JPS5823476B2 - アルミニウム製造用電解槽にライニングを施こす方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 明細書 本発明は、溶融氷晶石に溶解したアルミナの電解により
アルミニウムを製造するための電解槽のライニングを施
こす方法に関する。

アルミニウム製造用の電解槽は、長さが現在では５〜８
ｍおよび幅が２〜４ｍの金属ボックスにより形成される
。

ボックスの底部には、まず、電気および熱絶縁性耐火物
質が１８〜４２ｃｍ程度の厚さに充填され、アルミニウ
ムおよび弗素化生成物による起り得る浸透に対して抵抗
性とされる。

電解槽のカソードを構成しかつ電解槽により製造される
液体アルミニウムのシートと直接接触して配置される「
カソードブロック」のアセンブリーが配置される。

次に、カソードブロックと電解槽の側方ライニング間に
接合が形成されなげればならない、すなわち、ボックス
の横壁とカソードブロックとの間の空間は、１０００℃
でアルミニウムおよび弗化物含有浴の化学作用に抵抗性
のある物質で充填されなげればならない。

このライニングはある種の他の特性、特に、高応力に耐
えなければならないので高い機械強度、焼成中の寸法安
定性、通常のコンクリートのような補強剤を受は入れる
性質、高い耐酸化性および電解浴および金属に対する耐
食性を有しなげればならない。

この充填操作は、普通「ライニングペースト」または「
プラスクイング（ｂｒａｓｑｕｉｎｇ ）ペースト−す
なわち熱い間に配置されて突き固められるピッチおよび
コークスをベースとする混合物を用いて行われるために
、「ライニング」または「プラスクイング」としても知
られる。

この「ライニング」の製造で取られる注意および使用さ
れる材料の品質は、電解槽の寿命を非常に大きく決定す
る。

何となれば、不完全なまたは裂開した接合部を介して金
属および溶融氷晶石が浸透すると、短時間の後に電解槽
を使用出来な（なるからである。

本発明の課題を形成する方法は、ライニング操作に対し
て、非炭素質結合剤および少なくとも一部が炭素質材料
により構成される骨材からなる材料を使用することに基
いている。

現在まで、工業用用途には余りにも高価である窒化硼素
のような特殊の材料を除いて、炭素質材料のみしか電解
液および液体アルミニウムと接触して使用出来ないと考
えられて来た。

驚くべきことに、完全には炭素質でないライニング生成
物、特に、水圧または化学的硬化セメントおよび、すべ
てまたは一部が炭素質物質から構成される原料（一般に
骨材として知られる）たとえば無煙炭、使用済みアノー
ドまたはカソードまたは、たとえば未使用電解槽の解体
から回収される材料からなるコンクリートを使用出来る
ことが新たに見い出された。

骨材中の炭素質物質の割合は、所望の特性を得るために
は少なくとも５％でなければならないことが観察された
。

コンクリートがもたらされる温度およびその気孔率を出
来るだけ低くすることの必要性にかんがみて、コンクリ
ートの形成には、低い水保持力を有するセメント、すな
わち実際には、低いＣａＯ含量のセメントを使用するの
が好ましい。

このＣａＯは耐火性の低下および水保持性に大きく寄与
するからである。

特に、フランス国特許第２３５９０９０号明細書（５ｏ
ｃｉｅｔｅ Ｅｕｒｏｐｅｅｎｎｅ ｄｅ Ｐｒｏｄｕ
ｉｔｓＲｅｆｒａｃｔａｉｒｅｓ ）の課題を形成する
化学的硬化セントが優れて適当である。

このセメントは、アルミン酸−カルシウムおよびアルミ
ン酸二カルシウムをぺｒスとするセメントの中から選ば
れるアルミナセメントの２５〜３０重量％、０．０１〜
０．１マイクロメータのガラス質シリカ粒子の３５〜４
５重量％および１〜１００マイクロメータの不活性骨材
粒子の混合物により特徴づけられる。

さらに、このセメントは１５％未満、１０％未満のＣａ
Ｏを含有する。

石灰含量が低い他の種類のセメントも本発明を実施する
のに適当である。

前述したように、骨材は一部または全部が炭素質物質か
らなることが出来る。

非炭素質部分は、好ましくは、電解槽の種類に適当な熱
伝導度、比較的低い電導度、および液体アルミニウムお
よび溶融電解液たとえばブラックコランダムまたはシリ
コ−アルミナ生成物に対して適当な抵抗性を有する耐火
物の中から選ぶことが出来る。

この種のコンクリートは、電解槽構造体に振動突き固め
または注入の通常の方法により操作することが出来るが
、しかし、まず、形成させるべきライニングに適合した
形状および寸法を有するあるブロックを形成し、ブロッ
クを加熱して硬化させ、水の大部分を追い出し、次いで
その硬化ブロックを電解槽に配置して通常のモルタル仕
上げ方式で仕上げるのがしばしば好ましい。

