Футеровочный материал

 

ОП ИСАНИЕ изовеитиния

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii) 922184

Союз Советсиик

Соцмапмстнчесиик

Республми (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 08, 08. 80 (21) 2969116/22-02 с присоединением заявки М (5l)IN. Кл.

С 25 С 3/06 (23) Приоритет

Гееударетеенный камитет

СССР

Ro делам изобретений и открытий (53) УДК 669. 713.

° 72 (088. 8) Опубликовано 23.04.82. Бюллетень М 15

Дата опубликования описания 23 ° 04.82

В.А.Евменов, Г.Д,Козьмин, И.Г.Турушев, Г.Ф.Ведерников, Э.E.Ëóêàøåíêî, П.В.Пол

В.А.Крюковский, Г..А.Кияшко и А.Б.Орлов (72) Авторы изобретения (7l) Заявитель (54) ФУТЕРОВОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ

Изобретение отйосится к металлур" гии, где может быть использовано при футеровке подины катодного узла алю" миниевого электролизера.

Известен Футеровочный материал на основе подовой массы., в состав которой вводят шунгит fll.

Известен также футеровочный ма" териал, в состав которого вводят нитрид g2).

Применение этих добавок способствует повышению прочности сформирован" ного межблочного шва, однако сцепле" ние швов с угольными блоками не улучшается; так как данные добавки не обладают поверхностно-активными свойЪ ствами.

Кроме того, они являются дефицит ными материалами. Поэтому футеровочные материалы с такими добавками не нашли широкого -применения.

Наиболее близким к изобретению по достигаемому эффекту и технической сущности является футеровочный2 материал, содержащий углеродистый наполнитель, связующее в виде пе" ка f3)

Однако в условиях обжига и пуска электролизеров после капитального ремонта большие скорости роста температуры приводят к интенсивному выгоранию связующего, в результате чего значительно увеличивается пористость межблочных швов, снижается сила сцепления их с угольными блоками. При этом расйлав через образовавшиеся неплотности между швами и бло" ками проникает под блоки, растворяет стальные токоподводящие катодные

7 Ю, стержни, чтб приводит к снижению сортности выпускаемого алюминия и преждевременному отключению электролиэера на капитальный ремонт

Целью изобретения является улучшение механических свойств футеровочного материала при сцеплении с уголь ными блоками.

92218

Указанная цель достигается тем, что а состав футеровочного материала на основе углеродистого наполнителя и связующего в виде пека введены криолит и глинозем при следующем со" отношении компонентов, мас.4:

С вязующее 25,0-45,0

Криолит . 8,6-42,0

Глинозем 6,0 25 0

Углеродистый 1О наполнитель Остальное

Кроме того, с целью экономии крио::лита и подовой массы, а также рационально o использования отходов производства, для приготовления наполни- 1S теля футеровочного материала использована угольная пена.

Глинозем добавляют из расчета насыщения им расплава криолита при высокой температуре, так как насыщен- zp ный раствор наиболее вязок и фильт.рация его через слой футеровочного материала исключена.

Приготовление футеровочного материала в производственных условиях 2$ не вызывает затруднений ввиду того, что рекомендуемые ингредиенты широко используются в алюминиевой промышленности. При демонтаже катодного узла угольная футеровка подверга- щ ется переработке и криолито-глиноземное сырье возвращается в производство.

Применение предлагаемого футеровочного материала позволяет использовать в качестве наполнителя для него угольную пену, извлекаемую из электролизера, а также угольную пену из хвостов флотации, направляемых . в отвал.

Наличие глинозема в футеровочном материале значительно повышает смачиваемость угольных блоков расплавом криолита, поэтому добавка криолитоглиноземной шихты обеспечивает повышение механической прочности формиру4 4 емого межблочного шва и улучшает сцепление его с угольными блоками в процессе обжига и последующей работы электролизера.

Криолито-глиноземная фракция футеровочного материала межблочных швов, пропитанная пеком и окруженная частицами углеродистого наполнителя, химически устойчива в электролите промышленных электролизеров.

Пример. B лабораторных условиях были испытаны три партии предлагаемого футеровочного материала и одна партия известного материала.

