RU2125621C1

RU2125621C1 - Lining of shell of cathode aluminum electrolyzer

Info

Publication number: RU2125621C1
Application number: RU98104187A
Authority: RU
Inventors: М.П. Кононов; Л.П. Липинский; А.Н. Богомолов; Л.А. Гаврилов; В.В. Никифоров; Ю.Н. Колосов; А.А. Дмитриев
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Волгоградский алюминий" ОАО "ВГАЗ"
Priority date: 1998-02-18
Filing date: 1998-02-18
Publication date: 1999-01-27

Abstract

FIELD: nonferrous metallurgy, in particular, designs of electrolyzers for production of aluminum. SUBSTANCE: lining having carbon blocks and heat insulating layer contains upper protective layer made of rammed quartz sand 10-60 mm thick. Quartz sand grains size is within 0.4-0.15 mm. Lower protective layer consists either of two steel sheets placed horizontally one above the other with gap of 1-3 mm filled with alumina, or a layer of ceramic material which may be used in the form of red bricks. Such lining prevents fluorine salts from getting into heat-insulating lining. EFFECT: prolonged service life of lining, and improved performance characteristics of electrolyzer. 4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к конструкции электролизеров для получения алюминия. The invention relates to the field of non-ferrous metallurgy, in particular to the design of electrolytic cells for producing aluminum.

Известна футеровка катодного кожуха алюминиевого электролизера, содержащая угольные блоки, огнеупорный и теплоизоляционный слои с расположенным между ними слоем щелевого красного кирпича, при этом щели в кирпичах образуют вертикальные каналы (авторское свидетельство СССР N 1571104). Known lining of the cathode casing of an aluminum electrolyzer containing coal blocks, refractory and heat-insulating layers with a layer of crevice red brick between them, while the cracks in the bricks form vertical channels (USSR copyright certificate N 1571104).

Недостатком этой футеровки является возможность проникновения алюминия и электролита через щели в кирпиче, что приводит к снижению срока службы футеровки. The disadvantage of this lining is the possibility of penetration of aluminum and electrolyte through cracks in the brick, which leads to a decrease in the life of the lining.

Известна футеровка катодного кожуха алюминиевого электролизера, содержащая угольные блоки, огнеупорный и теплоизоляционный слои и расположенный между ними защитный слой, выполненный из нефелина (авторское свидетельство СССР N 918335). Known lining of the cathode casing of an aluminum electrolyzer containing carbon blocks, refractory and heat-insulating layers and a protective layer located between them, made of nepheline (USSR copyright certificate N 918335).

Известна футеровка катодного кожуха алюминиевого электролизера, содержащая угольные блоки, огнеупорный и теплоизоляционный слои и защитный слой, выполненный из металлического листа (Заявка Японии N 58-161789, МПК N C 25 C 3/08). Known lining of the cathode casing of an aluminum electrolyzer containing carbon blocks, refractory and heat-insulating layers and a protective layer made of a metal sheet (Japanese Application N 58-161789, IPC N C 25 C 3/08).

Недостатком этих футеровок является то, что эти защитные слои не могут обеспечить надежную защиту теплоизоляции от пропитки фторсолями в течение всей компании. The disadvantage of these linings is that these protective layers cannot provide reliable protection of thermal insulation from impregnation with fluorine salts throughout the company.

Известна футеровка катодного кожуха алюминиевого электролизера, содержащая два защитных слоя (Патент Венгрии N 154854). Этот патент взят за прототип. Known lining of the cathode casing of an aluminum electrolysis cell containing two protective layers (Hungarian patent N 154854). This patent is taken as a prototype.

По этому патенту футеровка электролизера имеет углеродные блоки, теплоизоляционный слой, два защитных слоя, один из которых выполнен из окислов и/или фторидов Ca, Mg Na или их смесей, а другой слой выполнен в виде металлического листа. According to this patent, the cell lining has carbon blocks, a heat-insulating layer, two protective layers, one of which is made of oxides and / or fluorides of Ca, Mg Na or mixtures thereof, and the other layer is made in the form of a metal sheet.

Такое решение повышает срок службы электролизера, однако не обеспечивает полной защиты футеровки от проникновения алюминия и фторсолей в теплоизоляционный материал, что ухудшает его качество и снижает показатели работы электролизера. This solution increases the service life of the cell, but does not provide complete protection of the lining from the penetration of aluminum and fluorine salts into the insulating material, which degrades its quality and reduces the performance of the cell.

Технической задачей изобретения является устранение попадания фторсолей в теплоизоляционную футеровку, увеличение срока службы футеровки катодного кожуха и улучшение показателей работы электролизера. An object of the invention is the elimination of fluorine salts in the insulating lining, increasing the service life of the lining of the cathode casing and improving the performance of the cell.

Поставленная задача решается следующим образом. The problem is solved as follows.

