RU1836496C

RU1836496C - Cold tamping hearth mass

Info

Publication number: RU1836496C
Application number: SU5041650A
Authority: RU
Inventors: Галина Дмитриевна Вергазова; Геннадий Абдуллович Сиразутдинов; Владимир Иванович Заливной
Original assignee: Саянский алюминиевый завод
Priority date: 1992-02-21
Filing date: 1992-02-21
Publication date: 1993-08-23

Abstract

Использование: изобретение относитс к получению алюмини электролизом, в частности к производству футеровочных набивных масс дл заполнени швов между углеродными блоками при сборке алюминиевых электролизеров. Сущность изобретени : подова холоднонабивна масса содержит 13-15мас.% жидкого углеродного св зующего и 85-87% углеродного наполнител - термоантрацита со следующими характеристиками: содержани фюзиноли- тов не менее 50%, истинна плотность, 1700-1800 кг/м3. микротвердость 200-250 кг/мм . 1 з.п. ф-лы, 2 табл.Usage: the invention relates to the production of aluminum by electrolysis, in particular, to the production of lining packing materials for filling joints between carbon blocks during the assembly of aluminum electrolytic cells. SUMMARY OF THE INVENTION: The hearth cold-packed mass contains 13-15 wt.% Liquid carbon binder and 85-87% carbon filler - thermoanthracite with the following characteristics: fusinolite content of at least 50%, true density, 1700-1800 kg / m3. microhardness 200-250 kg / mm. 1 s.p. crystals, 2 tab.

Description

Изобретение относитс к получению алюмини электролизом, в частности к производству футеровочных набивных масс дл заполнени швов между углеродными блоками при сборке алюминиевых электролизеров и электролизеров дл производства других цветных металлов.The invention relates to the production of aluminum by electrolysis, in particular the production of lining packing materials for filling joints between carbon blocks in the assembly of aluminum electrolytic cells and electrolytic cells for the production of other non-ferrous metals.

В предлагаемом изобретении используетс в качестве наполнител подовой массы изотропного термоантрацита фюзинитово- го литотипа.In the present invention, it is used as a filler of the bottom mass of an isotropic thermoanthracite of a fusinite lithotype.

Термоантрацит Листв нского месторождени с высоким содержанием фюзини- та и его компонентов (50-80%) вл етс наиболее приемлемым дл этих целей наполнителем . При этом оптимальный результат достигаетс при использовании термоантрацита с истинной плотностью 1700-1750 кг/м , отражательной способностью , RA - 15-20% и микротвердостью 200- кг/мм3. Высокое содержаниеThermoanthracite of the Listvy deposit with a high content of fusinite and its components (50-80%) is the most suitable filler for these purposes. In this case, the optimal result is achieved using thermoanthracite with a true density of 1700-1750 kg / m, a reflectivity of RA of 15-20% and a microhardness of 200 kg / mm3. High content

фюзинитового литотипа (50%) обеспечивает изотропность свойств термоантрацита в массе. Зернистость и однородна штрихова структура фюзинитового термоантрацита определ ет низкую истинную плотность за счет высокой внутричастичной пористости и высокую адсорбционную способность шихты наполнител . Структура фюзиноли- тотипа и форма зерна термоантрацита фракции (-15+ 0,5) мм обеспечивают преобладание пластических свойств шихте наполнител над упругими (Крел. Ку.р.). что снижает эффект упругого последстви массы-усадки - после ее уплотнени и обжига. Термоантрациты с содержанием менее 50% фюзинитов характеризуютс анизотропной структурой и всеми свойствами, присущими витринитовым антрацитам как в прототипе, а именно: высокой истинной плотностью 1800 кг/м3, низкой отражательной способностью - 5-7% и микротвердостью 180-200 кг/мм2.fusinite lithotype (50%) provides isotropic properties of thermoanthracite in the mass. The granularity and uniform dashed structure of fusinite thermoanthracite determines a low true density due to the high intraparticle porosity and high adsorption capacity of the filler charge. The structure of the fusinolithotype and the grain shape of the thermoanthracite fraction (-15 + 0.5) mm ensure the predominance of the plastic properties of the filler charge over the elastic (Krel. Ku.r.). which reduces the effect of the elastic effect of the mass-shrinkage after compaction and firing. Thermoanthracites with a content of less than 50% fusinites are characterized by an anisotropic structure and all the properties inherent in vitrinite anthracites as in the prototype, namely: high true density 1800 kg / m3, low reflectivity 5-7% and microhardness 180-200 kg / mm2.

