RU2294403C1 - Lining method for cathode device of aluminum cell - Google Patents

Lining method for cathode device of aluminum cell Download PDF

Info

Publication number
RU2294403C1
RU2294403C1 RU2005119431/02A RU2005119431A RU2294403C1 RU 2294403 C1 RU2294403 C1 RU 2294403C1 RU 2005119431/02 A RU2005119431/02 A RU 2005119431/02A RU 2005119431 A RU2005119431 A RU 2005119431A RU 2294403 C1 RU2294403 C1 RU 2294403C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
silicon carbide
aluminum
composition
mortar
lining
Prior art date
Application number
RU2005119431/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Владимирович Прошкин (RU)
Александр Владимирович Прошкин
Виталий Валерьевич Пингин (RU)
Виталий Валерьевич Пингин
Виталий Сергеевич Тимофеев (RU)
Виталий Сергеевич Тимофеев
Дмитрий Львович Солдатенков (RU)
Дмитрий Львович Солдатенков
Юрий Ефимович Пивинский (RU)
Юрий Ефимович Пивинский
Анатолий Дмитриевич Буравов (RU)
Анатолий Дмитриевич Буравов
Игорь Валерьевич Столбов (RU)
Игорь Валерьевич Столбов
кин Павел Васильевич Д (RU)
Павел Васильевич Дякин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Инженерно-технологический центр"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Инженерно-технологический центр" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Инженерно-технологический центр"
Priority to RU2005119431/02A priority Critical patent/RU2294403C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2294403C1 publication Critical patent/RU2294403C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: non-ferrous metallurgy, namely production of aluminum by electrolysis, particularly methods for lining cathode devices of aluminum cells.
SUBSTANCE: method comprises steps of laying upper rows of foundation of firebricks with use of masonry solution containing 70 -72% of silicon carbide, 23 - 27% of chamotte and 3 - 5% of coal pitch and 14 - 18% of water in addition to dry mass. At least 15% of silicon carbide is in the form of highly concentrated binder suspension prepared by wet grinding and the balance is in the form of poly-dispersed filler.
EFFECT: increased useful life period of aluminum cell due to slow rate of penetration of ingredients of cryolite-alumina melt to heat insulation part of foundation, stable thermal-physical properties of said part.
4 cl, 2 dwg, 1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к электролитическому производству алюминия, а именно к способу футеровки катодного устройства для производства алюминия.The invention relates to the field of non-ferrous metallurgy, in particular to the electrolytic production of aluminum, and in particular to a method for lining a cathode device for aluminum production.

Известен способ футеровки катодного устройства алюминиевого электролизера, включающий кладку из огнеупорного и теплоизоляционного кирпича, монтаж подовой и бортовой футеровки. Для предотвращения проникновения расплава алюминия и электролита, ведущего к разрушению катодного устройства и сокращению срока службы электролизера, кирпичи укладывают с перевязкой швов по горизонтали и вертикали на величину 0,25-0,5 длины кирпича. Швы между кирпичами заполняют материалом на основе оксидов материалов, например глинозема и/или оксида кремния, крупностью 20-30 мкм (патент РФ № 2149923, МПК C 25 C 3/08, 2000).A known method of lining a cathode device of an aluminum electrolyzer, including laying of refractory and heat-insulating bricks, installation of a hearth and side lining. To prevent the penetration of molten aluminum and electrolyte, leading to the destruction of the cathode device and reduce the life of the cell, the bricks are laid with dressing the joints horizontally and vertically by 0.25-0.5 lengths of bricks. The joints between the bricks are filled with a material based on oxides of materials, for example alumina and / or silicon oxide, with a particle size of 20-30 microns (RF patent No. 2149923, IPC C 25 C 3/08, 2000).

