Способ уплотнения угольной футеровки алюминиевого электролизера

 

(72) Авторы изобретения

Б.П. Домрачев, А.П. Домрачев, Е:8. Иаксютов и В.Й". Алешинцев

/

Иркутский филиал Всесоюзного научноисследовательского и проектного института алюминиевой, магниевой и эл ктродной промышленности -(7!) Заявитель (54) СПОСОБ УПЛОТНЕНИЯ УГОЛЬНОЙ ФУТЕРОВКИ

АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА

Йзобретение относится к электролитическому получению алюминия и предназначена в частности, для иовышения качества угольной футеровки надины электролизера, а также может

3 быть использовано в электродной промышленности для получения плотных углеродистых изделий.

Известна сборноблочная конструкция угольной футеровки алюминиевого электролизера, которая собирается из подовых и бортовых угольных блоков.

Межблочные пазы угольной футеровкн обычно заполняют подовой массой, набиваемой в разогретом состоянии трамбовками под давлением б кг/см Г!3.

Пористость подовой массы, набиваемой в швы между бортовыми и подовыми блоками, достигает 307. При нагреве подовой массыва время обжига и пуска электролиэера происходит улетучнва.ние легких составляющих связующего и его коксование, сопровождающееся дегидрированием, что приводит к усадке подовой массы.

Поэтому между швами и блоками образуются зазоры. В результате повышенной норнстости межблочных швов и наличии зазоров между ними и блоками пропитка футеровки и кирпичного цоколя катодного устройства электролизера происходит главным образом через межблочные швы.

Такий образом, повышенная нористость межблоковых пвов и недостаточная их связь е угольными блоками является одной кз основных причин пропитки подины расплавом и последующего ее разрушения, ухудшения качества алюминия н сокращения срока службы злектролизера.

Наиболее близким по технической сущности является способ уменьшения пористости футеровки, по которому снижение пористости угольной футеровки достигается подачей углеродных газов в пространство между катод65989 4

3 8 ным кожухом и бортовой футеровкой.

Термическое разложение углеводородов на поверхности бортовых блоков и в стыках между ними приводит к снижению пористости бортовой футеровки и уменьшению ее пропитки расплавом после пуска электролизера (2) .

Однако известный способ уменьшения пористости «футеровки не позволяет уменьшить пористость подины и поэтому исключить пропитку цоколя расплавом и разрушение подины. В результате подачи углеводородов в бортовую теплоизоляцию катода и низкой газонроницаемости бортовых блоков достигается лишь поверхностное снижение их пористости, при этом скорость реакции пиролиза невысока, так как углеводороды подаются в зону относительно низких температур (ниже 900 С), что значительно увеличивает расход газа и время уплотнения.

Цель изобретения — увеличение ,срока службы электролизера.

Поставленная цель достигается тем, что углеводороды вводят в объем подовой массы, набитой в пазы межблочных швов подины.

Во время обжига подины электролизера в объем межблочных швов подается через специальные пористые или перфорированные трубки инертный газ, например чистый азот. Перед заливкой жидкого электролита подача инертного газа прекращается и одновременно подаются газообразные или лыдкие углеводороды, например пропан.

Газ подается под давлением, достаточным для преодоления сопротивления спеченной пористой подовой массы и

t гидростатического давления столба расплава в ванне электролизера.

Скорость подачи газа и его давление зависят от скорости уплотнения швов и глубины заложения газопровод" ных трубок, по которым он подается.

Пример, Проводят уплотнение подовой массы пиролитическим углеродом в лабораторных условиях., Углерод выделяется при термическом разложении пропана в порах образцов, подовой массы, нагретой до 900-960 С.

При продувке образца предварительно обожженной подовой масс я пропаном при

960 С эффективное уплотнение дости" гается через 45 мин. Привес образце за счет выделения в его объеме пиролитического углерода составляет 1,5% а абсо" лотное снижение пористости - !,1%.

Давление газа при продувке возрастает с 30 до 300 мм рт.ст. за счет снижения проницаемости образца.

При температуре 900 С эффективное уплотнение достигается через 3 ч, привес образца составляет 2,5%, абсолютное снижение пористости — 2,5%, а увеличение-давления возрастает с

30 до 90 мм рт.ст.

Таким образом, в зоне высоких температур скорость реакции пиролиза и эффективность уплотнения выше, поскольку пироуглерод блокирует устья пор, резко снижая газопроницаемость подо-вой массы, и, следовательно, возможность пропитки межблочных швов расплавом,, увеличивая тем самым срок службы электролиэера.

Проводят уплотнение подовой массы в условиях моделирующих швов подины электролизера. Подовую массу набивают в жестяной кожух цилиндрической формы. диаметром 36 мм затем нагревают до 950ОС. При 400 С в объем подовой массы подают инертный газ (азот) через трубку с прорезью шириной 2,5 мм. При температуре 950 С подают пропан, который продувают в течение 2-х ч. В результате выделения пироуглерода давление газа возрастает до 500 мм рт.ст.

После охлаждения жестяной кожух снимают. Между кожухом и цилиндром обожженной массы обнаружен слой пироуглерода толщиной до 1 мм, который заполнил зазор, образовавшийся в результате термического расширения жести и усадки подовой массы.

Аналогичный процесс выделения пироуглерода и заполнения неплотностей будет происходить в межблочных швах футеровки электролизера.

Использование предлагаемого способа уплотнения угольной футеровки алюминиевого электролизера позволит увеличить :арок службы электролизера за счет заполнения неплотностей,-дефектов набойки и сквозных пор межблочных швов пиролитическим углеродом.

Годовой экономический эффект от применения изобретения составит

960 тыс. рублей.

Формула изобретения

Способ уплотнения угольной футеровки алюминиевого электролизера путем введения углеводородов, одновременно с обжигом и пуском, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью

5,865989; 6 увеличения срока службы электролиэера, 1. Костюков А.А.:Производство алюуглеводороды вводят в пазы межблочных миния, ."6правочник металлурга по цвет- . швов подины и бортовой футеровки," ным металлам". Изд-во "Металлургия",,набитые подовой массой. 19717 с. 194-196.

Источники информации, 2. Авторское свидетельство СССР принятые во внимание при экспертизе У 638642, кл. С 25 С 3/06, !977.

Составитель Н. Коробова

Редактор Н. Егорова Техреп И.Асталош Корректор, Г. Назарова

Заказ 8011/43 Тираж 707 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4