Способ обжига электролизеров для получения алюминия

 

1. СПОСОБ ОБШГА ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮШИИЯ, включающий введение дополнительного электросопротивления между анодом и подиной и разогрев постоянным током, о тл и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повьшения срока службы, сокращения затрат труда и времени обжига и пуска электролизера, в качестве дополнительного электросопротивления .. на подину электролизера заливают расплав солей, выбранных из группы, содержащей фториды и хлориды алюминия, кальция и магния, при этом температуру расплава поддерживают в пределах бОО-ЮОО^С, а плотность 2,4 - 3,0 т/мз.2. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что скорость обжига регулируют изменением расстояния между анодом и подиной.<е(ЛМ^ОЭОоо

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕО (ИХ

РЕСПУБЛИК

„„su„„voeaos (s»4 С g5 С 3/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2499398/22-02 (22) 23.06.77 (46) 23.09.85. Бюл. К 35 (72) M.Ë. Блюштейн, А. Б. Глуз, М.Е.Дынкин, В.А.Крюковский, И.M.Ìàëüöåâà, Н.В.Николаев, В.Я.Никитин, С.С.Рощин, Н.В.Русакова, M.Á,Ðàïîïîðò, В.В.Славин, A.Ä.Ñòåïàíîâ, Т.К.Федорова и А.М,Цыплаков (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт алюминиевой, магниевой и электродной промышленности (53) 669.713.72(088.8) (56) 1. Справочник металлурга по цветным металлам. "Производство алюминия". M. Металлургиздат, 1971, с. 155, 260-261.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 11.-2439236/02,кл. С 25 С 3/06, 06.01.77. (54) (57) 1. СПОСОБ ОБЖИГА ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЯ, включающий введение дополнительного электросопротивления между анодом и подиной и разогрев постоянным током, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения срока службы, сокращения затрат труда и времени обжига z» пуска электролизера, в качестве дополнительного электросопротивления на подину электролизера заливают расплав солей, выбранных из группы, содержащей фторицы и хлориды алюминия, кальция и магния, при этом температуру расплава поддерживают в пределах 600-1000 С, а плотность 2,4

3,0 т/м .

2. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что скорость обжига регулируют изменением расстояния между анодом и подиной.

704308

Изобретение относится к области пол уч е ния алюминия и пр едн аз нач е но для обжига электролизеров всех типов после капитального ремонта и при пуске новых корпусов, При обжиге электролизеров для получения алюминия производится ноксование набивных участков углеродистой подины и прогрев всей футеровки. Одним из основных требований к обжигу является достижение достаточно высокой температурь1 подины (960-980 С), чем обеспечивается снижение скорости взаимодействия углеродистых материалов с натрием и, в конечном итоге, f5 повышение срока службы электролизеров.

Важными требованиями яьляются также сокращение затрат труда, особенно ручного, и длительности операций обжига и пуска.

Распространенные способы обжига электролизеров для получения алюминия предусматривают введение дополнительногo электросопротивления между анодом и подиной и разогрев

25 постоянным током. В качестве дополнительного электросопротивления служит металл или дробленый угольный материал — орешек 1 $ ), 2 .

При обжиге на металле прогрев производится за счет тепла, выделяющегося при прохождении тока серии в угольной футеровке и аноде, алюминий заливается для улучшения контакта анода с поциной. 35

Недостатком обжига на металле является чизкая конечная температура подинь1 эг.ектролизера, редко превышающая 700 С,, в результате чего пуск oc .óöåñòâëÿåòoÿ в неблагоприят- 4О ных для достижения максимального срока службы условиях, Кроме того,, проникновение алюминия в усадочные трещины и щели подины может привести к ухудшению сортности металла после пуска.

При обжиге на "орешке слой дробленного угольного материала, помещаемого между анодом и подиной, служит дополнительным.электросопротивлением, в котором выделяется тепло, в результате чего достигаемая конечная температура подины выше, чем при обжиге на металле. 55 п н

Однако обжиг на орешке связан с весьма трудоемкими опepациями по осуществлению равномерного нагре-1 ва подины и извлечению "орешка" из шахты электролизера перед пуском.

Отключение электролизера на чистку приводит к снижению температуры подины, Таким образом, существующие способы обжига с применением тока серии не позволяют обеспечить равномерный и высокотемпературный прогрев футеровки с малыми трудозатратами.

Целью изобретения является повышение срока службы, сокращение затрат труда и времени обжига и пуска электролизера.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве дополнительного электросопротивления на подину электролизера заливают расплав, состоящий из солей, выбранных из группы фторидов и хлоридов алюминия, кальция„ магния, при этом температуру расплава поддерживают в пределах

600-1000 С, а пло" íîñòü 2,4-3,0 т/мз.

Расплавы двойной системы фторид алюминия — фторид кальция, состава, мас. :

А> 5 35-55

СаГ 45-65

1 имеют температуру плавления в интервале 820-1000 С, на плотность

2,4-3,0 (выше плотности алюминия), При необходимости снижения температуры плавления в расплав вводится хлорид либо фторид магния в количестве до 20%.

