Способ футеровки катода электролизера для получения алюминия

 

Изобретение относится к области электролитического получения алюминия , а именно к монтажу электролизеров . Цель изобретения - повышение срока службы электролизера и качества получаемого металла. Заполнение межблочного шва слоями по высоте,- а именно нижнего слоя корундовым материалом , верхнего подовой массой, позволяет увеличить в 1,5-2 раза срок службы электролизера. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (511 С 25 С 3/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2)) 4269895/23-02 (22) 11.05.87 (46) 15.02.89. Бил,!! 6 (71) Днепровский алюминиевый завод им. С.1!.Кирова. (72) Е.If.Êîíöóð, В.К.Никитенко, В.Е.Прутцков, Г.В.Солонин и M,À.Ôðèäман (53) 669.713.72(088.8) (56) Производство алюминия. Справочник металлурга по цветным металлам.

1!.: Металлургия, 1971, с. 240-242.

Авторское свидетельство СССР

М 857303, кл. С 25 С 3/08, 1979.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия, и может быть использован при футеровке катода электролизеров для получения алюминия.

Цель изобретения — повьш ение срока службы электролизера и качества получаемого металла.

Il р и и е р. Были смонтированы 10 опытных электролизеров с двухслойным заполнением межблочных швов катодной футеровки. Нижний слой выполнен из уплотненного глинозема марки "ГК" плотностью 1,45-1,55 г/см3, что составляет 0,37-0,39 от истинной плотности, и высотой 250 мм, верхние

150 мм межблочных швов набивались стандартной антрацитовой подовой массой. Для этих 10 опытных электролизеров выбраны 10 свидетелей-электролизеров, пущенных на электролиз одновременно с опытными и смонтированными

„„SU „„1458435 А 1 (54) СПОСОБ ФУТЕРОВКИ КАТОДА ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АЛР)МИНИЯ (57) Изобретение относится к области электролитического получения алюминия, а именно к монтажу электролизеров. Цель изобретения — повышение срока службы электролизера и качества получаемого металла. Заполнение межблочного шва слоями по высоте,. а именно нижнего слоя корундовым материалом, верхнего подовой массой, позволяет увеличить в 1,5-2 раза срок службы электролизера. 1 табл. по известной технологии, т.е. швы С полностью набиты антрацитовой подовой массой.

После пуска всех электролизеров была проведена проверка наличия про» Ф® теков расплавленного алюминия через >ф блюмсовые отверстия на опытных элек- ф ( тролизерах и свидетелях. Проверка Q0 показала, что ни на одном из опытных „ф электролизеров протеков металла не обнаружено, в то -время как на 9 элек- 1» тролизерах-свидетелях обнаружен протек металла, притом на одном из них в больших размерах (более т).

Это говорит о том, что слой из уплотненного глинозема марки "ГК" фи служит надежной защитой от проникновения жидкого Al под угольную футеровку катода. Среднее содержание основных примесей Fe u Al в алюминийсырце на опытных ваннах 0,06% Fe, 0,10% Si„ а в электролизерах-свидетелях 0,08% Fe и 0,13% Si

1458435

Величина слоя глинозема "КГ", мм 10 20 30 40

Содержание железа в aëí ìèíèè, 1

Оэ18 0 12 Оь1 Оэ1

Для определения минимального необходимого слоя корундового материала для защиты катодного стержня от воздействия алюминия провели лабораторные испытания. Брали графитовые ста" каны с размерами Ф наружн. = 80 мм, Ф внутр. = 50 мм, глубина 200 мм. На дно стаканов помещали стальную пластину толщиной 15 мм, поверх нее поме- 10 щали корундовый материал (глинозем марки "ГК") толщиной 10,20,30 и 40 мм, Стаканы нагревали до 700 С, затем о

Результаты опытов показали, что 25 минимально необходимый слой корундового материала для защиты стального катодного стержня от диффузионного воздействия алюминия равна 30 мм .

