Способ защиты графитированных и угольных электродов от окисления

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (5D 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3736005/22-02 (22) 29.04.84 (46) 30.04.86. Бюл. Р 16 (71) Всесоюзный ордена Октябрьской

Революции научно-исследовательский и проектный институт алюминиевой, магниевой и электродной промышленности (72) Х. Х. Сабиров, А.Ю. Афанасьев, Ю.В. Бобошкин, Г.М. Колесников, И.В. Борисов, Г.К. Колесников и Г.Н. Топталова (53) 669.713.72(088.8) (56) Заявка Японии )) 47-15559, кл. 14Е-23, опублик. 1974.

Беляев А.И. и др. Получение чистого алюминия. -M.: Металлургия, 1967., с 86-96. (54) (5? ) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ГРАФИТИРОВАННЫХ. И УГОЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ ОТ ОКИСЛЕНИЯ, включающий пропитку электродов расплавом солей щелочных и щелочноземельных металлов при поддержании электрода под катодным потенциалом и катодной плотности тока О, 5-1, О А/см, отличающийся тем, что, с целью повышения срока службы электродов, пропитку проводят в двухслойной ванне с полным погружением углеграфитовой части в электролит, высота слоя которого составляет 1,2-1,8 высоты углеграфитовой части электрода.

1 22 7 71 7

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому рафинированию алюминия, и может быть применено в других областях металлургии, где используются электроды из углеродсодержащих материалов.

Цель изобретения — повьппение срока службы электродов.

Согласно предлагаемому способу 10 пропитку проводят при катодной плотности тока 0,5-1,0 А/см в двухслойной ванне с полным погружением графитированной части в электролит, высота слоя которого составляет 1,2 — 15

1,8 высоты графитированной части электрода.

Указанный режим пропитки графитированных электродов при сокращениидлительности пропитки в 4-12 раз обес.— 20 печивает пропитку всей поверхности электродов на необходимую глубину.

Основным фактором, влияющим на смачивание графита электролитом и, следовательно,на скоростьпропитки,яв- 25 ляется катодная плотность тока.

Наибольшая скорость пропитки,цосгигается при плотности тока 0,5

1,0 А/cM . При катодной плотности тока менее 0,5 А/см скорость пропитки существенно снижается, в связи с чем возрастает длительность пропитки, повьппаются затраты электроэнергии.

Плотность тока на катодах . свыше

1 А/см2 практически нереализуема, поскольку из-за высокой силы тока

35 происходит перегрев электродов с расплавлением токоподводящей алюминиевой

S штанги, а также перегрев электролизера в целом, что приводит к нарушению

40 технологического режима на электролизере.

Необходимым условием для повьш ения скорости и равномерности пропитки по всей поверхности электродов явля45 ется полное погружение электродов в электролит, Установлено, что при погружении верхней части электрода в слой катодного металла скорость пропитки снижается и верхняя часть электрода не пропитывается электролитом.

Полное погружение электродов в слой электролита при наличии слоя катодного металла невозможно из-за растворения в алюминии стального ниппеля. Таким образом, полное погружение элект- 5 родов может достигаться при исключении слоя катодного металла, т.е. в двухслойной ванне.

Высота слоя электролита должна составлять не менее 1,2 от высоты рафитированной части электрода. В про. тивном случае, при полном погружении электрода в электролит из-за малого расстояния между нижней поверхностью электрода и анодным сплавом возникает значительная неравномерность распределения плотности тока на поверхности электрода и в результате этого происходит снижение скорости и равномерности пропитки электрода. Верхний предел высоты слоя электролита (1,8 от высоты электрода) обусловлен тем, что при большей высоте слоя электролита электрическое сопротивление возрастает настолько, что температура электролита и анодного сплава перегревается выше допустимых пределов и при этом нарушается технологический режим электролизера.

Продолжительность пропитки определяется размерами электродов и параметрами режима пропитки, Продолжительность пропитки менее 6 ч не обеспечивает необходимой глубины пропитки, что приводит к повьппению окисляемости электродов и снижению срока их службы. За 12 ч происходит полная пропитка по всему объему электродов и дальнейшая выдержка электродов в электролите нецелесообразна.

Способ защиты графитированных электродов опробован на лабораторной ,установке.

Пример 1. В хлоридно-фторидный электролит состава, мас.X: ВаС1

60, ИаР 17, A1F 23 при температуре

800 С ввели анодный сплав, включающий 357 Си и 657 А1, установили.графитированный электрод с токоподводящим элементом . так, что графитированйая часть его была полностью погружена в электролит, а расстояние от подошвы электрода до анодного сплава составляло 0,8 высоты графитированной части электрода. При включении в цепь постоянного тока графитированный электрод являлся катодом, а плотность тока составляла 1,0 А/см .

При этих условиях проводили пропитку графитированного электрода, а ско,рость пропитки определяли систематическим взвешиванием электрода. Скорость проникновения электролита вглубь электрода 20 мм /ч.

Пример 2. По такой же методике проведена пропитка электродов при других режимах.

Результаты испытаний сведены в таблицу.

Режимы пропитки

Скорость пропитки, мм/ч

Плотность Отношение высоты слоя Погружение тока, электролита к высоте электрода

А/см электрода в электролит

0,4

1,8

Полностью погружен

0 5

1,8

Полностью погружен

То же

0,8.1,8

1,0

1,8

0,8

0,8

10*

0,8

1,5

1,3 в катодном металле, 2/3 в электролите

0,8

10*

1,8

1/2 в катод- 8* ном металле

0,8

1,8

1/2 в электролите

* Верхняя часть электродов не пропитана.

Составитель А. Арнольд

Техред Л.Олейник Корректор С. Черни

Редактор М. Дылын

Тираж 615

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 2267/30

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Из таблицы видно, что предлагаемые режимы пропитки электродов обеспечивают скорость пропитки 15 до

20 мм/час . Для электродов, используемых в промышленности, для пропитки на глубину 901227717 4

250 мм продолжительность пропитки 6 в 12.

Предлагаемый способ позволяет снизить расход графитированных бло5 ков на 157. сократить расход электрооу энергии на 250 кВт ч на тонну рафинированного алюминия, повысить производительность корпуса рафинирования на 1,5Х.