PL122573B1 - Lining mixture for electrometallurgical furnaces - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest masa do wytwa¬ rzania okladzin pieców elektrometalurgicznych, a zwlaszcza elektrolizerów do wytwarzania alumi¬ nium przez elektrolize tlenku glinu rozpuszczone¬ go w stopionym kryolicie.Elektrolizer do wytwarzania aluminium stano¬ wi obecnie metalowy zbiornik o dlugosci siega¬ jacej zazwyczaj 5—8 metrów i szerokosci 2—4 metrów. Dno zbiornika wyklada sie najpierw na grubosc okolo 18—42 cm materialami ogniotrwa¬ lymi izolujacymi go termicznie i elektrycznie, od¬ pornymi na ewentualne przenikanie aluminium i zwiazków fluorowych.Nastepnie rozmieszcza sie bloki katodowe, któ¬ rych zespól stanowi katode elektrolizera i które znajduja sie w bezposrednim kontakcie z war¬ stwa cieklego glinu wytworzonego w elektrolize- rze. Na koniec wykonuje sie polaczenia pomie¬ dzy blokami katodowymi i wreszcie wykladanie boczne elektrolizera, tzn. wypelnianie przestrzeni pomiedzy bocznymi seiankaimi zbiornika i blokami katodowymi materialem odpornym na chemiczne dzialanie glinu i kapieli fluorkowej w tempera¬ turze bliskiej 1000°C.Okladzina taka winna posiadac takze pewne inne cechy charakterystyczne, a zwlaszcza dobra odpornosc mechaniczna, gdyz ulega ona silnym naprezeniom, trwale wymiary w stosunku do zbiornika, mozliwosc przylaczenia armatury jak w 10 15 20 25 klasycznym betonie dobra odpornosc na utlenia¬ nie i erozje spowodowana kapiela elektrolityczna i metalem.Wykladanie zwane jest takze wyprawianiem, gdyz najczesciej prowadzi sie je za pomoca masy wykladzinowej, tzn. mieszaniny na bazie smoly i koksu, która umieszcza sie na goraco i zagesz¬ cza.Starannosc wykonania wyprawiania i jakosc u- zytyeh produktów okreslaja w znacznej mierze czas zycia elektrolizera. Przenikanie stopionego metalu i kryolitu przez niedoskonale lub nieszczel¬ ne polaczenie moga powodowac skrócenie czasu pracy urzadzenia.Dotychczas uwazano, ze tylko produkty weglowe moga byc stosowane do kontaktowania sie z elek¬ trolitem i cieklym aluminium, z wyjatkiem pro¬ duktów specjalnych takich jak azotek boru, któ¬ rego bardzo wysoka cena nie pozwala na zastoso¬ wanie przemyslowe.Nieoczekiwanie stwierdzono, ze mozliwe jest za¬ stosowanie produktów okladzinowych nie calko¬ wicie weglowych, a zwlaszcza betonów skladaja¬ cych sie z cementu hydraulicznego lub chemicz¬ nego i z napelniacza zwanego ogólnie kruszywem.Sposób wedlug wynalazku polega na zastosowa¬ niu do operacji wyprawiania produktu skladaja¬ cego sie ze srodka wiazacego nie weglowego oraz kruszywa, którego calosc lub przynajmniej jedna 122 573122 573 frakcja stanowi produkt weglowy, taki jak antra¬ cyt, odpady anodowe lub katodowe, lub materia¬ ly regenerowane, pochodzace na przyklad, z de¬ montazu zuzytych elektrolizerow.Wedlug wynalazku masa do wykladania pieców elektrometalurgicznych, a zwlaszcza elektrolizerow do wytwarzania aluminium, przez elektrolize tlen¬ ku glinu rozpuszczonego w stopionym kryolicie zawiera spoiwo skladajace sie z cementu wiazal- nego o niewielkiej retencji wody i malej porowa¬ tosci otwartej po zwiazaniu, zlozone z 