Способ производства холоднонабивной подовой массы

 

Использование: металлургия алюминия в частности приготовление подовой массы, для набивки межблочных и периферийных швов подины алюминиевых электролизероа Сущность: кокс-наполнитель и каменноугольный лек - связующее перемешивают в смеситель при 120 - 140°С в течение 15 - 20 мин, после чего в пеко-коксовую смесь вводят пластификатор, например, поглотительное масло, а перемешивание продолжается в течение 35 - 45 мин до охлаждения подовой массы к концу цикла смешения до 70 - 90°С Способ упрощает производство холоднонабивной подовой массы путем совмещения процесса приготовления пластифицированного связующего с процессом смешения подовой массы. 1 табл.

(xs) RU (11) 2 (Я) 5 С 25 С 3 08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам

1 (Щ 5027272/02

- {22) 03.0192 (46) 15,1 193 Sea Na 41-42 (71) Акционерное общество "Богословский алюминиевый завод (72) Вегнер АА.. Подкин АГ„Бурбв ВЛ. Александров АИ„. Межберг Т.В„Сластникова Т.С.

P3) Акционерное общество "Богооювский алюминиевый завод (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ХОЛОДНОНАБИВНОЙ ПОДОВОЙ МАССЫ (57)Использование: :металлургия алюминия, в частности приготовление подовой массы для набивки межблочных и периферийных швов подины алюминиевых электропизеров Сущность: кокс-наполнитель и каменноугольный пек — связующее перемешивают в смеситель при 120 — 140 "С в течение 15 —. 20 мин, после чего в пеко-коксовую смесь вводят ппастификатор. например. поглотительное масло. а перемешивание продолжается в течение 35 — 45 мин до охлаждения подовой массы к концу цикла смешения до 70 — 90 С. Способ упрощает производство холоднонабивной подовой массы путем совмещения процесса приготовления пластифицированного связующего с процессом смешения подовой массы 1 табл.

2002857

Изобретение относится к металлургии алюминия и может быть использовано для приготовления подовой массы. используемой для набивки межблочных и периферийных швов . подины алюминиевых электролиэеров при 30 + 10 С.

Углеродистая подавая масса, используемая для заполнения швов между подовыми блоками в алюминиевом электролизере. состоит из двух основных компонентов; наполнитель (пековый кокс или смесь пекового и нефтяного коксов) 77 +.1% и связующее (каменноугольный пек) 23 и 2%, И

Известный способ производства подавай массы (21 принципиально осуществляется по тай же технологической схеме, что и производство анодной массы, включает следующие операции: подготовка кокса (предварительное дробление, прокалка, охлаждение, дробление, рассев на фракции. тонкий помол), подготовка пека (расплавление в пекаприемнике и подача в пекоплавитель, термостатирование в пекоплавителе с паровым обогревом при температуре не ниже 115ОС в течение 3-4 сут); дозирование компонентов; подача в смеситель сухой шихты (кокса) и перемешивание в течение

10-15 мин; подача в смеситель расплавленного пека и перемешивание в течение 45-60 мин при температуре не ниже 120 С.

Недостаток способа в том, что подавая масса. приготовленная из двух основных компонентов — кокса-наполнителя и пекасвязующего, перед набойкой швов подвергается предварительному разогреву до

130-185 C с прогревом подовых блоков до

100 С, чта влечет за собой ряд отрицательных последствий: ухудшаются условия труда рабочих при высокой температуре, увеличивается выделение вредных летучих веществ в рабочей зоне, что ведет к снижению качества набойки швов подины и сокращению срока службы электролизеров, Предварительный разогрев подовой массы необходим для обеспечения ее набаечных ,,свойств и обусловлен тем, что температура размягчения связующего составляет 6575ОС; шов в этом случае получается высокой плотности (после ега обжига) и с малым коэффициентом усадки.

Для набойки швов подины беэ разогре- ва подовой массы и подовых блоков (т.н. набойка.."на холодную") необходимо снизить температуру размягчения связующего.

Эта достигается добавкой к пеку органического соединения с низкой температурой эатвердевания — т.н. пластификатора (растворителя).

