Способ монтажа подины алюминиевого электролизера

 

Использование: цветная металлургия, в частности производство алюминия электролизом расплавленных солей, монтаж катодных устройств алюминиевого электролизера . Сущность: набивку подушки подины алюминиевого электролизера осуществляют смесью из подовой массы, угольной пены, образующейся при электролизе алюминия, и борного ангидрида при их соотношении в смеси 1: (0,5-0,9):(0,1-0,4). Способ позволяет снизить расход электроэнергии и увеличить срок службы алюминиевого электролизера за счет повышения стойкости подины от воздействия расплавов и снизить стоимость монтажа подины. 1 табл.

coK)3 coRFтских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 25 C3//08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

I 0 (21) 5035546/02 (22) 01.04.92 (46) 23 .08.93. Бюл. l+ 31 (71) Братский алюминиевый завод (72) А.:.Н;Маленьких, В,А.Горбунов, В.Э.Лисай, |О.А.Зверев, cD,К,Тепляков и А.П.Панин (73) Братский алюминиевый завод (56) Справоиник металлурга по цветным металлам. Производство алюминия,— М.: Металлургия, 1971, с. 194, 201 — 202. (54) СПОСОБ МОНТАЖА ПОДИНЪ| АЛ|ОМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА (57) Использование: цветная металлургия, в частности производство алюминия электроИзобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству алюминия электролизом расплавленных солей, и касается монтажа катодных устройств алюминиевого электролизера.

Целью изобретения является снижение расхода электроэнергии и увеличение срока службы электролизера за счет повышения стойкости подины от воздействия расплавов и снижение стоимости монтажа подины.

Указанная цель достигается тем, что по предлагаемому способу подины алюминиевого электролизера, включающему кладку теплоизоляционного цоколя из огнеупоров, набивку подушки, установку подовых блоков и набивку межблочных швов, набивку подушки осуществляют смесью из подовой массы, угольной пены, образующейся при электролизе алюминия, и барного ангидрида или борной кислоты в пересчете на бор„, ЯЛ „„1836497 АЗ лизам расплавленных солей, монтаж катодных устройств алюминиевого электролизера. Сущность: набивку подушки подины алюминиевого электролизера осуществляют смесью из подовой массы, угольной пены, образующейся при электролизе алюминия, и борного ангидрида при их соотношении в смеси 1: (0,5 — 0,9):(0,1-0,4). Способ позволяет снизить расход электроэнергии и увеличить срок службы алюминиевого электролизера за счет повышения стойкости подины от воздействия расплавов и снизить стоимость монтажа подины. 1 табл. ный ангидрид при их соотношении в смеси

1:(О, 5-0, 9): (О, 1-0,4), Набивка подушки подины алюминиевоЪ го электролизера смесью из подовой массы, угольной пены, образующейся при электролизе алюминия и борного ангидрида или |бд борной кислоты в пересчете на борный ан- О гидрид при их соотношении в смеси 1;(0,5 —,ф, 0,9):(0.1 — 0.4) обеспечивает снижение 1О расхода электроэнергии и увеличение срока службы электролизера за счет повышения стойкости подины от воздействия расплавов и снижение стоимости монтажа подины, J

Достигается это благодаря наличию в,Ы) смеси угольной пены, содержащей 65 — 80 мас, фторсодержащих солей, что позволяет повысить защитные свойства подушки от проникновения таких же солей из электролита при электролизе алюминия, т.к, пропитка их вглубь подины затормаживается и проникновение в теплоизоляционный цо1836497

50 коль предотвращается. Борный ангидрид за счет его размягчения заполняет поры подушки, уплотняя последнюю, что препятствует проникновению в теплоизоляционный цоколь расплавленного металла и дополнительно — компонентов электролита. Кроме того, наличие 6opxoro ангидрида способствует повышению стойкости подушки от воздействие,МЬпонентов электролита по мере образования" химйчески стойкого соединения — алюминида бора по реакциям:

2А! + В20з = А!20з+ 2В

At+28 = А1В2.

Таким образом, предотвращение проникновения расплавов в теплоизоляционный цоколь ведет к повышению суммарного теплового сопротивления подины (цоколь, подушка, подовый блок), что снижает расход электроэнергии на получение электролитического алюминия, и сохранению целостности подины, что способствует увеличению срока службы электролизера. Использование в качестве компонента в смеси для набивки подушки угольной пены, являющейся отходом производства алюминия, позволяет сократить расход дорогостоящей и дефицитной подовой массы, тем самым— снизить стоимость монтажа подины алюминиевого электролизера, Выбранные условия лимитируются следующими факторами. — Уменьшение соотношения подовой массы и угольной пены в смеси менее I:0,9 и увеличение его более 1:0,5 ведет к повышению степени пропитки в результате увеличения пористости подушки. — Уменьшение соотношения подовой массы и барного ангидрида или борной кислоты в пересчете на борный ангидрид в смеси менее 1:0,4 ведет к увеличению пористости подушки, а увеличение более

1:0,1 — к малоэффективному положительному влиянию добавки борного ангидрида (или борной кислоты) в смесь.

