Футеровка алюминиевого электролизера

 

Союз Советских

Социалистических

Республии

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii) 918335 (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 0 . 09. 80 (2l ) 2977688/22-02 (51).М. Кл. с присоединением заявки М

С 25 С 3/08

3ооудерстеенный кемнтет (23) Приоритет (53) УДК 669. .713.72 (088.8) Опубликовано 07 04 ° 82. Бюллетень Юе 13

Дата опубликования описания 10 . 04 . 82 по делам нзебретеннй н открытнй

Б.А. Каменев, В.В. Славин, А.Е. Баже ов и В.Я. Никитин (72) Авторы изобретения

Всесоюзный научно-исследовательский и проектный инстйтуа

t алюминиевой, магниевой и электродно промышленности (71) Заявитель (54) ФУТЕРОВКА АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к технологическому оборудованию, применяемому при получении алюминия электролизом, и может быть использовано в алюми- .

S ниевых электролизерах любого. типа.

Известна футеровка алюминиевого электролизера, включающая боковые плиты, подовые блоки, теплоизоляцию.

Боковые плиты и подовые блоки выполняют из углеграфитового материала, а теплоизоляцию — из шамота, диатомита, перлита, глинозема и т.д. в виде кирпичей и засыпок. Теплоизоляционный слой под углеродистыми подовыми блоками и "подушкой" — цоколь электролизера состоит из двух рядов шамотного кирпича, трех рядов диатомитового кирпича и шамотной или пер" литовой крупки (1 ).

)О, Недостатком указанного электролизера является малый срок службы.

Наиболее близкой к предлагаемой по, технической сущности и достигаемому эффекту является футеровка алюминиевого электролизера, включающая теплоизоляционный и огнеупорный слои с расположенным между ними защитным слоем l2).

Однако указанная футеровка обладает существенным недостатком: защитный слой из красного кирпича в начальный период работы электролизера не выполняет своих защитных функций. Только в результате длительного физикохимического воздействив расплава красный кирпич изменяет свои свойства за определенный период и только тогда начинает выполнять защитную роль.

Кроме того, выполнение кладки из красного кирпича требует увеличения трудозатрат.

Целью изобретения является повышение надежности защиты футеровки, увеличение срока ее службы и сокращение затрат на перефутеровку за счет повторного использования теплоизоляционного слоя.

3 918335 4

Указанная цель достигается тем, теплоизоляционных слоев футеровки что в футеровке, содержащей тепло-, показали, что в результате процессов, изоляционный, огнеупорный и защитный протекающих в катоднополяризованноя слои, защитный слой выполнен из нефе- подине, шамотный и красный кирпичи лина, причем защитный слой выполнен 5 превращаются в основном в нефелин. иэ плит или порошка. Демонтированные куски шамотного кирНефелин используют как в измель- пича можно разделить на .три части: ченном виде, так и в виде плит. I Непрореагировавшая часть.(не

Нефелин - щелочной алюмосиликат, изменившая свою окраску) имеющий формулу (Na K)(AESiOj) "е lt, Soiree светлая прореагировавшая фелиновые сиениты являются .сырьем часть (близкая к зоне расплава). для производства глинозема, запасы Щ. Темная прореагировавшая часть, которых составляют сотни миллионов соприкасающаяся с непрореагировавшей частью кирпича.

Исследования по определению физи- ко-химических изменений обработанных

Данные химического анализа, 3:

III

ИО, TiO2

А403

Fe205

FeO

60,02

1,25

32,75

2,89

0,64

48,О1

27,11

Не обнаружено

2 94

О, 026

0,60

0,42

0,022

Мдо

СаО

0,90

0,56

0,48

0,40

Na>0

К 0

H0

Р 0

19,20

0,67

0 32

0,035

0,80

Следы

Следы

0,80

8 сумму не входит

0,13 То же

l 04

0,07

0,27 Е 100,О2

По данным рентгеноструктурного анализа непрореагировавший шамотный кирпич состоит из мерелита (ЗА8 ау»

<2SiO2) (d/и : 3,39; 2,70; 2,54 а

S 0 в форме кристобаллита (Й/и

4,05; 3,34; 2,49) .

