Футеровка катодной части алюминиевого электролизера

Футеровка катодной части алюминиевого электролизера

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству алюминия электролизом расплавленных солей. Цель изобретения - снижение расхода электроэнергии и повышение срока службы электролизера. Между огнеупорным и теплоизоляционными слоями размещен слой из щелевого красного кирпича. Пустоты в слое щелевого красного кирпича выполнены в виде воздушных каналов и расположены по вертикали ярусами, причем суммарный объем каналов составляет (0,2-0,3) общего объема слоя красного кирпича. Ярусы расположены по высоте от основания слоя красного кирпича с шагом, равным (0,16-0,30) толщины слоя красного кирпича. 2 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1571104

А1 ($1) С 25 С 3/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4418725/23-02 (22) 29.04.88 (46) 90, Бюл. № 22 (7.1) Братский алюминиевый завод (72) А.Н.Кулябин, Ф„К.Тепляков, В.И.Кравченко, A„H,Ìàëåíüêèõ и А.П„Панин . (53) 669.713.72(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 594212, кл. С 25 С 3/08, 1977.

Авторское свидетельство СССР № 1014993, кл. С 25 С 3/08, 1983. (54) ФУТЕРОВКА КАТОДНОЙ ЧАСТИ АЛОМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА (57) Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производИзобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству алюминия электролизом расплавленных солей.

Цель изобретения — снижение расхода электроэнергии и повышение срока службы электролизера„

В катодной части алюминиевого электролизера слой из красного кирпича, расположенный между огнеупорным и теплоизоляционным слоями футеровки катодной части алюминиевого электролизера, выполнен с замкнутыми воздушными каналами, расположенными по вертикали ярусами, причем суммарный объем каналов составляет (0,2-0,3) общего объема слоя красного кирпича, а ярусы расположены по высоте от основания красного кирпича с шагом, равным (0,16-0,30) толщины слоя красного кирпича. ству алюминия электролизом расплавленных солей. 11ель изобретения — снижение расхода электроэнергии и повышение срока службы электролизера.

1" ежду огнеупорным и теплоизоляционным слоями размещен слой из щелевого красного кирпича, Пустоты в слое щелевого красного кирпича выполнены в виде воздушных каналов и расположены по вертикали ярусами, причем суммарный объем каналов составляет (0,2-0,3) общего объема слоя красного кирпича.

Ярусы расположены по высоте от основания слоя красного кирпича с шагом, равным (0,16-0,30) толщины слоя красного кирпича. 2 ил,, 1 табл.

Наличие в слое красного кирпича по всей его площади замкнутых воздушных каналов, расположенных по вертикали ярусами с определенным шагом относительно основания слоя красного кирпича и имеющих определенный объем (соотношение пустот и сплошной кладки), обеспечивает повышение теплового сопротивления футеровки и за счет этого снижение расхода электроэнергии и увеличение срока службы электролизера, Достигается это тем, что часть каналов не заполняется компонентами электролита при эксплуатации электро- 3 лизера в течение длительного времени, что обеспечивается ярусным расположением каналов по вертикали с наличием (в результате такого расположения) перемычек между каналами по высоте из материала красного кирпича, Верх1571104 ние каналы способствуют ускоренному образованию пластической массы за счет увеличения площади контакта компонентов электролита с материаломкрас5 ного кирпича, нижние продолжают выполнять роль теплоизоляционных элементов длительное время, что ведет к увеличению теплового сопротивления футеровки в процессе эксплуатации алюми- g ниевого электролизера.

Замкнутость каналов повышает эффективность теплоизолирования за счет предотвращения движения воздуха в каналах в любом направлении, в результате чего уменьшаются теплопотери конвекцией.

Выбранные условия лимитируются следующими факторами. Уменьшение или увеличение суммарного объема каналов соответственно менее 0,2 и более 0,3 общего объема слоя красного кирпича не обеспечивает достижение цели в результате быстрого заполнения каналоЬ компонентами электролита: в первом случае из-за малого объема каналов, во-втором — тонких перемычек между каналами по высоте; уменьшение шага расположения ярусов каналов по высоте менее О, 16 толщины слоя 30 красного кирпича снижает тепловое сопротивление футеровки, а увеличение более 0,30 не обеспечивает необходимое соотношение объемов каналов и слоя красного кирпича, 35

На фиг.1и 2показаны схемыфутеровки катодной части алюминиевого электролизера, разрезы.

Футеровка содержит бортовой угольный блок I расположенный на шамотной 40 бровке 2, огнеупорную засыпку 3, подовые блоки 4, соединенные между собой швами 5 из подовой массы, токоподводящие стержни 6, огнеупорный слой 7 из шамотного кирпича, теплоизоляцион- 45 ный слой 8 из диатома и промежуточный слой 9 из щелевого красного кирпича, выложенного с замкнутыми воздушными каналами 10.

Исполнение предложенной футеровки осуществляется следующим образом.

