Способ производства бортовых блоков алюминиевого электролизера

Способ производства бортовых блоков алюминиевого электролизера

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА БОРТОВЫХ БЛОКОВ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА , включающий смешивание измельченной углеродсодержащей шихты . со связующим, формирование смеси., обжиг и обработку блоков раствором, отличающийся тем, что, с целью повьпаения срока службы бортовых блоков и качества получаемого в электролизере металла, в качестве раствора используют насыщенный борсодержащий раствор и обработку осуществляют в вакууме. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что блоки обрабатывают в течение 40-120 мин при поддержании разрежения 0,4 (Л 0,7 мм рт.ст. с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (!9) (l3) g(() С 25 С 3/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY CBMQETEllbCTBY

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (213 3619289/22-02 (22) 11.07.83 (46) 23.05.85. Бюл. У 19 (72) В.Ф. Аносов, Ю.Д. Лозовой, В.Н. Дерягин, С.К. Рощин и Н.И. Попов (71) Иркутский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и проектного института алюминиевой, магниевой и электродной промышленности и Иркутский алюминиевый завод (53) 669.713.7(088.8) (56) 1. Беляев А.И. Металлургия легких металлов. М., "Металлургия", 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

В 189587, кл. С 25 С 3/06, 1964. (54) (57) 1. СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА

БОРТОВЫХ БЛОКОВ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА, включающий смешивание измельченной углеродсодержащей шихты со связующим, формирование смеси, обжиг и обработку блоков раствором, отличающийся тем, что, с целью повышения срока службы бортовых блоков и качества получаемого в электролизере металла, в качестве раствора используют насыщенный борсодержащий раствор и обработку осуществляют в вакууме.

?. Способ по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что блоки обрабатывают в течение. 40-120 мин при поддержании разрежения 0,40,7 мм рт.ст.

1157139

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности касается электролитического получения алюминия .

На алюминиевых электролизерах 5 бортовую футеровку катодных устройств выполняют Teïëoèç ÎëÿöèoíHûì и огнеупорным слоями, причем огнеупорный слой выполнен из угольных блоков, полученных в результате 10 смешения углерадсодержащей (IIHxtbI со связующим, с последующим формованием и обжигом $1) .

Однако согласно этому способу блоки в процессе предварительного прогрева шихты ванны, например, газовь>ми горелками перед его подключением в период пуска на электро— лиз и при эксплуатации элехтролизера „быстро окисляются, осыпаются Ю и разрушаются (особенно торцовые угольные блоки, которые в период работы электролизера не защищены от воздействия расплава па гарнисажем, ни настылями). Ана>ы з статистических д данных технологических нарушений указывает на то, что 60-707. этих нарушений приходится на прорывы расплава через бортовую торцовую футеровку вследствие ее разрушения. на втором-третьем годах работы электролизера.

Особенна интенсивно подвергаются окислению, осыпаемости и разрушению угольные блоки в период предварительного прогрева подины, а также в течение нескольких суток в пуско- . вой период, когда незащищенная боковая поверхность блоков находится пор воздействием высоких температур и агрессивного расплава. В этот период идет быстрое окисление бло-. ков кислородом воздуха, частички

t кокса осыпаются, прочность блоков сньвкается. Снижению стоикости блоков в это время также способствует про,. питка их натрием, находяцр мся в рас плавленном электролите.

Взаимодействие всего этого комплекса отрицательных факторов 50 приводит к преждевременному выходу из строя катодного устройства и снижению технико-экономических показателей процесса электролиза.

Наиболее близким к изобретению 55 по технической сущности и достигаемому результату является способ производства бортовых блоков алюминиевога электролизера, включающий. смешение измельченной углеродсодержащей шихты со связующим, формование смеси, обжиг и обработку блоков раствором. Обожженные блоки в известном способе обрабатывают раствором этилсиликата, содержащего до 457. Si0< (2 .

Недостатком известного способа является то, что в процессе электролиза кремний, находящийся в растворе этилсиликата, будет переходить в алюминий, загрязняя его. Поэтому в промышленных условиях использование таких блоков невозможно для получения алюминия марок AS А7, в которых содержание примеси кремния не должно превышать 0,10 и 0,167.

Особенно заметно этот отрицательный фактор проявляется в первоначальный период (3-4 мес.) работы ванны, когда бортовые блоки не защищены гарнисажем. Именно в этот период расплав интенсивно воздействует на боковую футеровку, окисляя и разрушая ее боковые грани. Все примеси, содержащиеся в углеродистых частичках блоков, будут переходить в металл (в частности, при использовании блоков, пропитанных этилсиликатом, будет поступать в металл примесь кремния}.