Недостатком такого способа футерования является то, что неуплотненный материал между кирпичами имеет высокую открытую пористость, благодаря которой жидкофазные фторсодержащие компоненты быстро проникают через швы в первоначальный момент и способствуют протеканию реакции взаимодействия по всей высоте шва. При этом оксид кремния не является барьером ни для алюминия, ни для натрия, которыми он легко восстанавливается, ни для фторидных расплавов, поскольку образующийся силикат натрия имеет низкую температуру солидуса и малую вязкость. Оксиды алюминия, в частности глинозем, взаимодействуют с фтористым натрием с увеличением объема (до 6,5 об.%), но в силу недостаточного уплотнения слоя из Al2О3 этого увеличения для герметизации межкирпичного шва недостаточно, тем более что в отсутствие кремния вязкость проникающих жидкофазных компонентов будет низка. Это способствует продвижению фронта пропитки в глубь цоколя с повреждением теплоизоляционных слоев. Кроме того, недостатком является нетехнологичность (пыление) тонкодисперсного материала.The disadvantage of this method of lining is that the unconsolidated material between the bricks has a high open porosity, due to which the liquid-phase fluorine-containing components quickly penetrate through the joints at the initial moment and contribute to the course of the interaction reaction along the entire height of the joint. In this case, silicon oxide is not a barrier either to aluminum or to sodium, by which it is easily reduced, or to fluoride melts, since the resulting sodium silicate has a low solidus temperature and low viscosity. Aluminum oxides, in particular alumina, interact with sodium fluoride with an increase in volume (up to 6.5 vol.%), But due to the insufficient compaction of the Al 2 O 3 layer, this increase is insufficient to seal the inter-brick weld, especially since in the absence of silicon, the viscosity penetrating liquid phase components will be low. This contributes to the advancement of the impregnation front deep into the basement with damage to the insulating layers. In addition, the disadvantage is the low-tech (dusting) of finely dispersed material.

Наиболее близким к заявляемому способу футеровки катодного устройства для получения алюминия по технической сущности и достигаемому результату является традиционно применяемый способ футеровки катодного устройства алюминиевого электролизера (Справочник металлурга по цветным металлам. М.: Металлургия, 1971, с.239-241).Closest to the claimed method of lining a cathode device for producing aluminum in technical essence and the achieved result is the traditionally used method of lining the cathode device of an aluminum electrolyzer (Metallurgical non-ferrous metals reference book. M .: Metallurgy, 1971, p.239-241).

В этом способе футеровки катодного устройства алюминиевого электролизера, включающем кладку трех верхних барьерных рядов цоколя с использованием шамотных кирпичей со швами 2-3 мм на растворе, состоящем из 75-80% шамотного порошка, на 20-25% из огнеупорной глины и 25-30% воды сверх 100% сухой массы.In this method of lining the cathode device of an aluminum electrolyzer, including laying the three upper barrier rows of the base using fireclay bricks with seams of 2-3 mm on a solution consisting of 75-80% fireclay powder, 20-25% of refractory clay and 25-30 % water in excess of 100% dry weight.

Недостатком прототипа является низкая химическая стойкость швов, не обеспечивающих газоплотность кладки вследствие образования пор при испарении воды, неоптимального гранулометрического состава шамотного порошка и протекания газофазных реакций при взаимодействии жидкофазных компонентов электролита и шамота.The disadvantage of the prototype is the low chemical resistance of the joints, which do not ensure the gas tightness of the masonry due to the formation of pores during evaporation of water, sub-optimal particle size distribution of fireclay powder and gas-phase reactions during the interaction of liquid-phase components of electrolyte and fireclay.

В основу изобретения положена задача разработки способа футеровки катодного устройства футеровки алюминиевого электролизера, обеспечивающего увеличение срока службы электролизера, улучшение его показателей работы за счет герметизации барьерных слоев и устранения попадания фторсолей и расплавленного алюминия в теплоизоляционные слои.The basis of the invention is the development of a method for lining a cathode device for lining an aluminum electrolysis cell, providing an increase in the life of the electrolyzer, improving its performance by sealing the barrier layers and eliminating the ingress of fluorine salts and molten aluminum into the insulating layers.

Поставленная задача решается тем, что в способе футеровки катодного устройства алюминиевого электролизера катодной футеровке алюминиевого электролизера, включающем кладку верхних рядов цоколя из шамотных кирпичей с использованием кладочного раствора, кладочный раствор содержит 70-72% карбида кремния, 23-27% алюмосиликатного мертеля шамотного состава, а также 3-5% пека каменноугольного и 14-18% воды сверх 100% сухой массы.The problem is solved in that in the method of lining the cathode device of an aluminum electrolyzer, the cathode lining of an aluminum electrolyzer, including masonry of the upper rows of the base of fireclay bricks using masonry mortar, the masonry mortar contains 70-72% silicon carbide, 23-27% aluminosilicate mortar of fireclay composition, as well as 3-5% of coal tar pitch and 14-18% of water in excess of 100% dry weight.

