RU2073749C1

RU2073749C1 - Method for production of electrode mass for aluminium electrolyzers

Info

Publication number: RU2073749C1
Application number: RU94015905A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Деревягин
Original assignee: АО о/т "Братский алюминиевый завод"
Priority date: 1994-04-28
Filing date: 1994-04-28
Publication date: 1997-02-20

Abstract

FIELD: electrolysis of aluminium. SUBSTANCE: clay-containing materials are added as difficulty fusible component and inhibitor of oxidation of carbon, quantity of said material being G≅ 0,5÷ 1,0 where P is porosity in volume %. Said clay-containing materials are preferably fed into melt binder before its mixing with coke mixture. EFFECT: improved efficiency. 2 cl, 3 tbl

Description

Изобретение относится к области электродного производства и может быть использовано для производства анодов алюминиевых электролизеров любых типов, подовой массы и подовых угольных блоков. The invention relates to the field of electrode production and can be used for the production of anodes of aluminum electrolyzers of any type, hearth mass and hearth coal blocks.

Известен способ изготовления электродов алюминиевых электролизеров, согласно которому при смещении коксовой шихты с расплавленным связующим в качестве ингибитора окисления углерода вводят борсодержащие неорганические добавки в количестве 0,2-0,5% от веса электродной массы [1]
Согласно другому известному изобретению, в электродную массу в качестве неорганической добавки вводят смесь борной кислоты и фтористого алюминия в соотношении от 0,15-0,35% до 0,95-0,75% друг к другу [2]
Добавление борной кислоты в электродную массу приводит к выделению бора в алюминии-сырце. Это ухудшает литейные свойства алюминия; повышается горячеломкость, шероховатость поверхности металла. Введение смеси борной кислоты и фтористого алюминия в электродную массу, помимо ухудшения литейных свойств алюминия, снижает механическую прочность электрода за счет снижения сил сцепления частиц углерода, вызванного присутствием частиц фторида алюминия. Наконец, наличие борной кислоты в углеродистом сырье приводит к выделению влаги в электроде и последующему ее разложению на кислород и водород при температуре электролиза, выгоранию углерода.A known method of manufacturing electrodes of aluminum electrolytic cells, according to which, when the coke charge with the molten binder is displaced, boron-containing inorganic additives in the amount of 0.2-0.5% by weight of the electrode mass are introduced as a carbon oxidation inhibitor [1]
According to another known invention, a mixture of boric acid and aluminum fluoride is introduced into the electrode mass as an inorganic additive in a ratio of 0.15-0.35% to 0.95-0.75% to each other [2]
The addition of boric acid to the electrode mass leads to the release of boron in the raw aluminum. This affects the casting properties of aluminum; increased heat resistance, roughness of the metal surface. The introduction of a mixture of boric acid and aluminum fluoride in the electrode mass, in addition to the deterioration of the casting properties of aluminum, reduces the mechanical strength of the electrode by reducing the adhesion forces of carbon particles caused by the presence of aluminum fluoride particles. Finally, the presence of boric acid in the carbonaceous feed leads to the release of moisture in the electrode and its subsequent decomposition into oxygen and hydrogen at the electrolysis temperature, and carbon burnout.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения алюминия, согласно которому, для изготовления анода применяется смесь угля и глинозема [3]
Смесь угля и глинозема не позволяет достичь высокой механической прочности изделия. Необходимо связующее для соединения части угля. Частицы глинозема являются в данном случае дополнительной примесью, препятствующей формированию плотной кристаллической структуры без присутствия связующего, содержащего неразложившиеся углеводороды с их последующим высокотемпературным крекингом. В результате, согласно известному, невозможно получить электродную массу или электрод, обладающий после обжига высокими электрическими (или диэлектрическими) свойствами, соответствующими условиям электролиза алюминия, без применения углеводородного связующего.The closest in technical essence and the achieved effect is a method of producing aluminum, according to which, for the manufacture of the anode, a mixture of coal and alumina is used [3]
A mixture of coal and alumina does not allow to achieve high mechanical strength of the product. A binder is needed to connect part of the coal. Alumina particles are in this case an additional impurity that prevents the formation of a dense crystalline structure without the presence of a binder containing undecomposed hydrocarbons with their subsequent high-temperature cracking. As a result, according to the known, it is impossible to obtain an electrode mass or an electrode having, after firing, high electrical (or dielectric) properties corresponding to aluminum electrolysis conditions, without the use of a hydrocarbon binder.