25—30% wagowych cementu glinowego, 35—401% wagowych krzemionki szklistej o wielkosci czastek 0,01—0,1 Y imtatowietra^ 35^-43% wagowych napelniacza obo- j^thefed i)< wiel©sii czastek 1—U 00 mikrometrów, ' ponizej 15%, korzystnie ponizej 10% wagowych tlenku wapniowego, nastepnie z kruszywa, którego cq najmniej 10%j sklada sie z produktu weglowe- ' *igo-« reszte -stanowi produkt nieweglowy oraz z wody, w ilosci nie przekraczajacej 101%, korzyst¬ nie 6% suchej masy.Biorac pod uwage temperature, do której o- grzewa sie betom, oraz koniecznosc mozliwie jak najnizszej porowatosci, korzystnie jest stosowac do okladzin cement o niskiej zawartosci CaO, któ¬ ry to czynnik jest w duzej mierze odpowiedzial¬ ny za obnizenie ogniotrwalosci i retencje wody.Jako pierwszy z wymienionych skladników, szczególnie odpowiedni jest cement wiazany che¬ micznie, opisany we francuskim opisie patentowym nr 2 359 090. Stanowi on mieszanine 25—30^/o wa¬ gowych cementu glinowego, takiego jak cement na bazie monoglinianu i dwuglinianu wapnia, 35— 40% wagowych szklistej krzemionki o czastkach 0,01 do 0,1 mikrometra i 351—46lVo obojetnego na¬ pelniacza o czastkach 1—-100 mikrometrów. Cement ten zawiera ponadto ponizej 15%, a nawet poni¬ zej 10% CaO.Inne typy cementów o niskiej zawartosci CaO równiez nadaja sie do stosowania w masie we¬ dlug wynalazku.Drugim skladnikiem stosowanym do masy we¬ dlug wynalazku jest kruszywo, które moze byc czesciowo lub w calosci materialem weglowym.Jako czesc nieweglowa moze zawierac produkty o- gniotrwale, korzystnie o przewodnictwie cieplnym przystosowanym do rodzaju elektrolizera, prze¬ wodnictwie elektrycznym stosunkowo niskim i do¬ brej odpornosci na ciekle aluminium i stopiony elektrolit, takie jak czarny korund lub produkty krzemowo-glinowe.Nakladanie takiej masy prowadzi sie metodami klasycznymi wibro-zageszczania, lub wylewania do form; jednakze czesto jest korzystniej wytworzyc najpierw bloki o formach i wymiarach przystoso¬ wanych do zalozonej okladziny, wysuszyc je dla spowodowania równoczesnie zwiazania i usuniecia wiekszej czesci wody, a nastepnie umiescic je w elektrolizerze i spoinowac znanym sposobem.Ponizsze przyklady ilustruja mase wedlug wy¬ nalazku i sposób jej stosowania.Przyklad I. Sporzadzono mase skladajaca sie z 15% cementu wiazalnego, o niskiej zawartosci CaO, wedlug wymienionego wyzej francuskiego o- pisu patentowego nr 2 359 090, i z 85% kalcyno- wanego antracytu w ziarnach o nastepujacym skladzie granulometrycznym: 2—4 mm pospólka 2 mm 0,5—1 mm 0,5 mm 41% 16% 13% 30% Dodano 60 1 wody na tone suchej mieszaniny. 10 Z betonu tego sporzadzono bloki do wyklada¬ nia scianek i boków elektrolizera do wytwarza¬ nia aluminium. Bloki mialy postac pryzmatyczna o sekcji trapezoidalnej o ciezarze jednostkowym rzedu 200 kg i byly wyposazone w dwa haki 15 transportowe, które nastefpnie odcieto palnikiem.Po wysuszeniu w temperaturze 450°C, zmierzo¬ no nastepujace wartosci: Gestosc: 2,77—1,79 Wytrzymalosc na zgniatanie: 5000—6000 daN/cm2 20 Porowatosc: 3,5—7% Wspólczynnik rozszerzalnosci cieplnej w przedzia¬ le temperatury 20^1000°C: 4,3-10« Sklad chemiczny wagowo: