Подина алюминиевого электролизера

Подина алюминиевого электролизера

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСИ ИХ

РЕСПУБЛИН (19) (111

Al (59 4 С 25 С 3/08

j g,)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И AS ГОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУД@ СТВЕНН 1й HOMME T CCCP

1 10 g!ERAM ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ1ТИЙ (21) 3868704/22-02 (22) 20 ° 03. 85 (46) 23.09.86.Бюл. М 35 (72) В.И.Можаев, Г.Д. Козьмин, В.А.Евменов, В.И.Заливной, А.А.Арнольд, Н.П.Геращенко и В.И.Казанцев (53) 669.713.72 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 865991, кл. С 25 С 3/08, опублик. 1981. (54) (57) 1. ПОДИНА АЛЮМИНИЕВОГО

ЭЖКТРОЛИЗЕРА, включающая угольные блоки и межблочные швы, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что, с целью увеличения срока службы электролизеров и повышения сортности получаемого металлз за счет улучшения качества межблочных швов, межблочные швы выполнены из двух слоев — нижнего из подовой массы и верхнегозащитного, выступающего над угольными блоками и обладающего адгезией к ним, при этом высота защитного слоя в межблочном шве составляет от

0,025 до 0,04 высоты угольного блока, ширина выступающей над угольными блоками части защитного слоя составляет 1,25-1,75 ширины межблочного шва, а высота выступающей части защитного слоя - 0,013-0,025 высоты угольного блока, причем большей высоте защитного слоя в межблочном шве соответствует меньшая ширина его выступающей части и наоборот. с

2. Подина по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что верхний защитный фф слой выполнен из смеси жидкого стекла, ортофосфорной кислоты и тонкодисперсного графитового порошка.

1 12

Изобретение относится к производству алюминия электролизом расплазов и может быть использовано при капитальном ремонте алюминиевых электролизеров, Бель изобретения — увеличение срока службы электролизеров и повышение сортности получаемого металла за счет улучшения качества межблочных шво.в, Сущность изобретения заключается в том, что в подине алюминиевого электролизера, включающей угольные блоки и межблочные швы последние выполнены из двух слоев — нижнего из подовой массы и верхнего — защитного, выступающего нац угольными блоками и обладающего адгезией к ним, выполненного, например, из смеси жидкого стекла, ортофорсфорной кислоты и тонкодисперсного графитового порошка, при этом высота защитного слоя в межблочном шве составляет

0,025-0,04 высоты угольного блока, ширина выступающей над угольными блоками части защитного слоя составляет 1,25-1,75 ширины межблочного шва, а высота выступающей части защитного слоя — 0,013-0 025 высоты угольного блока, причем большей высоте защитного слоя в межблочном шве соответствует меньшая ширина его выступающей части и наоборот.

На чертеже показана часть предлагаемой подины алюминиевого электролизера, где 1 — угольные блоки, 2— межблочный шов из подовой массы и

3 — защитный слой.

После покрытия межблочного шва 2 защитным слоем 3 материал защитного слоя проникает в поры поверхностных слоев угольных блоков 1 и межблочных швов. В процессе сушки и обжига подины происходит твердение материала защитного слоя, что обеспечивает прочное сцепление затвердевшего защитного слоя с угольными блоками и предотвращает межблочные швы от выгорания и выдавливания. Выделение летучих составляющих подовой массы швов, увеличивая объем межблочного шва, значительно уплотняет вертикальную границу блок-шов. Выделяющиеся в угольной массе швов газы фильтруются через подовые блоки.

При стандартной высоте подовых блоков 400 мм ширина шва между ними составляет 40 мм. При высоте защит58878 2

5 0

55 ного слоя в межблочном шве (без выступающей части защитного слоя) менее 10 мм прочность сцепления защитного слоя со стенками блоков из-за малой площади контакта недостаточна.

Расширение подовой массы шва при обжиге приводит к выдавливанию защит- ного слоя за пределы шва. С увеличением высоты защитного слоя в межблочном шве более 15 мм, вследствие относительно низкой электропроводности связующего защитного слоя, существенно возрастает падение напряжения в межблочном шве, например от 6

6,5 мВ при высоте защитного слоя до

15 мм до 9-9,5 мВ при высоте слоя

20 мм (для каждого межблочного шва), что в целом составляет около 107. от общего падения напряжения в подине электролизера (350-400 мВ), Это существенно увеличивает электрические потери электролизера при обжиге. Оптимальные пределы высоты защитного слоя в межблочном шве составляют

0,025 (10:400 мм)-0,04 (15:400 мм) от высоты подовых блоков.