Многочисленные изобретения, согласно которым в состав шихты, имеющей кокс и связующее для приготовления электродной массы, вводят в качестве тугоплавкого компонента окись алюминия в определенных соотношениях с другими компонентами, не находят применения в промышленных масштабах, поскольку сложно подобрать точный состав из трех-четырех компонентов, имеющих столь различные физические и химические свойства даже у постоянного поставщика, чтобы получить электрод с высокими механическими и электрическими (или наоборот, с высоким электросопротивлением) свойствами. При изменении поставщика связующего или кокса происходят изменения свойств электродной массы, и выбранный состав шихты не обеспечивает ее качества. Numerous inventions, according to which alumina is introduced as a refractory component into a mixture having coke and a binder for preparing the electrode mass in certain proportions with other components, do not find application on an industrial scale, since it is difficult to choose the exact composition of three to four components, having such various physical and chemical properties even from a regular supplier to obtain an electrode with high mechanical and electrical (or vice versa, with high electric resistance) properties. When you change the supplier of the binder or coke, changes in the properties of the electrode mass occur, and the selected composition of the charge does not ensure its quality.

Известно, что определяющим параметром, характеризующим качество углеродсодержащего электрода, применяемого при электролизе алюминия, является пористость электрода после коксования. Именно пористость определяет газопроницаемость углеродсодержащего анода алюминиевого электролизера, его осыпаемость и разрушаемость в токе СО₂, механическую прочность и расход анодной массы. С другой стороны, величина пористости углеродистых подовых блоков, межблочных швов в катодных устройствах пропорциональна скорости диффузии (фильтрации) жидкого алюминия в подину, развитию трещиноватости футеровки, следовательно возрастают потери напряжения и снижается срок службы электролизера.It is known that the determining parameter characterizing the quality of the carbon-containing electrode used in the electrolysis of aluminum is the porosity of the electrode after coking. It is porosity that determines the gas permeability of the carbon-containing anode of an aluminum electrolyzer, its crumbling and destructibility in a stream of CO ₂ , mechanical strength and consumption of the anode mass. On the other hand, the porosity of carbon hearth blocks, interblock seams in cathode devices is proportional to the rate of diffusion (filtration) of liquid aluminum into the hearth, the development of lining fracture, therefore, voltage losses increase and the life of the cell decreases.

Поэтому снижение пористости готового электрода как предварительно обожженного, так и обжигаемого в процессе электролиза, позволит повысить технико-экономические и экологические показатели производства алюминия, такие как расход электродной массы и электроэнергии, производительность электролизера и срок его службы, качество получаемого алюминия, снижение выбросов вредных веществ в атмосферу. Therefore, a decrease in the porosity of the finished electrode, both pre-fired and fired during the electrolysis, will improve the technical, economic and environmental indicators of aluminum production, such as the consumption of electrode mass and electricity, the productivity of the electrolyzer and its service life, the quality of aluminum produced, and reduction of harmful substances in atmosphere.

Цель изобретения повышение производительности электролизера, срока его службы и качества получаемого алюминия, снижение расхода электродной массы, электроэнергии и выбросов вредных веществ. The purpose of the invention is to increase the productivity of the electrolyzer, its service life and the quality of the resulting aluminum, reducing the consumption of electrode mass, electricity and emissions of harmful substances.

Поставленная цель достигается тем, что в процессе изготовления электродной массы для алюминиевых электролизеров, включающем смешение коксовой шихты с расплавленным связующим, в качестве тугоплавкого компонента и ингибитора окисления углерода вводят глиноземсодержащие вещества в количестве, соответствующем G≅0,5-1,0 Р, где Р величина пористости (в объемных процентах) электрода, обожженного при температурах электролиза. This goal is achieved by the fact that in the process of manufacturing the electrode mass for aluminum electrolytic cells, including mixing a coke charge with a molten binder, alumina-containing substances in an amount corresponding to G≅0.5-1.0 R are introduced as a refractory component and an inhibitor of carbon oxidation, where P is the value of porosity (in volume percent) of the electrode calcined at electrolysis temperatures.