0000

ы оs about

44

ю оu o

WW

Углеродный наполнитель смешивают с жидким углеродным св зующим. В качестве жидкого св зующего можно использовать каменноугольный пластифицированный пек (ТУ 14-7-81-85) или смесь каменноугольного пека марки В (ГОСТ 10200-83) с поглотительным маслом (ТУ 14-107-148-87), а также смесь нефт ного пека с растворителем,The carbon filler is mixed with a liquid carbon binder. As a liquid binder, you can use plasticized tar pitch (TU 14-7-81-85) or a mixture of grade B tar pitch (GOST 10200-83) with absorption oil (TU 14-107-148-87), as well as a mixture of oil pitch with solvent

Соде рж§н ие /на пол н ител соста в л ет 85-87 мае.%. При «удержании термоантра- цита менее В5% масса плЪхо уплотн етс в швах подины, в процессе обжига происходит большой угар массы за счет избытка св зующего, что приводит к пористости и дефектности швов. При содержании термо- антрацита более 87 мас.% не уплотн етс в швах из-за недостатка св зующего и отсутстви св зи между частицами наполнител . При этом снижаетс плотность массы, прочность и стойкость к воздействию криолит- глиноземного расплава.Content on a full-time basis is May 85-87.%. With the retention of thermoanthracite of less than B5%, the mass of plxo is compacted in the seams of the hearth, during firing, a large waste of mass occurs due to excess binder, which leads to porosity and defectiveness of the seams. When the content of thermo-anthracite is more than 87% by weight, it is not compacted in the joints due to the lack of binder and the absence of bonding between the filler particles. In this case, the mass density, strength and resistance to the effects of cryolite-alumina melt are reduced.

При смешивании предлагаемого наполнител со св зующим в результате высокой внутричастичной пористости термоантрацита и процесЬов адсорбции происходит равномерное тонкослойное распределение св зующего в среде наполнител . При нагреве эти процессы усиливаютс и при обжиге происходит коксование св зующего в порах термоантрацита, вызывающее пла- стические деформации и увеличение объема массы в целом.When mixing the proposed filler with a binder as a result of the high intraparticle porosity of thermoanthracite and adsorption processes, a uniform thin-layer distribution of the binder in the filler medium occurs. When heated, these processes are enhanced and during firing, coking of the thermoanthracite binder in the pores occurs, causing plastic deformations and an increase in the mass volume as a whole.

П р и м е р 1. Дл приготовлени массы используют фюзинитовый термоантрацит (ТУ 48-4804-17-90) фракции (-15 + 4) мм, (-4 + 0) мм и (-0,5 + 0) мм. Шихту готов т таким образом, чтобы удельна поверхность шихты составл ла 150 м2/кг. Свойства термоантрацита приведены втабл, 1.PRI me R 1. For the preparation of the mass using fusinite thermoanthracite (TU 48-4804-17-90) fractions (-15 + 4) mm, (-4 + 0) mm and (-0.5 + 0) mm . The mixture is prepared so that the specific surface of the mixture is 150 m2 / kg. The properties of thermoanthracite are given in Table 1.

В качестве св зующего используют композиционное св зующее, представл ющее собой смесь каменноугольного пека марки В (ГОСТ 10200-83) и поглотительного масла (ТУ 14-107-148-87), свойства св зующего: динамическа в зкость (при 30°С) - 400 МЛа с, выход коксового остатка - 38%.As a binder, a composite binder is used, which is a mixture of brand B coal tar pitch (GOST 10200-83) and absorption oil (TU 14-107-148-87), the properties of the binder: dynamic viscosity (at 30 ° C) - 400 MLa s, the yield of coke residue is 38%.

Массу готов т из 85% шихты наполнител и 15% композиционного св зующего (табл. 1). Приготовление массы ведут следующим образом: в необогреваемую лабора- торную смесильную машину емкостью 3 л загружают шихту наполнител , перемешивают без подогрева в течение 10 минут, затем добавл ют св зующее с температурой 80°С и перемешивают в течение 35 минут без подогрева.The mass is prepared from 85% of a filler charge and 15% of a composite binder (Table 1). The mass is prepared as follows: a filler charge is loaded into a 3-liter unheated laboratory mixing machine, mixed without heating for 10 minutes, then a binder with a temperature of 80 ° C is added and mixed for 35 minutes without heating.