55 действия в течение 55-80 мин, процесс приготовления пластифицированнога связующего совмещен с процессом смешения подовой массы, при этом пластификатор загружают непосредственно в смеситель, причем предварительно перемешивают коксовую шихту с каменноугольным пеком в течение 15-20 мин с нагреванием до 120140 С, затем загружают пластификатор и смешивают в течение 35-45 мин с охлаждением к концу цикла смешения до 70-90 С.

Процесс смешения холоднонабивной подовой массы выполняется в три стадии.

Известен способ производства холоднонабивной подовой массы(ХНПМ}, предусматривающий приготовление связующего с добавкой к нему пластификатора — поглотительного масла. Способ осуществляется следующим образом. В пекоплавитель заливается каменноугольный пек при 130-150оС в количестве 66 + 1, затем поглотительное масло при 80 — 90 С в количестве

10 34 +1 Перемешивание смеси в пекоплавителе осуществляется в течение 2,5-3 ч с использованием механической мешалки и рециркуляции связующего в баке с помощью насоса ("циркуляционный контур");

"5 подогрев пекоплавителя осуществляется конденсатам, а не паром, так как температура связующего должна быть не более 6070 С. Далее в смеситель периодического . действия засыпается дозированная сухая

20 коксовая шихта и перемешивается не менее

15 мин, а затем заливается пластифицированное связующее (пек + поглотительное масло) в количестве 16-17 и перемешивание шихты со связующим осуществляется

25 хе менее 55 мин. Приготовленная таким способом ХНПМ может использоваться при температуре 10-40 С (в том числе при нормальной температуре подовой массы и блоков 20 — 25 С), не теряя своих пластических

30 свойств.

Недостатком способа-прототипа приготовления ХНПМ является ега сложность, обусловленная наличием отдельной операции подготовки пластифицираванного свя35 зующего в специально оборудованном пекаплавителе.

Целью изобретения является упрощение способа производства ХНПМ путем совмещения процесса приготовления

40 пластифицированного связующего с процессом смешения подовой массы.

Зтот результат достигается тем, что при производстве холоднанабивной подовой массы, включающем введение в шихту пла45 стификатора для связующего и смешение компонентов в смесителе периодического

2002857

В 1-й стадии, как и в прототипе, в смеситель загружается коксовая шихта и предварительно перемешивается в течение 5-15 мин. причем. чем выше температура загружаемого в смеситель коксового материала, а также загружаемого затем расплавленного ека. тем она короче по времени, В этой стадии. помимо предварительного усреднения крупных. средних и мелких фракций коксовой шихты, создаются температурные условия для снижения вязкости пекококсовой композиции после подачи в смеситель пека, а следовательно, и уменьшения "пиковой" нагрузки на привод смесителя в начале

I I стадии.

Во 2-й стадии смешения получают пекококсовую композицию, при этом каменноугольный пек распределяется между зернами кокса-наполнителя и покрывает их поверхность пленкой. При температуре ниже 120 С каменноугольный пек недостаточно пластичен. что не обеспечит равномерное распределение пека в шихте к моменту введения в нее пластификатора. при этом произойдет частичная сорбция пластификатора поверхностью зерен коксанаполнителя, не покрытой пленкой пека.

При температуре выше 140 С пек будет избыточно пластичным, произойдет частичная сорбция пека коксом-наполнителем. при этом в конечном продукте — холоднонабивной подовой массе — в межзерновых прослойках связующее будет обогащено пластификатором, а в микропорах зерен кокса — обеднено, что скажется на ухудшении качественных характеристик ХНПМ.

Для удовлетворительного усреднения каменноугольного пека в шихте в этой стадии достаточно 15-20 мин, В 3-й. конечной. стадии, смешения {с пластификатором) достигается равномерное распределение в массе крупных, средних и мелких фракций сухой шихты, каменноугольного пека и пластификатора.

Для смесителей периодического действия типа "Анод-4" удовлетворительное качество смешения на этой стадии достигается за 35 мин. одновременно происходит процесс сорбции пластифицированного пека, что в этой стадии является положительным фактором, так как достижение наиболее полной сорбции пластифицированного связующего коксом-наполнителем при смешении подовой массы улучшает ее качество — снижается пористость и повышается механическая прочность обожженных из нее образцов. Процесс усреднения компонентов подовой массы завершается за 35 мин, но для более полной сорбции связующего. которая наиболее интенсивно проходит в конце цикла смешения, когда процесс пластифицирования пека завершен (пексвязующее пластичен, легко внедряется е микропоры кокса), требуется еще 5-10 мин смешения.