ブロック形成に際して乾燥組成物に添加させる水の量は
乾燥物の１０％を超えない、好ましくは６％を超えない
量である。

一般に硬化コンクリートの製造に過剰の水を用いると硬
化後、水の蒸発によって多孔構造を与える傾向がある。

生成ライニング中に融解アルミニウムまたは電解浴の浸
透を防ぐためには気孔の形成を抑制する必要がある。

下記の例により本発明の実施態様を説明する。

例１ 上記フランス国特許第２３５９０９０号明細書による低
石灰含量の硬化セメント１５％および下記の粒度分布を
有する粒子状のか焼無煙炭８５％からなるコンクリート
、 ２〜４ｍｍ ４１％ 約２ｍｍ １６％ ０．５〜１ｍｍ １３％ ０．５ｍｍ ３０％ に、乾燥組成物１トン当り６０１の水を添加した。

使用した低石灰硬化セメントの組成は下記の通りである
。

アルミナセメント ２８％ ガラス質シリカ ３６％ か焼アルミナ ３６％ アルミナセメントの組成はＡｌ２０５７１．５％、Ｃａ
０２７．７４％残余はＳｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、ＭｇＯ１
Ｎａ２０ である。

アルミニウム製造用の電解槽の壁および傾斜面をライニ
ングするためのあるブロックを、このコンクリートから
つくった。

これらのブロックは、不等辺四辺形断面の角柱形を有し
、単位重量は２００ ｋｇであり、２つの取り扱いフッ
クを有した。

このフックは後でブロートーチを用いて切断される。

４５０℃で焼成後、下記特性が測定された：体積質量
１．７７−１．７９ 耐粉砕性 ５０００〜６０００ｄａＮ／ｃｒ７Ｌ
気孔率 ３．５〜７％ ２０〜１０００ ４．３・１０−６ ℃の熱膨張係数 化学組成、重量 基準 Ａｌ２Ｏ３１７，６％ ５ｉｎ２ ９．４％ Ｃａ０ ２．７％ Ｎａ２Ｏ１，１％ Ｆｅ２Ｏ３０，７％ Ｃ−６３，６％ 水 ５％以下 ９５０℃で焼成後、下記測定値が得られた：体積質量
１．６８ 耐粉砕性 ３５００ ｄａＮ ／ｃｒＡ電気
伝導度 測定出来ず（実際には０）４００℃の
熱伝導度 λ−２，５〜３（通常のライ（Ｋｃａ１／ｍ
、ｈ０℃）ニングヘーストに対すルλ−３，１と比較） ブロックを電解槽に置き、コークスおよびピッチをベー
スとする通常のライニングを詰めた。

節約された時間は・、熱ライニングペーストを突き固め
ることにより行われる通常のライニング操作に比較して
約３０％であった。

数ケ月の操作後、このようにしてつ（られた電解槽は破
壊の徴候を示さなかった。

本発明の課題を形成する方法は、アルミニウムの電解製
造用の電解槽のライニングに適用されるが、しかし、任
意の種類の電気冶金炉に同様に適用することが出来る。

例２ 例１記載の硬化セメント １５％ブラッ
ク コランダム（０，５〜２ｍｍ） １５％か焼無
煙炭 ７０％からなる非炭
素質骨材を含むコンクリート組成物を使用して、例１の
方法を実施して同様の効果を得ｔも ブラックコランダ
ムは純ボーキサイトをアーク電気炉中で溶融して製造し
たもので、Ａｌ２Ｏ３＋５ｉＯ２９０〜９２％、および
Ｆｅ２Ｏ３、ＴｉＯ２を含む。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶融氷晶石に溶解されたアルミナの電解によりアル
   ミニウムを製造するための電解槽にライニングを施す方
   法であって、 （ａ） 硬化後低い水保持性および低い気孔率を有す
   る硬化セメントを結合剤として使用すること、（ｂ）
   全部または少なくとも一部が炭素質生成物により構成
   される骨材を上記セメントに添加すること、 （ｅ） 乾燥組成物の１０％を超えない量の水を添加
   すること、 （ｄ） このようにして得られたコンクリートを使用
   に供すること を特徴とする上記方法。 ２ 電解槽を現場でライニング処理する、上記第１項に
   記載の方法。 ３ 得られたコンクリートをまずブロック形成用型に入
   れ、型から取り出した後並置および（または）積層によ
   り炉ライニングを行なう、上記第１項に記載の方法。 ４ ブロックを型から取り出し後、少なくとも１２０℃
   の温度で焼成する、上記第３項に記載の方法。 ５ 焼成温度が４００℃以上である上記第４項に記載の
   方法。 ６ セメントが１５％未満の石灰含量を有する、上記第
   １項に記載の方法。 ７ 骨材が少なくとも５％の炭素質生成物を含む、上記
   第１項に記載の方法。 ８ 骨材の炭素質部分が無煙炭である、上記第７項に記
   載の方法。