После смешивани масса готова к употреблению . Испытани массы провод т в соответствии с ТУ 48-0132-06-89. От приготовленной массы берут навески по 200 г, помещают вAfter mixing, the mass is ready to eat. Mass tests are carried out in accordance with TU 48-0132-06-89. 200 g of weighed mass are taken, placed in

пресс-форму. Температура пресс-формы комнатна . Давление прессовани (19,6 ± 2,0) МПа в течение 120 ± 5 с. Получают заготовки диаметром 60 мм, их замер ют, взвешивают .mold. Mold temperature indoor. Pressing pressure (19.6 ± 2.0) MPa for 120 ± 5 s. Workpieces with a diameter of 60 mm are obtained, they are measured and weighed.

Термообработку заготовок провод т путем обжига до 950°С со скоростью подъема температуры 100°С/ч, выдержкой при конечной температуре в течение 3-х ч.Heat treatment of the billets is carried out by firing to 950 ° C at a rate of temperature rise of 100 ° C / h, holding at a final temperature for 3 hours.

Обожженные образцы взвешивают, замер ют м испытывают на механическую прочность (ГОСТ 23775-79). Объемна плотность и усадка рассчитываетс по результатам обмера и взвешивани образцов.Calcined samples are weighed, measured and tested for mechanical strength (GOST 23775-79). Bulk density and shrinkage are calculated from the measurement and weighing of the samples.

Стойкость к воздействию криолит-глиноземного расплава определ етс на обож женных образцах по известной методике. Сущность метода заключаетс в определении относительного удлинени образца в процессе электролиза расплава следующего состава (алюминий, криолит, глинозем, натрий фтористый).Resistance to cryolite-alumina melt is determined on calcined samples by a known method. The essence of the method is to determine the relative elongation of the sample during the electrolysis of a melt of the following composition (aluminum, cryolite, alumina, sodium fluoride).

Свойства масс в обожженном состо нии приведены в табл. 2,The properties of the masses in the calcined state are given in table. 2

П р и м е р 2. Как в примере 1. Отличие в том, что: в качестве наполнител используют шихту термоантрацита с внешней удельной поверхностью 100 м /кг,1 массу готов т мз 86% шихты термоантрацита и 14% каменноугольного композиционного св зующего .PRI me R 2. As in example 1. The difference is that: as a filler using a mixture of thermoanthracite with an external specific surface of 100 m / kg, 1 mass is prepared with 86% of the mixture of thermoanthracite and 14% of coal composite binder .

П р и м е р 3. Как в примере 1, Отличие в том, что массу готов т из 87% шихты термоантрацита и 13% каменноугольного композиционного св зующего.Example 3. As in example 1, the difference is that the mass is prepared from 87% of the mixture of thermoanthracite and 13% of the coal composite binder.

П р им е р 4. Как в примере 2. Отличие в том, что в качестве св зующего используют нефт ную композицию, состо щую из нефт ного крекингового пека с температурой разм гчени 92°С, выходом летучих веществ 70,5% и смолы пиролиза бензина с условной в зкостью при 50°С - 4,1 с.Example 4. As in example 2. The difference is that an oil composition is used as a binder, consisting of oil cracking pitch with a softening temperature of 92 ° C, a yield of volatile substances of 70.5% and resin gasoline pyrolysis with a conditional viscosity at 50 ° С - 4.1 s.

П р и м е р 5. Как в примере 1. Отличие втом, что в качестве наполнител используют шихту термоантрацита с внешней удельной поверхностью 130 м2/кг; массу готов т из 86,5% шихты термоантрацита и 13,5% каменноугольного композиционного св зующего .PRI me R 5. As in example 1. The difference is that as the filler they use a mixture of thermoanthracite with an external specific surface of 130 m2 / kg; the mass is prepared from 86.5% of a mixture of thermoanthracite and 13.5% of a coal composite binder.

П р и м е р 6 (на запредельное содержание компонентов массы). Как в примере 1. Отличие, в том, что массу готов т из 84% шихты наполнител и 16% композиционного каменноугольного св зующего.PRI me R 6 (on the transcendental content of the components of the mass). As in Example 1. The difference is that the mass is prepared from 84% of the charge mixture of the filler and 16% of the composite coal binder.