Изменяя содержание компонентов в вышеуказанных пределах можно подобрать температуру, наиболее соответствующую данным конкретным условиям обжига.

Такой расплав не содержит в своем составе солей металлов, взаимоФ действие которых с угольными материалами вызывает их деформацию (натрий„ калий и др.), поэтому заливка расплава даже на холодную подину и пропускание тока серии не приведет к опасности преждевременного ее разрушения, Достижение при обжиге достаточно высокой конечной температуры подины обеспечивается более высоким, чем у угольных материалов, удельным электросопротивлением расплава и возможностью регулирования количества выделяемого тепла за счет изменения междуполюсного расстояния (уровня расплава) .

704308

Алюминий, выделяющийся электрохимически на подине в процессе обжига, вследствие разности плотностей расплава и металла, всплывает вверх, вновь окисляясь на поверх- 5 ности анода. Подина, таким образом, все время покрыта слоем тяжелого расплава, который, заполняя усадочные трещины и щели, предохраняет подину от проникновения в нее алю- 10 миния.

Все операции, связанные с проведением обжига, в частности заливка и выливка обжигового расплава, могут выполняться механиэированно (ва- 15 куум-ковшом) с малыми трудозатратами.

При проведении обжига рредпочтительнее заливать в подготовленный к обжигу электролизер расплав, подготовленный вне данного электролизера.

Однако, при необходимости, подготовка расплава может производиться и в электролизере известными способами, например пламенным нагревом.

В этом случае может оказаться 25 необходимым целенаправленное изменение состава расплава в процессе обжига. Например, начинать наплавление расплава с самого легкоплавкого состава, а затем, по мере наплавления, вводить компоненты, повышающие температуру плавления таким образом, чтобы перегрев расплава был бы все время оптимальным с точки зрения потерь солей на испарение и санитар35 но-гигиенических условий.

Расплав можно использовать многократно, переливая из одного электролизера в другой.

Пример 1. Для обжига элект- 40 ролизера может быть использован расплав состава, мас.7:

CaF 61

А1Р5

39

Плотность 3 т/м н. 45

Температура плавления 820 С.

Смесь солей указанного состава расплавляют в специальной печи, например в печи для наплавления электролита, в количестве, необходимом 50 для создания на подине слоя расплава высотой 3-5 см. Вакуум-ковшом переносят расплав в подготовленный для пуска электролизер, погружают анод в расплав и подключают электролизер 55 в цепь серии. Высоту слоя расплава увеличивают до 15-20 см путем заливки расплава или загрузки твердых солей. Напряжение на элекяролизере при этом увеличивают с 2-3 В до

5-8 В. Время обжига составит 10 ч.

По достижении температурьt футеровки, близкой к эксплуатационной — 9501000 С, обжиговый расплав извлекается вакуум-ковшом из электролизера и переносится в другой электролизер, подготовленный к обжигу, а в обожженный электролизер заливается эксплуатационный электролит и производится его пуск. Эти операции производятся без разрыва цепи и снятия токовой нагрузки путем опускания анода при выливке обжигового расплава.

Пример 2„ Для обжига электролизера применяют расплав состава, мас.!:

Са Г2 51

AIF 34

MgF2

Плотность 2,4 т/м

Температура плавления 600 С.

Анод подготовленного к обжигу электролизера устанавливают на подину. В шихту засыпают солевую смесь вышеприведенного состава, и электролизер включают в цепь серии. После этого в электролизер заливают алюминий с таким расчетом, чтобы образовался слой в 4-5 см. Анод отрывают от подины, следя за тем, чтобы подошва анода была все время погружена в металле.

По мере расплавления солевой смеси загружают новые порции солей до наплавления требуемого количества расплава.

При таком способе обжига боковая футеровка шахты электролизера защищается от контакта с расплавленным алюминием облицовкой из магнезитового кирпича.

Заполнивший первоначально щели и трещины в подине алюминий вытесняется в процессе обжига более тяжелым обжиговым расплавом.

По окончании обжига расплав выливается, а в электролизер заливается эксплуатационный электролит.

Если в корпусе (цехе) не имеется электролизеров, подготовлечных к обжигу, обжиговый расплав разливается в металлическим формы, где затвердевает и хранится до следующего-обжига.

Данный способ обжига алюминиевых электролизеров обеспечивает по

704308

Редактор Л.Горькова

Заказ 5965/3

Тираж 636 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 сравнению с существующими способами следующие преимущества: увеличение срока службы на 0 5-1 год; уменьшение длительности обжига до 10 ч; сокращение пос.пепускового периода до 1 сут за счет прогрева злектролизера на обжиге до эксплуатационных температур.

Составитель А.Тарасова

Техред Ч.Надь Корректор A.Çèìîêîñîâ