RU2155826C2

RU2155826C2 - Process of protection of anodes of aluminum electrolyzer against oxidation

Info

Publication number: RU2155826C2
Application number: RU97121060A
Authority: RU
Inventors: В.И. Королев
Original assignee: Королев Виктор Иванович
Priority date: 1997-12-16
Filing date: 1997-12-16
Publication date: 2000-09-10

Abstract

FIELD: protection of anodes of aluminum electrolyzer. SUBSTANCE: coat composed of boron oxide and/or boric acid and/or salts of boric acid is deposited on calcined anodes. Calcination is conducted with penetration of vapors of boron oxide and/or boric acid into pores of surface layer of anode and their deposition of walls of pores. EFFECT: raised resistance of anodes to oxidation. 1 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии цветных металлов, в частности к получению алюминия электролизом из расплавов, и может быть использовано на алюминиевых и электродных заводах при производстве обожженных анодов. The invention relates to the metallurgy of non-ferrous metals, in particular to the production of aluminum by electrolysis from melts, and can be used in aluminum and electrode plants in the production of calcined anodes.

Известен способ изготовления обожженных электродов из электродной массы, в которую введена борная кислота от 0.2 до 0.5 вес.% (патент Италии N 576151, 1957. Способ предохранения угольных анодов алюминиевых электролизеров). A known method for the manufacture of calcined electrodes from an electrode mass into which boric acid is introduced from 0.2 to 0.5 wt.% (Italian patent N 576151, 1957. A method for protecting carbon anodes of aluminum electrolysis cells).

Недостаток такого способа изготовления угольных электродов заключается в том, что в процессе электролиза в металл переходит большое количество бора, а это не позволяет получать металл марки А85 и А8. The disadvantage of this method of manufacturing carbon electrodes is that in the process of electrolysis a large amount of boron passes into the metal, and this does not allow to obtain metal grades A85 and A8.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ защиты анодов алюминиевого электролизера от окисления, включающий нанесение защитного покрытия на необожженные аноды и последующий их обжиг (заявка ЕР 0103130, 1984. Способ получения углеродистых блоков в туннельной печи). Closest to the invention in technical essence is a method of protecting the anodes of an aluminum electrolyzer from oxidation, including applying a protective coating to unbaked anodes and then firing them (application EP 0103130, 1984. A method of producing carbon blocks in a tunnel furnace).

Недостатком известного способа является то, что сформированное покрытие находится на внешней поверхности анода и может быть легко механически повреждено во время транспортировки анода и его установки в ячейку электролизера. The disadvantage of this method is that the formed coating is on the outer surface of the anode and can be easily mechanically damaged during transportation of the anode and its installation in the cell of the cell.

Техническим результатом изобретения является повышение устойчивости анодов к окислению за счет увеличения стойкости к окислению углеграфитового материала, находящегося в поверхностном слое изделия. The technical result of the invention is to increase the stability of the anodes to oxidation by increasing the oxidation resistance of carbon-graphite material located in the surface layer of the product.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе защиты анодов алюминиевого электролизера от окисления, включающем нанесение защитного покрытия на необожженные аноды и последующий их обжиг, новым является то, что в состав покрытия входит ингибитор окисления углеграфитового материала, содержащий борную кислоту и/или окись бора, и/или соли борной кислоты, при этом обжиг ведут с проникновением в поры поверхностного слоя анода паров окиси бора и/или солей борной кислоты и оседании их на стенках пор. The specified technical result is achieved by the fact that in the method of protecting the anodes of an aluminum electrolyzer from oxidation, including applying a protective coating to unbaked anodes and subsequent firing, the novelty is that the coating composition includes an oxidation inhibitor of carbon-graphite material containing boric acid and / or boron oxide , and / or salts of boric acid, while firing is carried out with penetration into the pores of the surface layer of the anode of vapors of boron oxide and / or salts of boric acid and their sedimentation on the walls of the pores.