Приме р.7 (на запредельное содержание компонентов массы). Как в примере 1. Отличие в том, что массу готов т из 88% шихты наполнител и 12% композиционного каменноугольного св зующего.Example p. 7 (on the transcendental content of mass components). As in example 1. The difference is that the mass is prepared from 88% of the charge mixture of the filler and 12% of the composite coal binder.

Примерв (на запредельные свойства наполнител ). Как в примере 1. Отличие в том, что в качестве наполнител массы используют витринитовый термоантрацит (ГОСТ 4794-75) со следующими свойствами: истинна плотность - 1810 кг/м3; отражательна способность, RA - 7%; микротвердость - 182 кг/мм2. Массу готов т из 86% шихты наполнител и 14% каменно-уголь- ного композиционного св зующего.Example (on the transcendental properties of the filler). As in example 1. The difference is that vitrinite thermoanthracite (GOST 4794-75) with the following properties is used as the filler mass: true density - 1810 kg / m3; reflectivity, RA - 7%; microhardness - 182 kg / mm2. The mass is prepared from 86% of the charge of the filler and 14% of the coal-coal composite binder.

П р и м е р 9 (по прототипу). Дл приготовлени углеродсодержащей массы используют в качестве наполнител смесь термоантрацита фракции (-4 + 0) мм Донецкого месторождени (ГОСТ 4794-54), искус- ственного графита фракции (-0,5 + 0) мм (ГОСТ 4226-71), каменноугольного кокса (- 0,5 + 0) мм (ГОСТ 3310-71). Максимальный размер фракции наполнител 4 мм.PRI me R 9 (prototype). To prepare the carbon-containing mass, a mixture of thermoanthracite fraction (-4 + 0) mm of the Donetsk deposit (GOST 4794-54), artificial graphite fraction (-0.5 + 0) mm (GOST 4226-71), coal coke is used as filler (- 0.5 + 0) mm (GOST 3310-71). The maximum size of the filler fraction is 4 mm.

Гранулометрический состав шихты на- полнител : Размер фракций,Granulometric composition of the charge filler: Size of fractions,

мм-4+1,25-1,25 + 0.071-0,071mm-4 + 1.25-1.25 + 0.071-0.071

СодержаниеContent

фракций, % 264925fractions,% 264925

В качестве св зующего используют каменноугольный пластифицированный пек (ТУ 14-7-81-86).As a binder, plasticized tar pitch is used (TU 14-7-81-86).

Свойства св зующего:Binder Properties:

Условна в зкость при 50°С 15Conditional viscosity at 50 ° С 15

Коксовый остаток, %34Coke residue,% 34

Массу готов т в гтромышленных услови х из 87% наполнител указанного гранулометрического состава и 13% пластифицированного св зующего.The mass is prepared under industrial conditions from 87% filler of the specified particle size distribution and 13% plasticized binder.

Приготовление массы ведут следующим образом: в подогреваемый смеситель емкостью 2000 л загружают шихту наполнител и перемешивают в течение 15 мин, затем добавл ют св зующее с -температурой 80°С и перемешивают в течение 45 мин. Полученна охлажденна масса готова к употреблению .The mass is prepared as follows: a filler charge is loaded into a heated mixer with a capacity of 2000 l and mixed for 15 minutes, then a binder with a temperature of 80 ° C is added and mixed for 45 minutes. The resulting refrigerated mass is ready for use.

Испытание массы провод т в еоответст- вии с ТУ 48-12-57-89 Масса подова холод- нонабивна дл алюминиевых электролизеров, от приготовленной массы берут навески по 200 г, помещают в пресс- форму и уплотн ют при комнатной темпера- туре под давлением (19,6 ±2)МПавтечение 120 ± 5с. Получают заготовки диаметром 60 мм, которые замер ют, взвешивают.The mass test is carried out in accordance with TU 48-12-57-89. The hearth mass is cold-compacted for aluminum electrolysis cells; 200 g weighed samples are taken from the prepared mass, placed in a mold and compacted at room temperature under pressure (19.6 ± 2) MP for 120 ± 5 s. 60 mm diameter preforms are obtained, which are measured and weighed.