В футеровке, имеющей углеродные блоки и теплоизоляционный слой, верхний защитный слой выполнен из утрамбованного кварцевого песка толщиной 10-60 мм. Кварцевый песок имеет крупность частиц 0,4-0,15 мм. In a lining having carbon blocks and a thermal insulation layer, the upper protective layer is made of compacted quartz sand with a thickness of 10-60 mm. Quartz sand has a particle size of 0.4-0.15 mm.

Нижний защитный слой состоит или из двух стальных листов, уложенных горизонтально один над другим с зазором в 1-3 мм, заполненным глиноземом, или из слоя керамического материала. В качестве керамического материала может быть использован красный кирпич. The lower protective layer consists either of two steel sheets laid horizontally one above the other with a gap of 1-3 mm filled with alumina, or of a layer of ceramic material. As a ceramic material, red brick can be used.

Пример выполнения футеровки показан на чертежах. An example of the lining is shown in the drawings.

На фиг. 1 показан пример выполнения футеровки катодного кожуха алюминиевого электролизера с двумя защитными слоями и с металлическими листами в нижнем защитном слое. In FIG. 1 shows an example of lining the cathode casing of an aluminum electrolyzer with two protective layers and with metal sheets in the lower protective layer.

На фиг. 2 показан пример выполнения футеровки катодного кожуха алюминиевого электролизера с керамическим материалом в нижнем защитном слое. In FIG. 2 shows an example of lining the cathode casing of an aluminum electrolyzer with ceramic material in the lower protective layer.

Футеровка состоит из боковой футеровки 1, подины, состоящей из углеродных блоков 2, уложенных на первый защитный слой 3, состоящий из утрамбованного кварцевого песка. Под защитным слоем 3 находится слой огнеупорного материала 4, выполненный из шамотного кирпича. Под слоем 4 уложен нижний защитный слой, состоящий из двух стальных листов 5 и 6, между которыми засыпан слой глинозема 7 толщиной 1-3 мм. Такие же слои глинозема находятся выше листа 5 и ниже листа 6. Толщина слоя глинозема выбрана из условия компенсации возможных неровностей стальных листов. The lining consists of a side lining 1, a hearth, consisting of carbon blocks 2, laid on the first protective layer 3, consisting of compacted quartz sand. Under the protective layer 3 is a layer of refractory material 4 made of fireclay brick. Under the layer 4, a lower protective layer is laid, consisting of two steel sheets 5 and 6, between which a layer of alumina 7 is 1-3 mm thick. The same alumina layers are located above sheet 5 and below sheet 6. The thickness of the alumina layer is selected from the condition for compensating for possible irregularities in the steel sheets.

Нижний защитный слой может состоять из слоя керамического материала 8. При выполнении нижнего защитного слоя из керамического материала, например красного кирпича, толщина слоя составляет 65 мм. The lower protective layer may consist of a layer of ceramic material 8. When performing the lower protective layer of ceramic material, such as red brick, the layer thickness is 65 mm.

Под вторым защитным слоем находится теплоизоляционный материал 9, выполненный из пенодиатомитового кирпича. Пространство между боковой футеровкой 1 и угольными блоками заполнено подовой массой 10. Under the second protective layer is a heat-insulating material 9 made of foam diatomite brick. The space between the side lining 1 and the coal blocks is filled with a hearth mass 10.

Защитный слой, состоящий из утрамбованного кварцевого песка, имеет толщину 10-60 мм и уплотняется катком или другим способом. Толщина слоя обеспечивает оптимальные условия защиты нижележащих слоев от проникновения расплава и алюминия. The protective layer, consisting of compacted quartz sand, has a thickness of 10-60 mm and is compacted by a roller or by other means. The layer thickness provides optimal conditions for the protection of the underlying layers from the penetration of melt and aluminum.

Толщина стальных листов 5 и 6 составляет 3-5 мм. Лист одного горизонта может быть сплошным или состоять из отдельных листов, уложенных в горизонтах с перевязкой стыков 200-400 мм. The thickness of the steel sheets 5 and 6 is 3-5 mm. The sheet of one horizon can be continuous or consist of separate sheets laid in horizons with a dressing of joints of 200-400 mm.

Стальные листы могут быть изготовлены из жаропрочной стали, например, марки 09Г2С или из стали ст. 3. При использовании листов из стали ст. 3 толщина огнеупорного материала 4 должна быть увеличена в два раза. Steel sheets can be made of heat-resistant steel, for example, grade 09G2S or steel art. 3. When using sheets of steel Art. 3, the thickness of the refractory material 4 should be doubled.

Claims

1. The lining of the cathode aluminum electrolyzer casing, including carbon blocks, a heat-insulating layer and two protective layers, characterized in that the upper protective layer is made of compacted quartz sand with a thickness of 10-60 mm, and the lower protective layer is made of two horizontal rows of steel sheets or layer ceramic materials.

2. Lining according to claim 1, characterized in that between the metal sheets placed a layer of alumina with a thickness of 1 to 3 mm

3. Lining according to claim 1, characterized in that red brick is used as a ceramic material.

4. The lining according to claim 1, characterized in that the quartz sand has a particle size of 0.4 - 0.15 mm