В каждой партии предлагаемого футеровочного материала испытано по три состава с различным содержанием входящих в него компонентов. Партия известного футеровочного материала имеет одинаковый состав во всех трех опытах.

Состав футеровочного материала партии Р 1 содержит подовую массу, с 18 мас.Ф. связующего s виде каменноугольного пека и 82 мас.3 наполнителя в виде кокса и термоантрацита, криолит и глинозем.

Для партии Р 2 материал готовят из угольной пены (не прошедшей флотационную обработку и содержащую

70 мас.Ф криолита и 30 мас..3 углеродистого наполнителя), глинозема

1 и каменноугольного пека. футеровочный материал партии Ф 3 готовят из угольной пены, подвергнутой флотационной обработке и содержа щей 20 мас.3 криолита и 80 мас.3 углеродистого наполнителя, каменноугольного пека и глинозема.

Партия Ю 4 имеет известный футеровочный материал - подовую массу с 18 мас.4 связующего и 82 мас.З наполнителя.

Количественный состав компонентов используемых футеровочных материалов представлен . в таблице.

922184 о.а

I» оМ 49

% ф

Z X

X !

О Ф л

l

Ф

Ф а

Z 1 сЧ

I 45

1 Z сч с е Ct) м 45 о

1 ф

1 Ш е л И

II 44» .1

I X l сч

° Ь

-! сЧ

0О (I

I -Э

I

I

- I

v e о

1- 1,о z z с а О о а о х

i v

X с сч о к

a v

Iф Ф с c):

44» Я с

t5 Ц »

Ш 45 а х

t5 ф х х

Is X с о

О, 1а z с с оМ

0О л сЧ сЧ

45 ф Ш

X 4X 45 ф В

Ф S с s ф X Б

0 Ф с х е

mox

Ю

45 Ф

"Г s z

z X ф

e0 X

a tD Ф

1- 3 44) 1

I 1 о

Ю сч

°

CV сЧ м м о

ОЪ сЧ

CV

° с м

1 1

1 <41

Iо о

Iо

X а

I

1 м

l

1

I

° ь сЧ о

° а

ЪО о

«5

I

1

1

1

g.I

S 1

1- I

a I

Ф 1

С! сч

1

I

I

0О

° ь м

CV о сЧ м сч

Ф

Ш гс

Юe"

X с

Э

4g х е о х с

)О

t5 и х

1ф о х

45 Ф ф 44»

ЪО

Ю ъО сЧ о

Ф о сч сч сЧ

Ю сч о о

Ю ° ь

4h CV сч - )

C) Ю

04» с)ъ м сЧ м

1

1

1

I !

I

l

I

l

1

I

1

1

1

1

I

I

I

1

I м

0О

CV сч м сч сЧ о о о м сЧ

S

z с о с х

)Я

Z

tg

12 с о

IY 44 фю сь

46 О

Ш м о а ф

t)I ло

e c ф е о а

)- ф

v w

LJ М

>Х

lv

X с о а ф .0

С 1

1 ф л 1

X ф

z к z

z a

z c

Ф

Ш ф

З )X ф о

X

)tg

6)

Y о с

g z

C4I % о

Х Y

I5 X ш а с„ъ

I

1

I

I

1

1

I

f

1

1

1

1

I

1

I

I

1

1

I

I

t

I

1

I

t

I

1

I !

1

l

1

1

1

I

1

1

I !

I

1 !

1

I

4 — — —

1 45

1 О . 1

IZ

I ф

I о

Х

1 с

I

1 I

О д,р

Y °

45 и

1 X Ф I

Ф 1

% . 1 а

1 Q 1 сС I

О 1 о 1

4 1 о ъО

Ю ° \ а 0О

- 1 о 00

Ю Ю

0О О м о о

) сч м а о

° ь ф В ссъ 0О

М сЧ 4Ч ь

° O

Л 1 сч м

-) о

Ю сЧ м м о о

Ю ° с

Л О 0О сч м4 Фl о о

° Ь, A

Lh CV сч

I о

Y ф I а Е

tt: X - ) с

X З

45 Ф )

М X 1 ос 1 !