Обе прореагировавшие части кирпича (и более светлая и .темная) состоят в основном из нефелина (d/п : 3,02;

3,28; 3,86) . Линий других новообразований на рентгенограммах не обнаружено.

Рентгеноструктурный анализ проб прореагировавшего с расплавом краСного кирпича показал, что основная фаза представлена нефелином, присут.ствует криолит.

45 52

1,14

26,96

0,04

2,94

0,025

0,00

1,26

20,70

0,80

0,26

00,28 . l00,41 Химический анализ слоя красного кирпича, Ф:

SiOz 47,38

TiOg. . О,б2 . AQOg 18,49

F 0 3,08

FeO 3,33

MgO 1,97

Са0 1 96

NazG 21,00 к,о 1,50 п.п.п. 0,41

Го, Не обнаружено

S 0,11

МпО 0,07

На фиг. 1 изображена футеровка алюминиевого электролизера с защит5 9183 ным слоем из нефелина в виде засыпки; на фиг. 2 - то же, с защитным слоем из нефелина в виде плит. футеровка,состоит из боковых углеродистых flJIHT 1 H подовых 6floKoB 2, бровки из шамотного кирпича 3, защитного слоя 4 и 5 и теплоизоляционного цоколя, выполненного из диатомита 6. Иежду металлическим кожухом 7 и футеровкой находится слой шамотной 1о или перлитовой засыпки 8. Пространст-, во между боковыми плитами 1 и подовы-, ми блоками 2 набивается подовой.мас» сой 9.

Сравнительный анализ отработанных 15 проб красного кирпича и шамота пока-. зывает целесообразность замены их на нефелин в качестве защиты теплои-. золяционной футеровки, что прИводит к следующим преимуществам:, 2o сохранение теплоизоляционных свойств футеровки и возможность использования ее в повторных кампаниях эа счет уменьшения вероятности проникновения криолито-глиноземного рас- Ь плава, в результате чего межремонтный период работы электролизера увеличивается; низкая стоимость материала защитЫ и большие природные запасы (цена 1 т 3о красного кирпича 24 р, а цена 1 т не"" . фелина 2 р); обеспечение стабильного энергети-. ческог о режима и высоких технико"эко" номических показателей в процессе. всеМ го периода работы электролизера за . счет сохранения теплоизоляционных свойств футеровки,.

Защитный слой, выполненйый из нефелина, позволяет сохранить на втоpyio кампанию кладку цоколя электролизера из диатомитового кирпича стоимостью 368 р, на один электролизер и теплоизоляцию подины электролизера перлитом стоимостью 27 р, на один 45 электролизер. Экономия материалов, которые служат две-кампании, со- .. ставляет 395 р. на один электролиэер или 37,0 тыс. руб. на корпус. Ожида-. емая экономия от использования пред- 50 лагаемого изобретения только за счет.

35 6 увеличения срока службы может быть определена из выражения

Э .= Il(— - —.. ), P P < где P - стоимость капитального ре" монта одного серийного элект,ролизера на 150 кА (45 тыс. руб.); — средний срок службы серийно 1 го электролизера (3,5 г.), t — увеличение среднего срока службы (3,2 мес. или

0,27 r.); п — число электролизеров в корпусе (94) °

Э =94(— - —. )

45,0 . 45,0

3,5 3,77

= 86,0 тыс. руб.

Суммарный экономический эффект от реализации изобретения составляет

123 тыс. руб. на корпус электролизера. формула изобретения

Футеровка алюминиевого электролизера, содержащая теплоизоляционный, огнеупорный слои и расположенный между ниии защитный слой,. о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью увеличения срока службы и сокращения затрат на перефутеровку за счет повторного использования тепло" изоляционного слоя, защитный слой выполнен из нефелина.

2. Футеровка по и. 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что защитный слой. выполнен из плит.

3. Футеровка по и. 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что защитный слой выполнен из порошка.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Производство алюминия. Справоч-. ник металлурга по цветным металлам.

И., "Иеталлургия", 1971, с.198-205.

2. Авторское свидетельство СССР

It 594212,.кл. C 25 C 3/08, 1975,.

918335

Составитель Н. Коробова

Редактор М. Петрова Техред М. Рейвес

Корректор Q. Билак

Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 2061/2

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