Предлагаемый способ дополняют частные отличительные признаки, направленные на решение поставленной задачи.The proposed method is complemented by private distinctive features aimed at solving the problem.

Карбид кремния представлен в виде смеси, состоящей из 15% высококонцентрированной вяжущей суспензии (ВКВС), получаемой мокрым помолом, и 85% наполнителя, имеющего следующий дисперсный состав (мас.%):Silicon carbide is presented in the form of a mixture consisting of 15% highly concentrated binder suspension (HCBS) obtained by wet grinding, and 85% filler having the following disperse composition (wt.%):

0,4-1,0 мм0.4-1.0 mm 18±118 ± 1 0,01-0,4 мм0.01-0.4 mm 41±141 ± 1 0-0,01 мм0-0.01 mm 41±141 ± 1

Дисперсный состав ВКВС из SiC не менее чем на 70% состоит из частиц размерами до 0,015 мм. Дисперсный состав алюмосиликатного мертеля шамотного состава на 60-94% состоит из частиц размерами до 0,5 мм. Дисперсность каменноугольного пека до 0,1 мм.The dispersed composition of HCBS from SiC is no less than 70% composed of particles up to 0.015 mm in size. The dispersed composition of aluminosilicate mortar of fireclay composition is 60-94% composed of particles up to 0.5 mm in size. Dispersion of coal tar pitch up to 0.1 mm.

Сопоставительный анализ признаков заявляемого решения и признаков аналога и прототипа свидетельствует о соответствии решения критерию «новизна».A comparative analysis of the features of the proposed solution and the characteristics of the analogue and prototype indicates that the solution meets the criterion of "novelty."

Выполнение кладочного раствора, содержащего 70-72% карбида кремния, 23-27% алюмосиликатного мертеля шамотного состава, а также 3-5% пека каменноугольного и 14-18% воды сверх 100% сухой массы обусловлено следующими обстоятельствами:The implementation of the masonry mortar containing 70-72% silicon carbide, 23-27% aluminosilicate mortar of fireclay composition, as well as 3-5% pitch coal and 14-18% water in excess of 100% dry weight due to the following circumstances:

карбид кремния является термодинамически устойчивым материалом и не вступает в реакцию с расплавом алюминия, о чем свидетельствует положительная величина энергии Гиббса реакций 1-5:Silicon carbide is a thermodynamically stable material and does not react with molten aluminum, as evidenced by the positive Gibbs energy of reactions 1-5:

Figure 00000002
Figure 00000002

Карбид кремния не вступает в обменные реакции с компонентами электролита:Silicon carbide does not enter into exchange reactions with electrolyte components:

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

Карбид кремния может хорошо противодействовать атаке паров натрия как в присутствии кремнезема, так и кремнезема вместе с глиноземом:Silicon carbide can well counteract the attack of sodium vapor both in the presence of silica and silica together with alumina:

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

Таким образом, карбид кремния может противостоять любым воздействиям в катодном устройстве электролизера. Однако, как показали результаты исследований, кладочный раствор с использованием мертеля на основе смеси высококонцентрированной вяжущей суспензии и наполнителя - порошка из SiC - смачивался жидкой фазой электролита и легко ею пропитывался. Для предотвращения этого в кладочный раствор введен несмачиваемый фторсолями компонент - каменноугольный пек. Образец из такого материала продемонстрировал превосходную стойкость к расплавленным фторсолям и алюминию.Thus, silicon carbide can withstand any effects in the cathode of the electrolyzer. However, as the research results showed, the masonry mortar using a mortar based on a mixture of a highly concentrated binder suspension and filler - a powder of SiC - was wetted with the liquid phase of the electrolyte and easily soaked with it. To prevent this, a non-wettable fluorine salt component, coal tar pitch, was introduced into the masonry mortar. A sample of such a material showed excellent resistance to molten fluorine salts and aluminum.