Глиноземсодержащие вещества предпочтительно вводить в расплавленное связующее перед смешением с коксовой шихтой. Alumina-containing substances are preferably introduced into the molten binder before mixing with the coke charge.

В результате коксования электродной массы образующиеся поры заполнены: в аноде газами коксования, смолистыми возгонами и анодными газами (продуктами электролиза), содержащими CO₂, CO, HF; в подине газами коксования и смолистыми возгонами связующего межблочных швов, жидким алюминием, фильтрующимся в поры и трещины. Пористость и трещиноватость подовых блоков, образующаяся при их изготовлении, приводит к адсорбции на угле влаги и кислорода атмосферы, а при электролизе (после участия угля в химических реакциях с кислородом и влагой) к фильтрации жидкого алюминия в подину.As a result of coking of the electrode mass, the resulting pores are filled: in the anode with coking gases, tarry sublimates and anode gases (electrolysis products) containing CO ₂ , CO, HF; in the hearth with coking gases and resinous sublimates of the binder of inter-unit joints, liquid aluminum, filtered into pores and cracks. The porosity and fracture of the hearth blocks formed during their manufacture leads to adsorption of atmospheric moisture and oxygen, and during electrolysis (after the participation of coal in chemical reactions with oxygen and moisture) to the filtration of liquid aluminum into the hearth.

Введение глинозема в шихту при изготовлении электродной массы в количестве не более величины 0,5-1,0 объема пор, образующихся при коксовании массы при температурах электролиза, приводит к заполнению пор частицами глинозема, вытеснению газовой фазы из электрода. В результате в аноде снижается содержание CO₂, CO, H₂, тем самым снижается окисляемость и осыпаемость анода, его электросопротивление, газосодержание токоподводящих штырей; снижается удельный расход анодной массы, выход угольной пены, а следовательно, возрастает производительность электролизера, снижается удельный расход электроэнергии, выбросы вредных веществ в атмосферу.The introduction of alumina into the charge in the manufacture of the electrode mass in an amount of not more than 0.5-1.0 pore volume generated during coking of the mass at electrolysis temperatures, leads to the filling of pores with alumina particles, displacement of the gas phase from the electrode. As a result, the content of CO ₂ , CO, H ₂ in the anode decreases, thereby oxidizing and crumbling of the anode, its electrical resistance, and gas content of current-carrying pins are reduced; the specific consumption of the anode mass decreases, the yield of coal foam, and therefore, the productivity of the cell increases, the specific consumption of electricity decreases, and emissions of harmful substances into the atmosphere.

Наличие глинозема в порах анода позволяет частично реализовывать в аноде регенерацию фтора по известной реакции: Al₂O₃+HF__→ AlF₃+H₂O, тем самым возвращать фтор в расплав.The presence of alumina in the pores of the anode allows partial implementation of fluorine regeneration in the anode according to the well-known reaction: Al ₂ O ₃ + HF__ → AlF ₃ + H ₂ O, thereby returning fluorine to the melt.

Таким образом, глинозем в аноде выступает не в роли тугоплавкого компонента (поскольку, как исходное сырье, хорошо растворяется в горячем электролите межполюсного зазора), а в роли ингибитора окисления углерода. Эта способность глинозема известна в литературе, однако нет данных о механизме ингибирования углерода глиноземом. Глинозем хорошо адсорбирует и задерживает смолистые возгоны, что улучшает сцепление его с кристаллической решеткой кокса и снижает потери углерода; уплотняется структура электрода за счет пиролитического углерода, выделяющегося при глубоком крекинге смолистых возгонов. Удержание смолистых в аноде позволяет также уменьшить их содержание в газоходных трактах, что повышает эффективность газоотсоса; снижаются выбросы вредных веществ в атмосферу. Thus, the alumina in the anode does not act as a refractory component (since, as a feedstock, it dissolves well in the hot electrolyte of the interpolar gap), but as a carbon oxidation inhibitor. This ability of alumina is known in the literature, but there is no data on the mechanism of carbon inhibition by alumina. Alumina adsorbs and retains tarry sublimates well, which improves its adhesion to the coke crystal lattice and reduces carbon loss; the electrode structure becomes denser due to pyrolytic carbon released during deep cracking of tarry sublimates. Holding resinous in the anode can also reduce their content in the gas ducts, which increases the efficiency of the gas pump; emissions of harmful substances into the atmosphere are reduced.