Получение пластифицированного связующего непосредственно в смесителях непрерывного действия (35-45 мин) значительно короче по времени, чем в прототипе (2,5 — 3 ч). Это объясняется тем, что кокс-наполнитель играет роль перемешивающих тел, процесс перемешивания пластификатора с каменноугольным пеком при этом происходит интенсивно во всем объеме перемешиваемой массы.

Протекание процесса пластифицирования связующего в этой стадии смешения позволяет вести процесс с охлаждением смешиваемой массы с 120-140 до 70-90 С к концу цикла смешения, что выполняется, главным образом, для улучшения условий труда в цехе — при температуре 90 С из подовой массы происходит интенсивное выделение летучих веществ в атмосферу цеха при выгрузке ее из смесителей в контейнеры. Снижение температуры к концу цикла смешения ниже 70 С нецелесообразно. так как не будет обеспечена удовлетворительная сорбция связующего коксом-наполнителем в процессе смешения.

Превышение времени смешения во всех стадиях нецелесообразно, так как при смешении происходит некоторое истирание зерен кокса-наполнителя, при этом искажается гранулометрический состав коксовой шихты — снижается содержание крупных фракций и увеличивается содержание средних и мелких фракций, что ухудшает качество подовой массы.

Пример I. Берут 11, каменноугольного- пека. б поглотительного масла (пластификатор) и 83 пекового кокса, прокаленного при 1250 С, последовательно помещают в лабораторный смеситель емкостью 5 л. с Z-образными лопастями и электрическим обогревом, сначала коксовую шихту, затем пек, затем пластификатор, где перемешивают. варьируя температурный режим и время смешения. Из полученной углеродистой массы готовят обожженные образцы и определяют их пористость и механическую прочность.

Кокосовую шихту и каменноугольный пек предварительно нагревают в термостате. Охлаждение массы в 3-й стадии смешения производили путем отключения токовой нагрузки на обогревателях смесителя и приоткрыванием крышки смесителя с включенными вытяжным вентилятором.

2002857, ItI стадия

Свойства обожжен.

Продолжительность циклл смешения. млн

Примечание

Образец

Олык

It стздня смешения! стадия нык oá лориctoctt, Э азцря предел лрочноски, 1лПа темлература массы лри выгрузке, C ярямя смешенияя, мин аремя смешения, мин температура лекл ЯС температуракомпозиции я конце стадии, ОС температурл сухой шихты. С время смлшення. мин 76

30,1 t8.6

Недостзтачный темлературный режим 8 стадии

1!0

116

I I0

83

88

94

68

7!

76

28.9

28,3

27.7

29,!

29.8

28,4

27.9

29.3

20.1

21.4

t9.1

19.0

20,8

21.6

1Q.4

12№

144

152

122

124

123

20 . 20 20

20 !

120

tZO

t20 I 20 здлссл на жид сухая

Непромес

Увеличилась пористость

Непромес

18.7

19.1

20.Э

21,4

20.8

18.9

72

8!

73

74

76

40 .

29.9 .

28,7

28.0

28,1

29,3

29.7

IZO

126

129

127

126

131

126

120

1!

12

IЭ

14 !

Увеличилась пористость

Масса нз яи с хая

В опыте 1 изменяли температурный режим во И стадии смешения, в опыте 2— время 11 стадии смешения, в опыте 3- время

В стадии смешения, в опыте 4 — скорость охлаждения массы в III стадии смешения.

Условия опытов и результаты испытаний обожженных образцов представлены в таблице.

В целом все образцы по пористости и механической прочности удовлетворяли требованиям ТУ-48-5-150-87 "Масса подовая коксовая", но повышенные показали имели образцы 2, 3, 4, 7, 8, 11, 12, 13, 17, 18 и 19, что соответствует оптимальной технологии смешения: продолжительность смещения во И стадии 15-20 мин с нагреванием пекохоксовой композиции до 120-140 С; продолжительность смешения в 1И стадии

35-45 мин с охлаждением массы с 120-140 до 70-90 С к концу цикла смешения.

