Способ защиты футеровки алюминиевого электролизера

 

Использование: изобретение относится к электрометаллургии алюминия. Сущность: термостойкое покрытие состоит из порошка тугоплавкого материала на связке каменноугольного пека и наносится на катодную футеровку алюминиевого электролизера. На предварительно подготовленную поверхность механически наносят слой разогретой пасты (состоящей, например, из 77% мас. порошка тугоплавкого материала и 23% мас. каменноугольного пека). Для увеличения пористости углеродистого материала перед пропиткой углеродистым связующим он может обжигаться на воздухе при 1000^oC. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к электрометаллургии алюминия и может быть использовано при монтаже катодного устройства алюминиевых электролизеров.

Известно решение, по которому в катодном устройстве алюминиевого электролизера предусмотрены теплообменники, расположенные в футеровке боковых стен (а. с. N 996520). Наличие теплообменников способствует формированию бокового гарниссажа, защищающие бортовые плиты электролизера от разрушения. Недостатком аналога является то, что теплообменные элементы, расположенные внутри бортовых блоков, снимают их механическую прочность и эффективны только при продувке по ним теплоносителя.

По международной заявке PCT(WO) N 87/05948 предлагается наносить покрытия на основе нитридов металлов с использованием электрической дуги. Регулируемый дуговой разряд локализуют на мишени (обрабатываемом материале) таким образом, чтобы получить нужный контролируемый состав покрытия. Недостатком этого способа при использовании алюминиевого катода в атмосфере азота является то, что контролировать межфазное расстояние практически невозможно из-за оплавления алюминиевого катода.

Футеровать поверхность катода плитками предлагается в /1-прототипе/. Плитки из тугоплавкого сплава формуются механическим способом и проходят предварительную обработку. Боковая поверхность катода, покрытая плитками из тугоплавкого соединения, будет защищена от разрушения при условии надежного укрепления плиток на углеродистых бортовых блоках электролизера. Надежного клеящего состава в настоящее время не найдено это недостаток прототипа.

Из практики электролизера известно, что бортовая футеровка электролизера при нарушении технологического режима не защищена бортовой настылью, что приводит к ее разрушению при разряде ионов натрия и действии горизонтальных токов в металле, особенно на границе раздела металл-электролит.

Целью изобретения является уменьшение расхода материала на термостойкое электрическое покрытие и увеличение прочности его сцепления с углеродистым материалом.

Поставленная цель достигается при нанесении пасты, состоящей из порошка тугоплавкого материала и каменноугольного пека на катодную футеровку алюминиевого электролизера. Поверхность углеродистого материала (например бортовой блок) продувается горячим воздухом и смазывается углеродистым связующим (например каменноугольным пеком), после чего механически наносят слой разогретой пасты, (состоящей, например, из 77% масс. порошка тугоплавкого материала и 23% каменноугольного пека). Сушку и обжиг проводят под слоем коксовой крошки в течение 36 часов с плавным повышением температуры до 1000^oC.

Для увеличения пористости углеродистого материала и подготовки его поверхности к пропитке углеродистым связующим (каменноугольным пеком) и нанесению пасты материал предварительно обжигается при 1000^oC на воздухе. Такая подготовка защищаемой поверхности исключает обдувку разогрев горячим воздухом, так как пропитку и намазку пасты осуществляют на разогретый более 200^oC материал.

Причинно-следственная связь между совокупностью вышеперечисленных признаков изобретения и достигаемым техническим результатом заключается в том, что защитный слой на основе нитрида алюминия с добавкой каменноугольного пека обладает хорошей адгезией к углеродистому материалу и по результатам лабораторных исследований на три-четыре порядка увеличивается общее сопротивление образца.

Формула изобретения

1. Способ защиты футеровки алюминиевого электролизера тугоплавкими материалами, например нитридом алюминия, диборидом титана или оксидом алюминия, включающий нанесение их в пастообразном состоянии с последующими сушкой и обжигом, отличающийся тем, что поверхность футеровки нагревают горячим воздухом, смазывают углеродистым связующим, например каменноугольным пеком, и наносят слой пасты, состоящий из порошка тугоплавкого материала, после чего проводят сушку и обжиг под слоем кокса.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в состав пасты вводят 77% порошка тугоплавкого материала и 23% каменноугольного пека.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют пропитку каменноугольным пеком углеродистого материала, предварительно обожженного при 1000^oС на воздухе.