Присутствие глинозема в порах спеченного анода в условиях разложения смолистых возгонов и образования пиролитического углерода позволяет частично реализовать известную реакцию образования субокисла Al₂O. В неполяризованных системах эта реакция протекает при температуре не ниже 2500^oC по следующему механизму:
Al₂O₃+C__→ Al₂O+CO
В поляризованном аноде, в условиях высокотемпературного разложения углеводородов и образования (в первой стадии) субионов углерода, получение Al₂O может протекать по реакции
Al₂O₃+C⁺² __→ Al₂O⁺²+CO
Это требует значительно меньше энергии, следовательно, может протекать при более низких температурах. При возрастании температуры в аноде по мере приближения к его нижней рабочей границе, а также при анодных эффектах, реакция получения субокисла Al₂O⁺² в нижних слоях анода протекает с участием большего количества окиси алюминия, в том числе в подштыревой пробке, содержащей глинозем и имеющей еще более высокие температуры.The presence of alumina in the pores of the sintered anode under the conditions of decomposition of tarry sublimates and the formation of pyrolytic carbon allows us to partially implement the known reaction of the formation of Al ₂ O suboxid. In non-polarized systems, this reaction proceeds at a temperature of at least 2500 ^o C by the following mechanism:
Al ₂ O ₃ + C__ → Al ₂ O + CO
In a polarized anode, under conditions of high-temperature decomposition of hydrocarbons and the formation (in the first stage) of carbon subions, the production of Al ₂ O can proceed by reaction
Al ₂ O ₃ + C ⁺² __ → Al ₂ O ⁺² + CO
This requires significantly less energy, therefore, can flow at lower temperatures. With increasing temperature in the anode as it approaches its lower working boundary, as well as with anode effects, the reaction of producing Al ₂ O ⁺ ₂ suboxid in the lower layers of the anode proceeds with the participation of a greater amount of alumina, including in the pin plug containing alumina and having even higher temperatures.

Поступление поляризованного субокисла в электролит межполюсного зазора (МПЗ) также требует меньше энергии на растворение, что значительно снижает величину греющего напряжения. В электролите МПЗ, где под действием электрического поля и силы тока происходит разложение растворенных окислов и субокислов алюминия, электрохимический эквивалент Аl⁺ составляет 1,05, в то время как у иона Al⁺³ он составляет 0,335. Это означает, что у электролизера, имеющего в расплаве электролита субокись Al₂O, при пропускании одной и той же силы тока производительность в 3 раза выше (на количество полученного субокисла). Наконец, наличие Al⁺ улучшает электропроводность электролита, требует расхода угольного анода в 3 раза меньше обычного. Следовательно, чем больше глинозема содержится в аноде, тем больше вероятность увеличения производительности электролизера, снижения энергоемкости процесса электролиза и расхода анодной массы. Однако содержание глинозема в аноде ограничено необходимостью поддержания высоких значений электропроводности, механической прочности, снижения осыпаемости и окисляемости анода в токе CO₂.The arrival of a polarized suboxid in the electrolyte of the interpolar gap (MPZ) also requires less energy for dissolution, which significantly reduces the value of the heating voltage. In the MPZ electrolyte, where, under the influence of an electric field and current, decomposition of dissolved oxides and suboxides of aluminum occurs, the electrochemical equivalent of Al ⁺ is 1.05, while for Al ⁺³ it is 0.335. This means that in an electrolyzer having Al ₂ O suboxide in the electrolyte melt, when the same current is passed, the productivity is 3 times higher (by the amount of obtained suboxid). Finally, the presence of Al ⁺ improves the electrical conductivity of the electrolyte, requires a consumption of a carbon anode 3 times less than usual. Therefore, the more alumina is contained in the anode, the greater the likelihood of increasing the productivity of the electrolyzer, reducing the energy intensity of the electrolysis process and the consumption of the anode mass. However, the content of alumina in the anode is limited by the need to maintain high values of electrical conductivity, mechanical strength, reduce tearing and oxidizability of the anode in a stream of CO ₂ .