Пример 1. На металлическое дкище после подсыпки шамотного порошка укладывают два ряда диатомового кирпича HR K0TOpblx разме 55 щают слой из красного кирпича, имеющего сквозные щели. Кирпичи размещают таким образом, чтобы щели соседних кирпичей совпадали по горизонтали.

Из набора таких кирпичей образуются воздушные каналы любой протяженности.

Замкнутость этих каналов достигается изменением расположения в конце канала кирпичей относительно друг друга.

Суммарный объем созданных каналов

0,72 м и 0,2 общего объема слоя из

3 щелевого красного кирпича (3, 6 мЗ), Шаг расположения ярусов по высоте

19 мм или 0,16 толщины слоя красного кирпича (120 мм). Используют щелевой красный кирпич размерами 120х138. х х 250 мм с пустотностью 20Х.

На слой щелевого красного кирпича. укладывают ряд шамотного кирпича.

После пуска электролизера и по истечении 6 мес его эксплуатации производят измерения температуры катодного днища в десяти точках. Тепловые потери днищем (они характеризуют тепловое сопротивление футеровки} определяют как сумму потерь тепла конвекцией (горизонтальной стенкой, обращенной вниз) и лучеиспусканием. Периодически измеряют длину подовой. настыли и температуру электролита, В процессе эксплуатации электролизера происходит пропитка футеровки компонентами электролита, которые взаимодействуют химически с материалом красного кирпича, причем не только за счет контакта с его верхней поверхностью,но ипосредством: верхних каналов, Создается пластичный слой, который способствует предотвращению разрушения подины, При этом нижние каналы продолжают выполнять роль теплоизолирующих элементов, так как они не подвержены заполнению компонентами электролита, В примерах 2 и 3 футеровку выполняют и испытывают аналогично примеру

1 при следующих параметрах.

Пример 2. Суммарный объем

3 каналов 0,90 м или 0,25 общего объема слоя из красного кирпича. Шаг расположения ярусов по высоте 28 мм или

0,23 толщины слоя красного кирпича.

Пример 3. Суммарный объем каналов 1,08 м или 0,3 общего объема

3 слоя из красного кирпича, Шаг расположения ярусов по высоте 36 мм или 0,30 толщины слоя красного кирпича.

В примерах 4-7 футеровку выполняют, и испытывают аналогично примерам 1-3 за пределами указанных интервалов.

Пример 4. Суммарный объем каналов О, 54 м или 0,15 общего объе3

1571104

Потери тепла через 4>утеровку (дн>в;ем), ккал/ч

Температура электроо лита, С

Пинна наст>щи, Падение напрявеиня в

Суммарный объем каILàã располокения

Температура поверхности днища, С

Примеры палов,доли ед. от обвярусов, доли ед. от толщ. слоя крас ного кирпича

После проЧерез

6 мес через

6 мес в среднем подлые, мб после пуска ема слоя пуска электролизера красного кирпича эксплуатации

0,2

0>25

О,З

0,15

0,4

0,25

0,15

67

62

58

52

62

16297

15112

16647

23814

19915

19206

18404

22956

39237

24 580

65 320 962

70 300 960

68 340 963

75 350 965

77 355 967

78 355 966

75 350 965

2 з

5

7

8 (нэ вестный) 0,16

0,23

0>30

0,23

0,ãÇ

0,10

0,35

13388

10338

8391

15250

82

91

97

0,12

72 100 15250 26850 20050 75 350 965 . ма слоя из красного кирпича, Шаг расположения ярусов по высоте 28 мм или

0,23 толщины слоя красного кирпича, Пример 5. Суммарный объем каналов 1,44 м или 0,4 общего объема з 5 слоя из красного кирпича, Шаг расположения ярусов по высоте 28 мм или

0,23 толщины слоя красного кирпича, Пример б. Суммарный объем каналов 0а90 м или 0,25 общего слоя

3 из красного кирпича. Шаг расположения ярусов по высоте 12 мм или 0,10 толщины слоя красного кирпича.

Пример 7. Суммарный объем каналов 0,54 м или 0915 общего объе3 ма слоя из красного кирпича. Шаг расположения ярусов по высоте 42 мм или

0,35 толщины слоя красного кирпича, Выполняют и испытывают футеровку 20 катодной части алюминиевого электролизера по известному решению.

Результаты испытаний приведены в таблице °

Формула изобретения

Футеровка катодной части алюминие— вого электролизера, выполненная из слоев огнеупорного и теплоизоляционного материалов и размещенного между ними слоя красного кирпича с образованием пустот, отличающаяся тем, что, с целью снижения расхода электроэнергии и повышения срока службы электролизера, пустоты образованы сквозными каналами в кирпиче и расположены ярусами по высоте от основания слоя кирпича с шагом между ярусами, равным (0,1б-0,30) толщины слоя кирпича, причем суммарный объем каналов составляет (0,2-0,3) общего объема слоя кирпича, 1571 ) 04

Составитель Л.Кольцова

Редактор О.Спесивых Техред M.Õîäàíè÷ Корректор M.Максимишинец

Заказ 1489 Тираж 541 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101