Наличие выступающей части защитного слоя над угольными блоками с

I полным перекрытием выступающей частью всей ширины межблочного шва предохраняет вертикальную границу блок-защитное покрытие от проникновения в нее расплава нри пуске электролизера по местам случайных неплотностей на этой границе, а также дополнительно усиливает прочность сцепления защитного слоя с угольными блоками за счет увеличения площади их соприкосновения. Выполнение выступающей части защитного слоя шириной менее 50 мм, т.е. с перекрытием шва на 5 мм с каждой стороны при ширине шва 40 мм (40+5+5=50 мм),приводит к неполному перекрытию межблочного шва защитным слоем при его затвердевании, что обнажает отдельные участки границы блок — защитный слой.

Выполнение выступающей части защитного слоя шириной более 70 мм, т.е. с перекрытием шва на 15 мм с каждой стороны, нецелесообразно, поскольку возрастает экранирование подины ,электролизера защитным слоем (имеющим низкую электропроводность) и нарушается токораспределение в подине. При ширине защитного слоя, равной 70 мм, доля поверхности подины, покрытой защитным слоем, от общей

3 1258 ее площади в плане анода составляет около 1бй, т.е. Неравномерность токораспределения в подине составляет также около. 163, что допускается при способе обжига поднны, При этих параметрах ширины выступающей части защитного слоя пределы отношения ее к ширине межблочного шва составляют

1,25 (50:40 ми)-1,75 (70:40 мм).

Высота выступающей части защитно- 10 го слоя, с точки зрения ее механической прочности, определяется шириной межблочного шва, которая, в свою очередь, на практике определяется высотой подового .блока. При известных значениях высоты подового блока (400 мм) и соответствующей ширины межблочного шва (40 им), выполнение выступающей части защитного слоя высотой менее 5 мм снижает его меха- 20 ническую прочность, что приводит к его разрушению (образованию в выступающей части защитного слоя множества продольных трещин из-за неравенства удерживающих сил †.сил сцепления 25 защитного слоя угольными блоками— и сил объемной усадки при его твердении). Выполнение выступающей части защитного слоя высотой более

10 мм создает сложности в фориирова- ЗО нии выступающей части защитного слоя (в частности, сохранения необходимых пределов ширины слоя — слой растекается) и наряду с этим не влияет на прочность защитного слоя. Отсюда пределы отношения высоты выступающей части защитного слоя к высоте угольного блока составляют

0,013 (5:400 мм)-0„025 (10:400 мм).

При хыполнении защитного слоя в межблочном шве максимальной высоты (предел 0,04) ширину его выступающей части выполняют минимальной (предел 1,25), так как при этом обеспечивается достаточное сцепление защитного слоя с боковыми гранями подовых блоков, исключающее его выдавливание при расширении подовой массы шва. При уменьшении высоты защитного слоя в межблочном шве необходимо увеличить ширину его выступающей части для увеличения силы сцепления защитного слоя с поверхностью блоков.

О и ы т 7. Отношение высоты выступающей части защитного слоя к высоте подового блока 0,005.

Защитный слой подвергают естест55 венной. сушке в течение 24 ч, после чего образцы обжигают открытым пламенем с помощью форсункц в течеш е

l ч. Температура обжига 850-900 С.

Прочность соединения защитного слоя с подовыми блохами. можно существенно увеличить, выполнив в боковых стенках блоков в зоне контак878 4 та их с защитным слоем небольшие углубления.

В лабораторных условиях два образ" ца .угольных блоков устанавливают в металлическую матрицу. Расстояние (ширина шва) между образцами 40 мм, высота блоков 300 мм. Межблочный шов заполняют разогретой подовой массой, которую уплотняют пневматической трамбовкой при давлении

5,5 атм.

Защитный. Слой выполнен из смеси: ба жидкого стекла, 107. ортофосфорной кислоты (для увеличения адгеэиОнной спосОбности эа1цитнОГО слОЯ) и 307 тонкодисперсного графитового порошка (для увеличения электропроводности слоя).