Исходя из того, что подовые блоки вы- 30 пускаются с глубиной пода для заделки катодных стержней, .равной 145+5 мм, получаем (150+30): 400---0 45 высоты блока. Из этого размера получаем максимальный c oH подовой массы (так как 35 остальная часть заполняется ею) 1

-0,45=0 55 высоты подового блока.

Дпя определения необходимой плотности корундового материала для заполнения межблочных швов провели лабораторные испытания.

Брали два графитовых стакана ф наружн. = 80 мм„ Р внутр. = 50 мм, глубиной 200 мм. В нижней части помещали глинозем марки ГК с плотно- 45 стью 1,38 г/см, что составляет 6,35 от истинной и 1,18 г/с (что составляет 0,30 от истинной). Толщиной

30 мм после разогрева стакана до

700 С в него заливалк А1 толщиной 5 >

30 мм, при разогреве стакана до

1000 С в него заливали 100 мм расплавленного электролита), .взятого из промышленного электролизера и выдерживали при 1000 С в течение 2,5 ч.

После выдержки расплава без остывания сливали из стакана, при этом обнаружили, что в стакане нижняя часть которого была. заполнена глиноземом заливали по 200 г алюминия с содержанием 0,1X Fe, после чего на поверхность металла загружали по 200 r электролита, взятого иэ промьш ленного электролизера. Выдержку стаканов при

1000 С проводили в течение 2,5 ч, после чего металл сливали и анализи" ровали на содержание железа спектральным методом.

Результаты анализа приведены. в таблице.

"ГК" с плотностью 1,18 г/см .образовалась густая тестообразная масса, которая также вытекала из стакана, а в стакане с глиноэемом, уплотненным до плотности 1,38 г/см, глинозем пропитался фторсолями, но остался в твердой фазе. Следовательно, для исключения образования плавкой системы

А1 0 -Na>A1F< необходимо иметь плотность корундового материала больше

1,38 г/см или 0,35 от истинной плотности.

Набойка верхней части межблочных швов углеродной подовой, массой служит для защиты корундового материала от воздействия конвективных потоков расплава ванны, а также для замедления диффузионного обмена с расплавом, минимальная величина набойки подовой массы (0,25 высоты подового блока) обусловлена конструктивными особенностями подовых блоков и свойствами углеродной подовой массы. После кок сования подовая масса имеет объемную плотность 1,6 г/см,истинная плотность составляет 2,04 г/см., в то .время как плотность расплавленного алюминия равна 2,3 г/см> и поэтому при плохой связи подовая масса — подовый блок в подовая масса всплывет. Для предот" вращения этого на боковых гранях по" довых блоков предусмотрены канавки глубиной 15-7 мм, шириной 25 + 5 мм, причем верхняя канавка расположена на расстоянии 60 10 мм от ребра блока.

1458435

Составитель А. Арнольд

Техред Л. Олийнык

Корректор С.Черни

Редактор М.Недолуженко

Заказ 332/31 Тираж 605 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Изобретение позволяет увеличить срок службы электролизеров в 1,5-2 раза и улучшить сортность получаемого металла за счет исключения проникно5 вения расплавленного алюминия к стальным катодным стержням и под угольную футеровку.

Кроме того, улучшаются условия труда, так как нижняя часть межблочных швов (0,45-0,75 высоты блока) . заполняется корундовым материалом, который является инертным веществом и не оказывает на организм человека 15 вредного влияния, в то время как при набойке швов угольной массой в атмосферу выделяются различные углеводороды, являющиеся канцерогенными веществами.

Фо рмул а и э о б ре т ения

Способ футеровки катода, электролизера для получения алюминия, включающий установку угольных подовых блоков с последующим заполнением межблочных швов подовой массой, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения срока службы электролизера и качества получаемого металла, нижнюю часть межблочных швов на высоту

0,45-0,75 высоты подового блока заполняют корундовым материалом с плотнос» тью 0,35-1,0 от истинной.