С другой стороны, важно иметь наибольшую прочность бортовых блоков, так как в этот же первоначальный период работы ванны происходит интенсивная пропитка катода фторсолями, приводящая к деформациям стального катоднаго кожуха, который, в свою очередь, оказывает механическое воздействие на угольные блоки. При недостаточной механической прочности в торцовых бортовых блоках образуются трещины, расплав проникает в цоколь, разъедает блюмсы, железо попадает в алюминий и ухудшает его сортность. . Цель изобретения — повышение срока службы бортовых блоков и качества получаемого в электролизере металла.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу производства бортовых блоков алюминиевого электролизера, включающему смешение измельченной углеродсодержащей шнхты со связующим, формование смеси, обжиг и обработкУ блоков раствором, в качестве раствора исноль3 11571 39 4 зуют насыщенный борсодержащий раствор и обработку осуществляют в вакууме.

Кроме того, блоки обрабатывают . в течение 40 †1 мин при поддержании разрежения 0,4-0,7 мм рт.ст.

Как известно, бор является акцептором неспаренных электронов, проявляя себя как ингибитор или ловушка свободных радикалов, и снижает их концентрацию в углеродистом материале Снижение концентрации центров кристаллизации приводит к укрупнению микрокристаллов, поэто. му угольные материалы, содержащие бор, обладают резко возрастающей способностью х графитации. Все это способствует снижению.окисляемости блоков, делает их более прочными, блоки не осыпаются в процессе предварительного прогрева подины и в пусковой период. Обработка блоков борсодержащим раствором в вакууме позволяет ускорить процесс пропитки получить лучшие прочностные харак- теристики блоков.

Качество пропитки углеродистых материалов в вакууме борсодержащим веществом зависит от величины остаточного давления (разрежения), создаваемого в вакуумной камере, наполненной борсодержащим раствором, с помещенными в него угольными блока ми, длительности воздействия этого фактора, а также от геометрических размеров и угольных блоков и их физического состояния (например, температуры, пористости).

Для футеровки бортов шахты элект ролиэеров используются стандартные . блоки заданных размеров, имеющие пористость, определенную согласно техническим условиям.

Эффект увеличения механической прочности, снижения разрушаемости, увеличения срока службы начинает проявляться после создания вакуума величиной 0,4 мм рт.ст. при продолжительности 40 мин. При этом

1/3 объема пор заполняется ингибитором. В дальнейшем при создании более глубокого вакуума 0,7 мм рт.ст. и увеличения времени выдержки до 120 мин происходит полная пропитка бортовых угольных блоков. Даль1Q нейшее понижение давления и увеличение времени выдержки (опыт б У1) не улучшают достигнутого эффекта.

Применение подогретого до 7090 С раствора позволяет добиться полной пропитки блоков более качественно за минимальный срок, т.е. интенсифицирует процесс.

Пример. Твердые углеродистые материалы поступают на дробление, прокалку и размол. После их классификации производят дозировку и смешение со связующим. Полученную углеродистую массу подают на формование и обжиг. Изготовленные д таким образом торцовые бортовые угольные блоки помещают в вакуумную камеру, зайолненную подогретым до

70 — 90 С насыщенным борсодержащим водным раствором. Уровень раствора поддерживают таким, чтобы блоки полностью находилась в растворе.

Затем включают вакуум, создавая раз" режение 0,4-0,7 мм рт.ст. и выдерживают блоки 40-120 мин, затем их

35 извлекают из раствора подсушивают

1 и устанавливают на подину.

В таблице приведены сравнительные характеристики стойкости бортовых блоков и качества получаемого металла в пусковой период работы электролизеров.

Таким образом, предлагаемый спбсоб позволяет за счет улучшения физико-механических характеристик повысить их стойкость в расплаве и улучшить качество получаемого алюминия

1157 1 39

Испытание в атмосфере

СО, мг/см ° ч а.

Механнчес кая .прочность кг/см

Характеристика бортовых блоков по способу

Осып

Окисляемость

Общая разрушаеемос мость тролизера, Х

227

39,2 13,1 52,3

Известный

39,-1

231

30,2

20, 1

253

17,2

260

276

3,2 6,7

3,5

3,4

3,2 6,6

274

23,7

Известный !2) 250

17,2

5,1 22,3

Составитель И.Шамарина

Редактор И.Дербак Техред Т.Маточка Корректор А.Зимокосов

Тираж 637 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3292/27

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

Предлагаемый с пропяткой блоков борсодержащим раствором при разрежении, мм рт.ст и времени выпержки, мин

1 0,3,30

1! 0,4;40

111 0,5;70

17 0,6;90

V 0,7;120

71 0,8-, 140

12,9 52,0

11,0 41,2

10„2 31,3

5,3 17,0

Увеличение срока служ бы угольной футеровки, - 7.

Объем металла А8, А7, А6, выпущенных за первые

6 мес. работы элек