Параметры опытов следующие.

О п ы т 1. Обжиг межблочного шва без защитного слоя.

О п ы т 2. Обжиг межблочного шва с защитным слоем при Отношении высоты защитного слоя в межблочном шве (без выступающей части защитного слоя) к высоте подовых блоков, равном

0,02. Ширина выступающей части защитного слоя составляет 1,75 ширины межблочного. шва, а высота ее — 0,013 высоты подового блока.

О и ы т 3 ° Отношение высоты защитного слоя в межблочном шве к высоте подовых блоков 0,025. Предел ширины выступающей части защитного слоя

1,75, предел высоты выступающей части слоя 0,013.

0 н ы т 4. Предел высоты защитного слоя в межблочном шве 0,04. Предел ширины выступающей части защитного слоя 1,25, предел высоты выступающей части слоя 0,013 °

0 п ы т 5. Предел высоты защитного слоя в межблочном шве 0,05, предел ширины выступающей части защитного слоя 1,25, предел высоты выступающей части слоя 0,013.

О и ы т 6. Отношение ширины выступающей части защитного слоя к ширине межблочного шва 1,15.

Состояние вертикальной границы блок-шов цепление ащитного слоя с бло9140 аде ние апряения шве, мВ

Граница ярко выражена

1 На 7 им относительно блоков

Граница ярко выражена

2 На4мм

Граница едва 4 просматривается

Нет Прочное

3 Нет

Не просматрива- 6 ется

4 Нет

Нет Прочное

Не просматри- 9 вается

Прочное

Нет

5 Нет

Ф 12

Об эффективности защитного слоя судят по высоте поднятия шва после обжига относительно блоков, трещннообразованию защитного слоя после сушки и обжига, силе сцепления защитного слоя с материалом блоков и шва, состоянию вертикальной границы блок-шов (определяют по продольному сечению разрезанных образцов), падению напряжения в шве (пропусканием тока плотностью 0,65 А(см ).

В опыте 1 шов после обжига подни мается на 7 мм относительно блоков, граница блок-шов ярко выражена,что свидетельствует о слабом сцеплении блоков со швом, В опыте 2 защитный слой выдавлен расширением подовой массы шва при обжиге, шов поднимается относительно блоков на 4 мм, В опыте 3 защитный слой не разрушен.

Поднятия шва после обжига не наблюдается. Гранипа между швом и блоками едва просматривается, что свнде" тельствует о прочном сцеплении шва с блоками. Падение напряжения в шве

4 мВ. В опыте 4 защитный слой не разрушен, поднятия шва нет граница блок-шов не просматривается, падение напряжения в шве 6 мВ. В опыте 5 защитный слой не разрушен. Поднятия

Высота под- Трещинонятня шва образова ние

58878 4 шва нет. Граница блок-шов не просматривается. Однако падение напряжения в шве возрастает до 9 мВ. В опыте 6 поверхность межблочного шва после обжига частично обнажена. Шов выдавлен на 3 мм, а его поверхность сильно окислена. В опыте 7 выступающая часть защитного слоя разрушена, образуются продольные трещины в за1б щитном слое, при этом шов выдавливается на 3 мм.

Результаты испытаний обжига межблочных швов подины с защитным слоем сведены в таблицу.

МЗ

Испытания обжига межблочных msos с защитным слоем на 30-ти промышленных электролнзерах дали положительные результаты: разрушения за2а идтного слоя и выдавливания швов относительно подины электролиэеров после обжига не происходило

Предлагаемое устройство подины

25 алюминиевого электролизера после капитального ремонта позволит существенно приблизить его срок службы до срока электролизеров, пущенных с формовкой нового анода, н улуч" зО шить качество получаемого алюминия.

1258878

Граница ярко выражена

Слабое

Граница ярко выражена

Обра- Слабое зоваНа 3мм ние в зацитном слое

Составитель Н.Черных

Техред Л.Сердюкова

Корректор С.Черни

Редактор А.Коэориэ

Заказ 5090/27 Тираж 615

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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

6 На 3 мм, поверхность шва сильно окислена продольных трещин

Продолжение таблицы

) б