Термообработку заготовок производ т путем обжига до 950°С со скоростью подь- ема температуры 100°С/ч и выдержкой при конечной температуре в течение 3-х ч.Heat treatment of billets is carried out by roasting to 950 ° C with a rate of temperature rise of 100 ° C / h and holding at a final temperature for 3 hours.

Обожженные образцы взвешивают, замер ют рассчитывают объемную плотность,Calcined samples are weighed, bulk density is calculated,

усадку. Испытани на механическую прочность провод т по ГОСТ 23775-79. Стойкость к воздействию криолит-глиноземного расплава - по ТУ 48-12-21-85.shrinkage. Mechanical strength tests are carried out in accordance with GOST 23775-79. Resistance to cryolite-alumina melt - according to TU 48-12-21-85.

Свойства массы в необожженном и обожженном состо нии приведены в табл. 2.The properties of the mass in the unfired and fired state are given in table. 2.

Данные табл. 2 показывают, что использование предлагаемой массы позвол ет повысить качество межблочных швов за счет расширени массы в швах при обжиге подины до 3,8%, что повышает монолитность подины и эксплуатационную стойкость в сравнении с прототипом. Применение термоантрацита с содержанием фюзинолитов более 50% позвол ет обеспечить расширение массы на его основе при обжиге и повысить ее стойкость к воздействию криолит-глиноземного расплава (Кс) до 0,70%. Одновременно улучшаютс прочностные свойства шва и снижаетс пористость .The data table. 2 show that the use of the proposed mass improves the quality of inter-block seams by expanding the mass in the seams during firing of the hearth up to 3.8%, which increases the solidity of the hearth and operational stability in comparison with the prototype. The use of thermoanthracite with a fusinolite content of more than 50% allows one to expand the mass on its basis during firing and increase its resistance to cryolite-alumina melt (Ks) to 0.70%. At the same time, the strength properties of the weld are improved and the porosity is reduced.

Выход за за вл емые пределы по свойствам термоантрацита (пример 8) неюбеспе- чивает достижени поставленной цели. В этом случае показатели качества массы наход тс на уровне известной массы.Going beyond the stated limits on the properties of thermoanthracite (Example 8) does not make it possible to achieve the set goal. In this case, the quality indicators of the mass are at the level of the known mass.

Выход за за вл емые пределы по содержанию компонентов (примеры 6, 7) также не обеспечивают монолитности и стойкости массы. Недостаток св зующего (пример 7) приводит к получению сухой массы с низкой уплотн емостью, что отражаетс в дальнейшем на свойствах в обожженном состо нии. Избыток св зующего (пример 6) приводит к получению жирной массы. При уплотнении такой массы происходит образование толстых прослоек св зующего , которые при обжиге привод т к усадке, а также повышению пористости, что отражаетс на стойкости массы к криолит- глиноземному расплаву, наблюдаетс его повышенна фильтраци .Going beyond the stated limits in the content of components (examples 6, 7) also does not provide solidity and stability of the mass. The lack of a binder (Example 7) results in a dry mass with a low compaction, which is subsequently reflected in the properties in the calcined state. Excess binder (Example 6) results in a greasy mass. When this mass is compacted, thick binder layers form, which upon firing lead to shrinkage, as well as an increase in porosity, which affects the resistance of the mass to cryolite-alumina melt, its increased filtration is observed.

Изобретение применимо при изготовлении футеровочной набивной массы дл заполнени швов между углеродными блоками при сборке алюминиевых электролизеров и позвол ет повысить качество межблочных швов и как следствие повысить срок службы электролизеров.The invention is applicable in the manufacture of a lining packing material for filling joints between carbon blocks during the assembly of aluminum electrolysis cells and allows to improve the quality of inter-block joints and, as a result, to increase the service life of electrolytic cells.

Claims

1. Cold-packed hearth mass comprising a liquid carbon binder and a carbon filler, characterized in that it contains 13-15 wt.% Liquid carbon binder and 85-87% carbon filler - thermoanthracite - with the following characteristics:

Fusinolite content

not less than% 50 True density, kg / m 1700-1800

Microhardness, kg / mm2200-250

2, The mass according to claim 1, with the fact that it contains thermoanthracite with a maximum grain size of 15 mm and a specific surface of 100-150 m2 / kg.

T blitz 1

Table