При изготовлении подовой электродной массы для заделки межблочных швов, при отсутствии расплава криолита глинозем в связующем выполняет функции тугоплавкого компонента, заполняющего поры при коксовании швов, вытесняющего газовую фазу и улавливающего смолистые возгоны связующего. Пропитка частиц глинозема смолистыми возгонами, аналогично аноду, повышает прочность и улучшает структуру скоксованных швов за счет дополнительного выделения пиролитического углерода. Кроме этого, благодаря свойству несмачивания глинозема алюминием, заполнение пор глиноземом препятствует фильтрации жидкого алюминия в поры межблочных швов. In the manufacture of a hearth electrode mass for sealing inter-unit seams, in the absence of cryolite melt, the alumina in the binder acts as a refractory component that fills the pores during coking of the seams, displacing the gas phase and trapping resinous sublimates of the binder. The impregnation of alumina particles with resinous sublimates, similarly to the anode, increases the strength and improves the structure of coked seams due to the additional release of pyrolytic carbon. In addition, due to the property of non-wetting of alumina with aluminum, the filling of pores with alumina prevents the filtration of liquid aluminum into the pores of interblock joints.

В результате все это повышает целостность подины, срок службы электролизера, качество получаемого алюминия. As a result, all this increases the integrity of the hearth, the life of the electrolyzer, and the quality of the resulting aluminum.

Содержание глинозема в электродной массе, превышающее объем пор, образующихся при коксовании электрода, нарушает его кристаллическую структуру, снижает механическую прочность. Недостаточное содержание глинозема снижает эффективность ингибирования, фильтрационной защиты. Введение глинозема в расплавленное связующее обусловлено лучшими условиями заполнения пор частицами глинозема и смачивания частиц кокса связующим. The alumina content in the electrode mass, exceeding the pore volume formed during coking of the electrode, violates its crystalline structure, reduces mechanical strength. The insufficient content of alumina reduces the effectiveness of inhibition, filtration protection. The introduction of alumina into the molten binder is due to better conditions for filling the pores with alumina particles and wetting the coke particles with a binder.

Пример 1 реализации способа. Example 1 of the implementation of the method.

Проводили лабораторные испытания. Готовили образцы анодной массы, состоящей из коксовой шихты одного и того же грансостава и каменноугольного пека в качестве связующего с содержанием связующего от 20 до 50% об. Образцы обжигали до 960^oC без доступа кислорода в течение 0,5 суток и определяли их пористость (свидетели). Затем в образцы анодной массы добавляли мелкодисперсный глинозем в количестве 0,5-1,0 объема пор соответствующего обожженного образца-свидетеля путем добавления в расплавленное связующее (опытные образцы). Результаты измерений параметров качества образцов опытных свидетелей отражены в таблице 1, где первый в каждой группе опытов образец-свидетель.Conducted laboratory tests. Samples were prepared of the anode mass, consisting of a coke charge of the same grain composition and coal tar pitch as a binder with a binder content of 20 to 50% vol. Samples were fired at 960 ^o C without oxygen for 0.5 days and their porosity was determined (witnesses). Then finely dispersed alumina was added to the samples of the anode mass in an amount of 0.5-1.0 pore volume of the corresponding calcined witness sample by adding to the molten binder (test samples). The results of measurements of the quality parameters of samples of experienced witnesses are shown in table 1, where the first in each group of experiments is a witness.

Как следует из данных таблицы 1, при добавлении глинозема в анодную массу в количестве, равном 0,5-1,0 объема пор скоксованного образца электрода, повышается механическая прочность, снижается разрушаемость и осыпаемость в токе СО₂, удельное электросопротивление. При этом пористость образца, содержащего глинозем, в 6-10 раз ниже пористости образца из анодной массы с тем же исходным количеством связующего. Для анодной массы предпочтительнее диапазон содержания глинозема в пределах 0,5-0,75 величины пористости образца.As follows from the data in table 1, when adding alumina to the anode mass in an amount equal to 0.5-1.0 pore volume of the coked sample of the electrode, the mechanical strength increases, the destructibility and crumble in the current of CO ₂ , the electrical resistivity decreases. In this case, the porosity of the sample containing alumina is 6-10 times lower than the porosity of the sample from the anode mass with the same initial amount of binder. For the anode mass, a range of alumina content in the range of 0.5-0.75 of the porosity of the sample is preferred.