AI2O3 Si02 CaO Na20 Fe203 C woda 17,6% 9,4% 2,7% 1,1% 0,7% 63,6% <5% 30 Po wypalaniu w temperaturze 950°C zmierzono: gestosc: 1,68; wytrzymalosc na zgniatanie: 3500 daN/cm2; przewodnictwo elektryczne: nie mierzal¬ ne (praktycznie zerowe). Przewodnictwo cieplne w 35 temperaturze 400°C (kcal/m.h. °C) X: 2,5—3 porównaniu z X = 3,1 dla klasycznej masy okla¬ dzinowej). Bloki umieszczono w elektrolizerze, na¬ stepnie spoinowano masa okladzinowa sporzadzo¬ na z koksu i smoly. 40 W stosunku do klasycznego wyprawiania, prze¬ prowadzonego przez zageszczanie goracej masy o- kladziinowej, oszczednosc czasu wyniosla okolo 30%.Tak sporzadzony elektrolizer po wielu miesia- 45 cach pracy nie wykazal zadnych objawów uszko¬ dzenia.Masa wedlug wynalazku nadaje sie do wypra¬ wiania elektrolizerow do wytwarzania aluminium, lecz moze byc takze stosowana do wszystkich ty- 50 pów pieców elektrometalurgicznych.Zastrzezenia patentowe 58 1. Masa do wykladania pieców elektrometalur¬ gicznych a zwlaszcza elektrolizerow do wytwarza¬ nia aluminium przez elektrolize tlenku glinu roz¬ puszczonego w stopionym kryolicie, znamienna tym, ze zawiera spoiwo skladajace sie z cementu wia- 60 zalnego o niewielkiej retencji wody i malej poro¬ watosci otwartej po zwiazaniu, zlozone z 215—301% wagowych cementu glinowego, 35—40% wagowych krzemionki szklistej o wielkosci czastek 0,01—0,1 mikrometrów, 35—45% wagowych napelniacza o- M bojetnego o wielkosci czastek 1—(100 mikrometrów,5 122 573 6 V ponizej 15%, korzystnie ponizej 10% wagowych tlenku wapniowego, nastepnie z kruszywa, które¬ go co najmniej 10% sklada sie z produktu weglo¬ wego, reszite stanowi produkt nieweglowy oraz wo¬ dy w ilosci nie przekraczajacej 10%, korzystnie 6% suchej masy. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zawiera kruszywo, zawierajace jako maiterial we¬ glowy antracyt. 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze B zawiera kruszywo pochodzace, przynajmniej cze¬ sciowo, z rozbiórki pieców metalurgicznych. PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe 58 1. Masa do wykladania pieców elektrometalur¬ gicznych a zwlaszcza elektrolizerow do wytwarza¬ nia aluminium przez elektrolize tlenku glinu roz¬ puszczonego w stopionym kryolicie, znamienna tym, ze zawiera spoiwo skladajace sie z cementu wia- 60 zalnego o niewielkiej retencji wody i malej poro¬ watosci otwartej po zwiazaniu, zlozone z 215—301% wagowych cementu glinowego, 35—40% wagowych krzemionki szklistej o wielkosci czastek 0,01—0,1 mikrometrów, 35—45% wagowych napelniacza o- M bojetnego o wielkosci czastek 1—(100 mikrometrów,5 122 573 6 V ponizej 15%, korzystnie ponizej 10% wagowych tlenku wapniowego, nastepnie z kruszywa, które¬ go co najmniej 10% sklada sie z produktu weglo¬ wego, reszite stanowi produkt nieweglowy oraz wo¬ dy w ilosci nie przekraczajacej 10%, korzystnie 6% suchej masy.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zawiera kruszywo, zawierajace jako maiterial we¬ glowy antracyt.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze B zawiera kruszywo pochodzace, przynajmniej cze¬ sciowo, z rozbiórki pieców metalurgicznych. PL