О Ф .I х

S 4)I I

% I

X Ф I о а

Ш.,4) 1

Б Ш I

1

)

1

I

I

I

I.

I

1

1 !

1

I

1

1

1

1

I

l

I

1

1

1

1

Е I

lt4 I

CXф . I ф е

X I

С 1 е 1

Y Е I о х

Ф I

z x

I- I о х, Ш45 1

Я Ш I

1

I

I

I

1 о t

4ЧЪ )

45 I

X 1 ф

Q I

t5 I мок Й

-1. а о м сч Х Ф Е

СЧ ф 46 с ае

Ф 44» Я

t5 С ф

Я Ф )О сй

Ш tg 4» махe а оеф охте

1- )- =т

vzXz

xcox аоl-е оazа с=с с)-, е 1 ° ае о. ф Y4)I%

Сч ф 46 с Ф ешяс ш С ф

3ЕЕСК

Ш t5 ttt

ugze

1- а оеф

o Yxe

1- )Vs Xx усох аЗ)- Ф сс с)84 формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 2513/36 1ираж 687 Подписное филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 7 9221

Составляющие подовой массы и угольной пены дань в пересчете на количество углеродистого наполнителя, связующего (в суммарном количестве с добавками пека) и криолита, 5

Исходную шихту для футеровочного материала опытных партий готовят в сухом виде, Пек и пену вводят в, измельченном виде крупностью не более 1 мм. Количество пека добавля- io ют из расчета обеспечения пластичности футеровочного материала при набойкее.

Усредненную по составу шихту нагревают до 150-170 С, в зависимости i5 от содержания пека, и перемешивают до получения однородной вязкой массы.

Угольные образцы размером 10х10х х4 см, вырезанные из промышленных подовых блоков, устанавливают 8 спе- 2р циальную металлическую матрицу с зазором между блоками 4 см. Иежблочное пространство набивают разогретым футеровочным материалом путем уплот-. нения материала трамбовкой. 25

Обжиг набитых образцов проводят в условиях, приближенных к условиям пламенного обжига электролизеров.

Скорость подъема температуры составляет 25 град/ч с выдержкой в тече- зо ние часа при 500О С и в течение четырех часов при 950 С.

Обожженные образцы испытывают на коэффициент связи блоков со швом.

Для определения стойкости футеро- 35 вочного материала набитые и обожженные образцы выдерживают в электролите действующего электролизера в течение 30 ч при температуре электролита 11000 С.

Затем из этих образцов готовят шлифы и визуально определяют глубину материала электролитом, пористость и границу раздела между швом.

Как видно из таблицы, опытные 4

45 образцы, набитые предлагаемым футеровочным материалом, имеют сравнительно высокий коэффициент связи шва с блоком, обладают хорошей стойкостью в электролите промышленных элект50 ролизеров при высокой температуре.

Применение футеровочного материала с добавками криолита и глинозема позволяет повысить механическую проч-, ност ь межблочных швов, сформированных из этого материала, улучшить сцепление швов с блоками и тем самым увеличить срок службы алюминиевых электролизеров.

Возможность применения угольной пены способствует решению проблемы безотходного производства, Ожидаемый годовой экономический эффект составляет около 300 тыс.руб за счет увеличения срока службы электролизеров и использования отходов производства.

1. Футеровочный материал, содержащий углеродистый наполнитель, связующее в виде пека, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью улучшения механических свойств футеровочного материала при сцеплении с угольными блоками, он дополнительно содержит криолит и глинозем при следующем . соотношении компонентов, мас.3:

Связующее 25,0-45,0

Криолит 8,6-42,0

Глинозем 6,0-25,0

Углеродистый наполнитель Остальное

2. Футеровочный материал flo A, 1, отличающийся тем, что, с целью экономии криолита и подовой массы, а также рационального использования отходов производства, для приготовления наполнителя футеровочного материала использована угольная пена.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ю 283205, кл. С 25 С 3/06, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 461974, кл. С 25 С 3/08 1963

3. Справачник металлурга по цветным металлам. Производство алюминия, "Иеталлургия", 1971, с.194-206.