Пример 2. Готовили образцы подовой массы, состоящей из коксовой шихты одного и того же грансостава с добавлением связующего в различных количествах. Производили набойку образцов межблочного шва, заливали сверху шва жидкий алюминий и поднимали температуру до 1000^oC без доступа воздуха с выдержкой в течение 3-х суток. Определяли пористость образцов швов-свидетелей, степень проникновения жидкого алюминия, уплотняемость, предел прочности на сжатие. Затем готовили образцы подовой массы с добавлением глинозема в связующее в количестве, равном объему пор образца, изготовленного из подовой массы с соответствующей долей связующего. Производили набойку образцов межблочного шва, заливали сверху шва жидкий алюминий, поднимали температуру до 900^oC и 1000^oC без доступа воздуха в течение 3-х суток и определяли аналогичные параметры. Исходные данные, осредненные результаты наблюдений, параметров качества опытных образцов швов и швов-свидетелей отражены в таблице 2, где первым в каждой группе опытов является образец-свидетель.Example 2. Prepared samples of the hearth mass, consisting of a coke charge of the same grain composition with the addition of a binder in various quantities. The interblock weld samples were tamped, liquid aluminum was poured on top of the weld, and the temperature was raised to 1000 ^° C without access of air with holding for 3 days. The porosity of the specimens of the weld joints-witnesses, the degree of penetration of liquid aluminum, compaction, ultimate tensile strength were determined. Then the hearth samples were prepared with the addition of alumina to the binder in an amount equal to the pore volume of the sample made from the hearth mass with the corresponding proportion of the binder. The interblock weld samples were tamped, liquid aluminum was poured on top of the weld, the temperature was raised to 900 ^° C and 1000 ^° C without air for 3 days, and similar parameters were determined. The initial data, the averaged results of the observations, the quality parameters of the prototypes of the seams and seams-witnesses are shown in table 2, where the first in each group of experiments is a witness-sample.

Судя по полученным результатам, добавление глинозема в подовую массу в количестве, равном 1,0 объему пор скоксованного образца шва-свидетеля, снижает пористость шва предлагаемого в 3-4 раза. Это повышает его стойкость к проникновению жидкого металла в 5-16 раз. Judging by the results obtained, the addition of alumina to the hearth mass in an amount equal to 1.0 the pore volume of the coked sample of the witness weld reduces the porosity of the proposed weld by 3-4 times. This increases its resistance to penetration of liquid metal by 5-16 times.

Фактическое объемное содержание связующего и глинозема в опытных образцах составило: в анодной массе (16,0-43,8) (10-22,5) и в подовой массе - (12,7-24,8) (15,3-17,4) об. соответственно. The actual volumetric content of the binder and alumina in the experimental samples was: in the anode mass (16.0-43.8) (10-22.5) and in the bottom mass - (12.7-24.8) (15.3-17 , 4) about. respectively.

Применение заявляемого способа возможно также при изготовлении подовых углеродистых и графитированных блоков, и обожженных анодов, имеющих пористость 10-22% об. после обжига. Наличие частиц глинозема в порах обожженного подового блока позволит (после монтажа подины) увеличить адгезию связующего межблочного шва на материале боковой грани подового блока. Кроме этого, ожидается снижение вероятности фильтрации жидкого алюминия в подовый блок за счет уплотнения (снижения пористости его материала, уменьшения растрескивания). The application of the proposed method is also possible in the manufacture of hearth carbon and graphite blocks, and calcined anodes having a porosity of 10-22% vol. after firing. The presence of alumina particles in the pores of the calcined hearth block will allow (after the installation of the hearth) to increase the adhesion of the connecting interblock seam on the material of the side face of the hearth block. In addition, it is expected to reduce the likelihood of filtering liquid aluminum into the hearth block due to compaction (reducing the porosity of its material, reducing cracking).

Пример 3. Монтируют катод электролизера типа С-8Б на силу тока 156 кА с применением холоднонабивной подовой массы для набойки межблочных и периферийного швов с добавлением глинозема в исходную массу, состоящую из коксовой шихты 85% и связующего 15% Предварительно обожженный при 900^oC образец такой подовой массы имеет пористость 23,7% об. Следовательно, добавили 23% об. глинозема в связующее к партии подовой массы. Соотношение коксовой шихты, связующего и глинозема составило фактически: 69,0:12,2:18,7 процентов соответственно.Example 3. Mount the cathode of the S-8B electrolyzer for a current of 156 kA using a cold-packed hearth mass for tapping interblock and peripheral joints with the addition of alumina to the initial mass, consisting of coke charge 85% and a binder 15% Pre-calcined at 900 ^o C sample such a hearth has a porosity of 23.7% vol. Therefore, added 23% vol. alumina in a binder to a batch of hearth. The ratio of coke charge, binder and alumina was actually: 69.0: 12.2: 18.7 percent, respectively.