Проверку свойств смеси, из которой набивают подушку подины алюминиевого электролизера, проводят в лабораторных условиях. Приготавливают смеси, составленные из холоднонабивной подовой массы, угольной пены, образующейся при электролизе алюминия, и борного ангидрида или борной кислоты. Из этих смесей изготавливают образцы размерами 30 х 30 х

100 (мм), которые после прокаливания и взвешивания помещают в расплавленный алюминий при температуре 960"С, После

8-и часовой выдержки образцы извлекают и охлажденными взвешивают. Определяют степень пропитхи образца расплавом, Аналогично испытывают образец, изготовлен5

40 ный из подовой массы без добавок угольной пены и барного ангидрида (борной кислоты), Проводят испытания способа монтажа подины с набивкой подушки смесью из подовой массы, угольной пены, образующейся при электролизе алюминия, и борного ангидрида или борной кислоты.

Пример 1, На выложенный. цоколь из диатомового кирпича набивают подушку смесью, составленной из холоднонабивной подовой массы, угольной пены, образующейся при электролизе алюминия, и борного ангидрида при их соотношении в смеси

1:0,9:0,1. На подушку устанавливают угольные подовые блоки, швы между которыми набивают подовой массой. Монтируют бковую футеровку. На подине образованной ванны размещают алюминий и электролит, Образец помещают в электрическую печь сопротивления и нагреваютдо 960 С. После

2-х часовой выдержки печь отключают и после охлаждения образец исследуют на предмет наличия (отсутствия) расплавов в теплоизоляционном цоколе. Определяют суммарное тепловое сопротивление подины в исходном состоянии и после термообработки.

Пример ы 2 и 3. Испытания ведут аналогично примеру 1 с использованием смеси, составленной из компонентов в заявленных соотношениях, а в примерах 4 и 5 за пределами этих соотношений, Ведут испытания по известному решению, Результаты испытаний приведены в таблице.

Из данных таблицы видно, что использование предлагаемого способа монтажа подины алюминиевого электролизера позволяет эа счет снижения степени пропитки расплавом повысить стойкость подины, подушку которой набивают смесью, составленной по примерам (1 — 3). Предотвращение проникновения расплавов в теплоизоляционный цоколь (о чем свидетельствует их отсутствие в цоколе) обеспечивает повышение суммарного теплового сопротивления подины за период ее эксплуатации, в результате чего снижается расход электроэнергии на получение электролитического алюминия (на 131 кВт ч/т). Сохранение целостности подины способствует увеличению срока службы электролизера. Использование в смеси для набивки подушки отходов производства (угольной пены, образующейся при электролизе алюминия) снижает стоимость монтажа подины алюминиевого электролизера, т.к. сокращается удельный расход дорогостоящей подовой массы в среднем на

1836497

Формула изобретения

Способ монтажа подины алюминиевого электролизера, включающий кладку теплоизоляционного цоколя из огнеупоров, набивку подушки, установку подовых блоков и набивку межблочных швов, о т л и ч а ю щ ий с я тем. что, с целью снижения расхода электроэнергии и увеличения срока службы электролизера за счет повышения стойкости подины от воздействия расплавов и снижения стоимости монтажа подиньг, набивку подушки осуществляют смесью из подовой массы, угольной пены, образующейся при электролизе алюминия, и барного ангидрида или борной кислоты в пересчете на борный ангидрид при их соотношении в смеси

1:(0,5-0,9):(0,1-0,4).

Способ может быть использован также при монтаже подовой секции алюминиевого электролизера, когда набивку части паза блока, свободной от токоподводящего стержня, осуществляют предложенной смесью с 5 получением дополнительного положительного эффекта, а именно: за счет повышения защитных свойств набивки паза блока предотвращается проникновение расплавленного алюминия к токоподводящим стержням и 10 исключается тем самым. растворение последних в этом алюминии, что ведет к уменьшению степени загрязнения электролитического алюминия примесями от токоподводящих стержней, в результате чего 15 повышается качество получаемого электролитического алюминия.

Показатели

Пример

Состав смеси степень пропитки, соотношение подовой массы, угольной пены и борного ангидрида (или борн, кислоты в пересч. на борн, анг-д) суммарное тепловое сопротивление подины, доли ед налисодержание, мас, чие расплава в цоколе: уголь- борный ная анмдв ис- после ход- термоном обрасосто- ботки янии подовая средмасса нем пена (+)-да (+нет или за период кислота в пеиспытаний ресч, ный ан1,03

45,0 5,0

35,9 12 8

26,3 21,1

46,8 10.6

19,4 16,1 . 31,8 22.7

40,0 5,7

0,8

50,0

0,97

0,96

1,00

0,99

0.7

51.3

1,02

0.9

1,01 0,95

1,04 0 66

1,00 0,70

52.6

0.98

6.9

42.5

0,85

7.0

64,5

0,85

0,66

0,84

7,1

1,02

1,01

45,4

7,0

0,69

57.3

0,85

7,0

100,0

0,70 0,85!

Известный

* за единицу принято суммарное тепловое сопротивление подины в исходном состоянии по известному решению.

1:0,9;0,1

1:0,7:0,25

1:0,5;0,4

1:1,1;0,25

1:0,3:0,25

1:0,7:0,5

1:0,7:0,05 (-) (-) (-) (+) (+) (+) (+) (+)