Однако кладочный раствор, приготовленный из ВКВС на основе карбида кремния и наполнителя из порошка SiC с добавками каменноугольного пека, имел низкую седиментационную устойчивость и водоудерживающую способность, что приводило к быстрой потере пластичных (кладочных) свойств растворной смеси. Так, через 20-25 мин исходная сметанообразная консистенция исчезала и происходило расслаивание смеси. Толщина слоя кладочной смеси, «налипавшей» на кирпич в первоначальный момент, достигала 12 мм. По истечении 40-50 мин после приготовления раствора наступала полная утрата адгезионных свойств. Толщина швов при кладке кирпича доходила до 6 мм при нормируемой 2-миллиметровой.However, the masonry mortar prepared from HCBS based on silicon carbide and filler from SiC powder with the addition of coal tar pitch had low sedimentation stability and water-holding ability, which led to a rapid loss of the plastic (masonry) properties of the mortar mixture. So, after 20-25 minutes the initial creamy consistency disappeared and the mixture was delaminated. The thickness of the layer of masonry mixture, "sticking" to the brick at the initial moment, reached 12 mm. After 40-50 minutes after preparation of the solution, a complete loss of adhesive properties occurred. The thickness of the seams when laying brick reached 6 mm with a normalized 2 mm.

Для предотвращения этого явления в состав кладочного раствора добавляли алюмосиликатный мертель шамотного состава. При взаимодействии с водой тонкодисперсного мертеля вязкость раствора повышалась, что значительно увеличивало седиментационную устойчивость и водоудерживающую способность кладочного раствора. Кладочный раствор демонстрировал хорошие адгезионные свойства; толщина слоя на кирпиче оставалась постоянной и не превышала 3-5 мм. С точки зрения криолитоустойчивости, введение реагирующего с фторсолями компонента несколько ослабляет устойчивость кладочного раствора, но шамот образует слой нефелина по реакции (6):To prevent this phenomenon, aluminosilicate mortar of chamotte composition was added to the composition of the masonry mortar. When interacting with water finely dispersed mortar, the viscosity of the solution increased, which significantly increased the sedimentation stability and water-holding ability of the masonry mortar. Masonry mortar showed good adhesive properties; the layer thickness on the brick remained constant and did not exceed 3-5 mm. From the point of view of cryolite resistance, the introduction of a component reacting with fluorine salts somewhat weakens the stability of the masonry mortar, but chamotte forms a nepheline layer according to reaction (6):

Figure 00000008
Figure 00000008

При достаточно умеренном поступлении NaF нефелин реагирует с диоксидом кремния по реакции (7) с образованием альбита NaAlSi3O8, который будет находиться в вязком стеклообразном расплавленном состоянии:With a fairly moderate supply of NaF, nepheline reacts with silicon dioxide by reaction (7) to form the albite NaAlSi 3 O 8 , which will be in a viscous glassy molten state:

Figure 00000009
Figure 00000009

Таким образом, формируется матрица из термодинамически устойчивого материала - SiC, поры между которыми заполнены алюмосиликатным материалом, образующим при взаимодействии с расплавленными фторсолями вязкие продукты, которые замедляют проникновение в глубь материала агрессивных компонентов как за счет повышенной вязкости, так и за счет наличия несмачивающих компонентов (пек) в составе кладочного раствора.Thus, a matrix is formed from a thermodynamically stable material - SiC, the pores between which are filled with aluminosilicate material, forming viscous products when interacting with molten fluorine salts, which slow down the penetration of aggressive components into the material depth due to both increased viscosity and non-wetting components ( pitch) in the composition of the masonry mortar.

Предлагаемые параметры являются оптимальными. Если кладочный раствор будет содержать более 70-72% карбида кремния, то ухудшаются его технологические свойства (седиментационная устойчивость и водоудерживающая способность). Если содержание карбида кремния будет меньше заявленных пределов, то снижается криолитоустойчивость материала. Введение менее 3-5% пека каменноугольного уменьшает вероятность его равномерного распределения в объеме смеси, а увеличение сверх заявленной величины снижает прочностные свойства материала и приводит к разрушению прилегающих слоев кирпича за счет восстановления кремнийсодержащих элементов и потере связки. Введение воды в количестве более 18% негативно сказывается на сроке службы электролизеров за счет взаимодействия водяных паров с фторсодержащими газообразными компонентами и образованием плавиковой кислоты. Использование раствора с меньшим чем 14% содержанием воды затрудняет кладку из за недостаточной пластичности раствора.The proposed parameters are optimal. If the masonry mortar will contain more than 70-72% silicon carbide, then its technological properties (sedimentation stability and water holding capacity) will be deteriorated. If the silicon carbide content is less than the declared limits, the cryolite resistance of the material is reduced. The introduction of less than 3-5% coal tar pitch reduces the likelihood of its uniform distribution in the volume of the mixture, and an increase in excess of the declared value reduces the strength properties of the material and leads to the destruction of the adjacent layers of brick due to the restoration of silicon-containing elements and loss of ligament. The introduction of water in an amount of more than 18% negatively affects the service life of electrolyzers due to the interaction of water vapor with fluorine-containing gaseous components and the formation of hydrofluoric acid. Using a solution with less than 14% water content makes it difficult to masonry due to insufficient plasticity of the solution.