Затем осуществляют формовку на металле нового самообжигающегося анода из анодной массы, содержащей глинозем в связующем. Предварительно обожженный образец исходной анодной массы, состоящей из 30% каменноугольного пека и 70% коксовой шихты, имеет 24,3% пористости. Следовательно, добавили 12% об. глинозема или 0,5 величины пористости образца массы. Соотношение коксовой шихты, связующего и глинозема в данном случае составило фактически: 62,5: 26,8:10,7 процентов соответственно. Then, a new self-burning anode is formed on the metal from the anode mass containing alumina in the binder. A pre-baked sample of the initial anode mass, consisting of 30% coal tar pitch and 70% coke charge, has 24.3% porosity. Therefore, added 12% vol. alumina or 0.5 porosity of the mass sample. The ratio of coke charge, binder and alumina in this case was actually: 62.5: 26.8: 10.7 percent, respectively.

Производят обжиг электролизера на металле известным способом, после пуска ведут электролиз криолито-глиноземного расплава. В качестве электролизера-свидетеля взят аналогичный электролизер С-8Б на силу тока 156 кА с использованием холоднонабивной подовой массы и анодной массы без добавления глинозема. Осредненные результаты испытаний и технико-экономические показатели электролизеров опытного и свидетеля в течение 6 месяцев отражены в таблице 3. The electrolyzer is fired on a metal in a known manner, after start-up, the cryolite-alumina melt is electrolyzed. A similar S-8B electrolyzer with a current strength of 156 kA using a cold-packed hearth mass and anode mass without adding alumina was taken as a witness electrolyzer. The averaged test results and technical and economic indicators of the experimental and witness electrolyzers for 6 months are shown in table 3.

Как показывают сравнительные испытания, технико-экономические показатели опытного электролизера, имеющего глинозем в составе анодной и подовой массы, существенно выше электролизера-свидетеля. Следует также ожидать увеличения срока службы опытного электролизера, на что указывает отсутствие проникновения жидкого металла в катод, отсутствие деформации катодного кожуха. As comparative tests show, the technical and economic indicators of an experimental electrolyzer having alumina in the composition of the anode and hearth mass are significantly higher than the witness electrolyzer. One should also expect an increase in the service life of the experimental electrolyzer, as indicated by the absence of penetration of liquid metal into the cathode, and the absence of deformation of the cathode casing.

Таким образом, применение глинозема при приготовлении электродной массы алюминиевых электролизеров, в особенности с пониженным содержанием связующего ("сухая" анодная масса), позволяет значительно увеличить производительность электролизера, срок его службы, качество получаемого алюминия, снизить расход анодной массы, электроэнергии, сырья и выбросы вредных веществ в атмосферу. Применение предлагаемого способа изготовления электродной массы позволяет расширить сырьевую базу предприятия, поскольку к отличиям заявляемого способа относится пористость обожженного электрода как критерий, определяющий количество требуемого глинозема для ингибирования углерода. Thus, the use of alumina in the preparation of the electrode mass of aluminum electrolytic cells, especially with a reduced binder content (“dry” anode mass), can significantly increase the productivity of the electrolyzer, its service life, the quality of the aluminum produced, and reduce the consumption of the anode mass, electricity, raw materials, and emissions harmful substances into the atmosphere. The application of the proposed method for the manufacture of electrode mass allows you to expand the raw material base of the enterprise, since the differences of the proposed method include the porosity of the calcined electrode as a criterion that determines the amount of alumina required for carbon inhibition.

Claims

1. A method of manufacturing an electrode mass for aluminum electrolysis cells, comprising mixing a coke charge with a molten binder and aluminum oxide as a refractory component, characterized in that the alumina-containing substances are introduced as an oxidation inhibitor in an amount of not more than 0.5 1.0 of the electrode porosity, calcined at an electrolysis temperature.

2. The method according to claim 1, characterized in that the alumina-containing substances are introduced into the molten binder before mixing it with a coke charge.