В опыте 5 провели промышленную проверку способа производства ХНПМ на смесителе "Анод-4™. 8 двух первых стадиях смешения в качестве теплоносителя использовали пар, Кроме того, чтобы не увеличивать время на подогрев сухой шихты и для обеспечения необходимой температуры пекококсовой композиции во П стадии смешения, расплавленный пек нагревали до

150-160 С. В 1И стадии смешения в качестве теплоносителя использовали конденсат.

Полученная холоднонабивная подовая масса имела высокие качественные показатели (образцы 22 и 23) и была использована для набойки межблочных швов двух алюминиевых электролиэеров. Обжиг и пуск электролиэероа осуществлялся без технологических отклонений, злектролизеры выведены на нормальный технологический режим.

Предлагаемая технология приготовле5 ния ХНПМ позволяет исключить операцию подготовки низкотемпературного связующего — пластифицированного пека — в пекоплавителе, операцию весьма трудоемкую (требуется специальное оснащение пекоп10 лавителя мханиыеской мешалкой, насосом для циркуляции), энергоемкую (знергозатраты на мешалку и.насос) и длительную (перемешивание смеси пек + пластификатор в течение 2,5-3 ч).

15 Совокупность всех существенных признаков: определенная последовательность загрузки компонентов в смеситель во временном режиме; температурный режим перемешивания — позволяют достичь цели

20 изобретения. а именно значительно упростить способ приготовления ХНПМ без ухудшения ее качества. (56) Беляев А.И., Рапопорт M.Б., Фирсанова

25 Л.А. Электрометаллургия алюминия. — M.:

Госнаучтехиздат по черной и цветной металлургии, 1953, с. 249-251, 255.

Тардрин С.В, Электролиз расплавлен. ных солей. - M.: Металлургия, 1982, с. 37 — 39.

30 Кравцов:И.М., Минцис M.ß., Кирюшатов

E,Н. Технология получения связующего вещества для холоднонабивной подовой массы, — Цветные металлы, 1987, М 3, с. 51-52.

Минцис M.ß. и др. Опыт производства и

35 применения холоднонабивнай подовой массы. — Цветные металлы. 1987, III. 8. с.

43-44.

2002857

Продолиенне таблицы

CeoAcrss обоягменПримечание

Продоляактюлность цикла

СМ6Ш6 ния. мин

Образец! стадия

0! стадия

Опыт

0 стадия смешения ныхоб з ое

ПРЮДЮЛ прочности, МПа ереме смешенияя. мнн температура сухо» шихты оС

ЕРЕМЯ T6MllsPSсмеше- тура пения. мин ка, С темлература массы при

° ытруз ке, C температура композиЧгпт е конце стадии, С а3оюМЯ смешения. мин l8 8

Недосзоныд температурный резким е 01 стадии

120

120

36

12Э

29.1

27,9

27.7

26.8

293

19.3

218

22.0

22.!

20.6

120

7f

88

93

304

112

17

18

39

120

126

124

126

l5

27.1

26,Э

23.2

24,0

152

161

22

126

128

45 надавал кок мые 73г= 4

-5 - 150соеая - похазателш

Не более

33.0

Регламентируе

&7 Масса

Не менее

18.0

20 пластификатор загружают непосредственно в смеситель, при этом предварительно перемешивают коксовую шихту с каменноугольным пеком в течение 15 - 20 мин с нагреванием до 120 - 140 С, затем загружают

25 пластификатор и смешивают в течейие 3545 мин с охлаждением к концу цикла смешения до 70-90 С.

Формула изобретения

Составитель 3О Чернабу" те„ея M.Mîðãåíòsï КоРРектоР Н Реек" е"

101

Редактор

Заказ 3219

Подписное

Тираж

НПО "Поиск" Роспатента . 4/5

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб.. 4/ кий комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, Производственно-издательский ком

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ХОЛОДНОНАБИВНОЙ ПОДОВОЙ МАССЫ. включающий введение в шихту пластификатора для связующего и смешение компонентов в смесителе периодического действия в течение 55 - 80 мин, отличающийся тем, что

Масса тазит

Масса тазит на яид сухая

Промьпиленные замесы на смесителе

Анод-1 (масса r заекесоа гго 2,5 т3"