Подобранный дисперсный состав наполнителя обеспечивает максимальную плотность укладки материала. Из экспериментальных данных замечено, что получение порошковых огнеупоров из двух фракций приводит к высокой степени их нестабильности ввиду существенного колебания содержания зерен различного размера внутри этих фракций. С другой стороны, достижение наибольшей стабильности 8 фракционной смеси существенно усложняет производство наполнителей. Поэтому для производства наполнителя рекомендуется оптимальный 3-фракционный состав (мас.%), обеспечивающий наиболее плотную укладку зерен: 0,4-1 мм 18±1%; 0,01-0,4 мм 41±1%; 0-0,01 мм 41±1%.The selected dispersed composition of the filler ensures maximum packing density. From experimental data, it was noted that the production of powder refractories from two fractions leads to a high degree of instability due to a significant variation in the content of grains of various sizes inside these fractions. On the other hand, achieving the highest stability of the 8 fractional mixture significantly complicates the production of fillers. Therefore, for the production of filler, an optimal 3-fraction composition (wt.%) Is recommended, providing the most dense grain packing: 0.4-1 mm 18 ± 1%; 0.01-0.4 mm 41 ± 1%; 0-0.01 mm 41 ± 1%.

Соотношение крупной и мелкой фракций наполнителя находили опытным путем по закону Фиббоначи. Содержание средней фракции принималось неизменным, поскольку при увеличении количества средней фракции происходила раздвижка крупных зерен, что приводило к разрыхлению упаковки. Проведенные исследования показали, что пористость упаковок снижается с увеличением содержания тонкомолотого компонента, проходя через минимум при 41% для исследованных масс (с максимальным размером зерна 1 мм).The ratio of coarse and fine fractions of the filler was found experimentally according to the Fibbonacci law. The content of the middle fraction was assumed unchanged, since with an increase in the amount of the middle fraction, the expansion of large grains occurred, which led to loosening of the package. The studies showed that the porosity of the packages decreases with increasing content of the finely ground component, passing through at least 41% for the studied masses (with a maximum grain size of 1 mm).

Дисперсный состав алюмосиликатного мертеля шамотного состава на 60-94% состоит из частиц размерами до 500 мкм.The dispersed composition of the aluminosilicate mortar of fireclay composition is 60-94% composed of particles up to 500 microns in size.

Предлагаемый способ футеровки катодного устройства для получения алюминия по сравнению с прототипом позволяет повысить срок службы за счет замедления скорости проникновения компонентов криолит глиноземного расплава в теплоизоляционную часть цоколя и сохранения теплофизических свойств последней.The proposed method of lining a cathode device for producing aluminum in comparison with the prototype allows to increase the service life by slowing down the penetration rate of the components of the cryolite of the alumina melt into the heat-insulating part of the cap and preserving the thermophysical properties of the latter.

Сущность изобретения поясняется следующим графическим материалом, где:The invention is illustrated by the following graphic material, where:

на фиг.1 результаты исследований на криолитоустойчивость предлагаемого кладочного раствора; а - тигель, в котором проходили испытания на криолитоустойчивость, б - электролит с алюминием, в - образец огнеупорного кирпича, подвергшийся воздействию фторсодержащего электролита, г - разрез, заполненный карбидкремниевым мертелем.figure 1 the results of studies on cryolite resistance of the proposed masonry mortar; a - a crucible in which tests for cryolite resistance were carried out, b - an electrolyte with aluminum, c - a sample of refractory brick exposed to a fluorine-containing electrolyte, d - a section filled with silicon carbide mortar.

на фиг.2 - распределение частиц по размерам в составе ВКВС.figure 2 - particle size distribution in the composition of the HCBS.

Использование вышеописанной катодной футеровки позволит увеличить в среднем срок службы каждого алюминиевого электролизера на 2 года, что приведет к увеличению выпуска алюминия примерно на 800 тонн. Ниже приведен пример способа футеровки катодного устройства с использованием кладочного раствора заявленного состава (см. таблицу).The use of the cathode lining described above will increase the average life of each aluminum electrolyzer by 2 years, which will lead to an increase in aluminum production by about 800 tons. The following is an example of a method for lining a cathode device using a masonry mortar of the claimed composition (see table).