Способ реализуется следующим образом. На необожженные аноды (зеленые) наносится покрытие, содержащее борную кислоту и (или) окись бора и (или) соли борной кислоты. Затем зеленые аноды загружаются в обжиговую печь, пересыпаются засыпкой и приводится обжиг изделий. The method is implemented as follows. Unburnt anodes (green) are coated with boric acid and (or) boron oxide and (or) salts of boric acid. Then the green anodes are loaded into the kiln, they are poured backfill and the products are fired.

Во время обжига изделий при повышении температуры до 900 - 950^oC из покрытия удаляются летучие компоненты, разлагается борная кислота до окиси бора. При дальнейшем повышении температуры до 1100 - 1200^oC и выше пары окиси бора и (или) солей борной кислоты проникают в изделие по образовавшимся в нем порам и оседают на стенках пор. Сформировавшаяся пленка из окиси бора и /или солей борной кислоты предохраняет углеграфитовый материал от окисления.During the firing of products with increasing temperature to 900 - 950 ^o C, volatile components are removed from the coating, boric acid decomposes to boron oxide. With a further increase in temperature to 1100 - 1200 ^o C and above, a pair of boron oxide and (or) salts of boric acid penetrate into the product through the pores formed in it and settle on the pore walls. The formed film of boron oxide and / or salts of boric acid protects the carbon graphite material from oxidation.

Проведенные эксперименты подтвердили способность окиси бора проникать в углеграфитовый материал и защитить его от окисления. The conducted experiments confirmed the ability of boron oxide to penetrate into carbon graphite material and protect it from oxidation.

Было высверлено из зеленого анода два цилиндра диаметром 50 мм и длиной 350 мм. Один цилиндр покрыли тонким слоем смеси, состоящей из борной кислоты, воды и разваренного крахмала. Затем оба цилиндра поместили в промышленную печь вместе с зелеными анодами и обжигали по обычной схеме. После обжига на токарном станке их обточили до диаметра 36 мм. Two cylinders with a diameter of 50 mm and a length of 350 mm were drilled from the green anode. One cylinder was coated with a thin layer of a mixture consisting of boric acid, water and boiled starch. Then both cylinders were placed in an industrial furnace with green anodes and burned in the usual way. After firing on a lathe, they were turned to a diameter of 36 mm.

Полученные изделия отличались друг от друга. Одно имело черный цвет с сероватым оттенком и звонкий металлический звук, а другое было черного цвета с глухим звуком. Данное отличие подтверждает присутствие в одном образце окиси бора. The resulting products differed from each other. One was black with a grayish tint and a loud metallic sound, and the other was black with a dull sound. This difference confirms the presence of boron oxide in one sample.

Затем от каждого изделия было отпилено по три образца длиной 40 мм, которые исследовали на окисляемость и осыпаемость по методике, изложенной в ТУ 48-5-148-78, при разных условиях проведения анализа. Данные исследований приведены в таблице. Then, from each product, three samples 40 mm long were sawn off, which were examined for oxidizability and crumble according to the method described in TU 48-5-148-78, under different conditions of analysis. Research data are given in the table.

Как видно из таблицы, у образцов с окисью бора скорость окисления меньше, чем у стандартных при температуре до 800-850^oC, что говорит о наличии защитных свойств у окиси бора, находящейся в образце. При более высоких температурах (выше 800-850^oC) ингибиторы окисления не влияют на скорость окисления углерода, так как она идет в диффузионном режиме.As can be seen from the table, the samples with boron oxide have a lower oxidation rate than standard ones at temperatures up to 800-850 ^o C, which indicates the presence of protective properties of boron oxide in the sample. At higher temperatures (above 800-850 ^o C), oxidation inhibitors do not affect the rate of carbon oxidation, since it is in diffusion mode.

Claims

A method of protecting anodes of an aluminum electrolyzer from oxidation, comprising applying a protective coating to unbaked anodes and subsequent firing them, characterized in that the coating composition includes an oxidation inhibitor of carbon-graphite material containing boric acid and / or boron oxide and / or boric acid salt, while firing is carried out with penetration into the pores of the surface layer of the anode vapors of boron oxide and / or salts of boric acid and their sedimentation on the walls of the pores.