шихты термоантрацита и 13 каменноугольного композиционного связующего.

Пример 4. Как в примере 2, Отличие в том, что в качестве связующего используют нефтяную композицию, состоящую из нефтяного крекингового пека с температурой размягчения 92 С. выходом летучих веществ 70,5% и смолы пиролиза бензина с условной вязкостью при 50 С вЂ” 4,1 с.

Пример 5. Как в примере 1. Отличие в том, что в качестве наполнителя используют шихту термоантрацита с внешней удельной поверхностью 130 м /кг; массу готовят из 86,5 шихты термоантрацита и 13,5 каменноугольного композиционного связующего.

Пример 6(на запредельное содержание компонентов массы). Как в примере 1.

Отличие в том, что массу готовят из 84 шихты наполнителя и 16 композиционного каменноугольного связующего.

Пример 7 (на запредельное содержание компонентов массы). Как в примере 1.

Отличие в том, что массу готовят иэ 88 шихты наполнителя и 12 композиционного каменноугольного связующего, 1836496

25

35

45

Пример 8 (на запредельные свойства наполнителя). Как в примере 1, Отличие в том, что в качестве наполнителя массы используют витринитовый термоантрацит (ГОСТ 4794-75) со следующими свойствами: истинная плотность — 1810 кг/м; отражаз. тельная способность, Йд — 7%;микротвердость — 182 кг/мм . Массу готовят из 86% шихты наполнителя и 14 каменно-угольного композиционного связующего, Пример 9 (по прототипу). Для приготовления углеродсодержащей массы используют в качестве наполнителя смесь термоантрацита фракции (-4 + О) мм Донецкого месторождения (ГОСТ 4794-54), искусственного графита фракции (— 0,5 + О) мм (ГОСТ 4226-71), каменноугольного кокса (—

0,5 + О) мм (ГОСТ 3310-71). Максимальный размер фракции наполнителя 4 мм.

Гранулометрический состав шихты наполнителя;

Размер фракций, мм — 4+ 1,25 — 1,25+ 0,071 — 0,071

Содержание фракций, % 26 49 25

В качестве связующего используют каменноугольный пластифицированный пек (ТУ 14-7-81-86).

Свойства связующего:

Условная вязкость при 50 С 15

Коксовый остаток, % 34

Массу готовят в промышленных условиях из 87% нэполнителя указанного гранулометрического состава и 13 пластифицированного связующего.

Приготовление массы ведут следующим образом: в подогреваемый смеситель емкостью 2000 л загружают шихту нэполнителя и перемешивают в течение 15 мин, затем добавляют связующее с температурой 80 С и перемешивают в течение 45 мин. Полученная охлажденная масса готова к употреблению.

Испытание массы проводят в соответствии с ТУ 48-12-57-89 "Масса подавая холоднонабивная для алюминиевых электролизеров", от приготовленной массы берут навески по 200 r, помещают в прессформу и уплотняют при комнатной температуре под давлением(19;6 + 2) МПа в течение

120 5 с. Получают заготовки диаметром 60 мм, которые замеряют, взвешивают.

Термообработку заготовок производят путем обжига до 950 С со скоростью подьема температуры 100 С/ч и выдержкой при конечной температуре в течение 3-х ч.

Обожженные образцы взвешивают, замеряют рассчитывают объемную плотность, усадку, Испытания на механическую прочность проводят по ГОСТ 23775-79, Стойкость к воздействию криолит-глиноземного расплава — по ТУ 48-12-21-85.

Свойства массы в необожженном и обожженном состоянии приведены в табл.

2.

Данные табл. 2 показывают, что использование предлагаемой массы позволяет повысить качество межблочных швов за счет расширения массы в швах при обжиге подины до 3,8%, что повышает монолитность подины и эксплуатационную стойкость в сравнении с прототипом. Применение термоантрэцита с содержанием фюзинолитов более 50% позволяет обеспечить расширение массы на его основе при обжиге и повысить ее стойкость к воздействию криолит-глиноземного расплава (Кс) до

0,70%. Одновременно улучшаются прочностные свойства шва и снижается пористость.

Выход за заявляемые пределы по свойствам термоантрацита (пример 8) не обеспечивает достижения поставленной цели. 8 этом случае показатели качества массы находятся на уровне известной массы.

Выход за заявляемые пределы по содержанию компонентов (примеры 6, 7) также не обеспечивают монолитности и стойкости массы. Недостаток связующего (пример 7) приводит к получению "сухой" массы с низкой уплотняемостью, что отражается в дальнейшем на свойствах в обожженном состоянии, Избыток связующего (пример 6) приводит к получению "жирной" массы. При уплотнении такой массы происходит образование толстых прослоек связующего, которые при обжиге приводят к усадке, а также повышению пористости, что отражается на стойкости массы к криолитглиноземному расплаву, наблюдается его повышенная фильтрация.

Изобретение применимо при изготовлении футеровочной набивной массы для заполнения швов между углеродными блоками при сборке алюминиевых электролизеров и позволяет повысить качество межблочных швов и как следствие повысить срок службы электролизеров, Формула изобретения

1, Холоднонабивная подовая масса, включающая жидкое углеродное связующее и углеродный наполнитель, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что она содержит 13 — 15 мас.% жидкого углеродного связующего и 85-87% углеродного наполнителя — термоантрацита — со следующими характеристиками:

1836496

2, Масса по п.1, отличающаяся тем, что она содержит термоантрацит с максимальным размером зерна 15 мм и удельной поверхностью 100-150 м /кг.

Содержание фюзинолитов не менее $ . 50

Истинная плотность, кг/м 1700-1800 з

Микротвердость, кг/мм 200-250 г

Таблица 1 упруго-пластические кврвкСодериание компонентов

Характеристике неполнителл

Наиме- Номер ноеанне р имера масси ки козфф. релаксациин

17мт. плотность, кгlмэ ические cactaa коэфф. упругого, pacQN реник отражательнал способность. микротеер дость, кг/мм2 пе напол. нитель селэур

"гцее фюзинит примеси

° нтринит

18.5 ., 240

17.0 200

20,0 250

17,0 . 200

15.0 205 в,о

9.9

8.0

8.3 ттредлагэемал

1810

2,5 2,5 з.в

4,5 8,0

4,5 8.0

7.5 6.0 зв,о

38,0

27.5

182

27,7

27.7

ЭО,О

5O,О

50,0

45,0

58

58

16

12

17,0.

17,0

7,0

84

88

3апредельние значение

Изэестнал

9.5 10.7 4,6

79.8

4,3

1840

23,4 5,57

Таблица2

Составитель B,Êðàñèíà

Редактор С.Кулакова Техред М.Моргентал Корректор АМотыль

Заказ 3011 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

1. 2 э

85 вв

87 вб

86.5

14

13

14

13.5

17 10

1800 .1710

1700 адсорбционнал способность к пеку, ть

37.6

38,0

Эв,О

Эв.о зв.о

25.2

27.7

28,0

27,7

22,0

76.0

50.0 бв.о

5ОО

55,0

2.8

4,8

4,0

4.5 з.о

Э.о

2.5

3,1

3.2

58

62

58