Пример способа футеровки катодного устройства с кладкой шамотных кирпичей с использованием кладочного раствора заявленного состава)

An example of a method for lining a cathode device with laying chamotte bricks using a masonry mortar of the claimed composition)
SiCSiC Мертель шамотныйFireclay mortar ПекPitch Криолитоустойчивость, %Cryolite resistance,% Трудозатраты, %Labor costs,% Седиментационная устойчивость, минSedimentation stability, min Толщина швов при кладке, ммThe thickness of the joints during masonry, mm Состав 1Composition 1 7575 20twenty 55 9696 110110 330330 6-06-0 Состав 2Composition 2 6767 30thirty 33 9090 120120 400400 33 Состав 3Composition 3 7070 2727 33 9494 100one hundred 360360 22 Состав 4Composition 4 7272 2323 55 9494 100one hundred 360360 22

Техническим результатом, поддающимся количественной оценке, задачи увеличения срока службы электролизера, улучшения его показателей работы за счет герметизации барьерных слоев и устранения попадания фторсолей и расплавленного алюминия в теплоизоляционные слои может служить величина криолитоустойчивости. Криолитоустойчивость определяется как отношение массы непрореагировавшего материала к исходной в процессе его взаимодействия с расплавами фтористых солей, алюминия и паров натрия в специальных тиглях, помещаемых в печь с контролируемой атмосферой. Наряду с криолитоустойчивостью к техническому результату следует отнести и технологические свойства способа футеровки катодного устройства алюминиевого электролизера - трудозатраты при проведении футеровки и седиментационная устойчивость, определяемая по скорости расслаивания кладочного раствора.The technical result that can be quantified is the task of increasing the life of the electrolyzer, improving its performance by sealing the barrier layers and eliminating the ingress of fluorine salts and molten aluminum into the heat-insulating layers, the value of cryolite resistance can serve. Cryolite resistance is defined as the ratio of the mass of unreacted material to the initial one during its interaction with melts of fluoride salts, aluminum, and sodium vapor in special crucibles placed in a furnace with a controlled atmosphere. Along with cryolite resistance, the technological result also includes the technological properties of the method of lining the cathode device of an aluminum electrolyzer — labor costs during lining and sedimentation stability, determined by the rate of delamination of the masonry mortar.

Заявляемые диапазоны являются оптимальными. Если содержание алюмосиликатного мертеля шамотного состава было ниже заявляемой величины 23%, как в составе №1, то снижалась седиментационная устойчивость - кладочный раствор начинал расслаиваться через 50-60 мин, приводя к ухудшению адгезии кладочного раствора к кирпичу. В первые полчаса толщина смеси на поверхности кирпича после его окунания достигала 6 мм, что формировало толщину швов при кладке кирпича до 3-4 мм (при нормируемой толщине шва не более 2 мм), по мере расслаивания наблюдалось все более слабое налипание, так что в целом по сравнению с прототипом снижалось качество кладки и увеличивались трудовые и финансовые (из-за более высокой стоимости SiC) затраты.The claimed ranges are optimal. If the content of chamotte aluminosilicate mortar was lower than the declared value of 23%, as in composition No. 1, sedimentation stability decreased - the masonry mortar began to delaminate after 50-60 minutes, leading to a deterioration in the adhesion of the masonry mortar to the brick. In the first half hour, the thickness of the mixture on the surface of the brick after it was dipped reached 6 mm, which formed the thickness of the joints during bricklaying up to 3-4 mm (with a normalized thickness of the joint not more than 2 mm), as the delamination was observed, weaker adhesion was observed, so that In general, in comparison with the prototype, the quality of the masonry decreased and the labor and financial (due to the higher cost of SiC) costs increased.

Если же содержание алюмосиликатного мертеля шамотного состава было выше заявляемой величины 27%, как в составе № 2, то в результате разбухания зерен шамота вязкость кладочного раствора увеличивалась, что приводило к повышению толщины слоя, налипающего на поверхности кирпича, увеличению расхода раствора и росту трудозатрат. Другим отрицательным моментом являлось снижение криолитоустойчивости из-за уменьшения содержания частиц термодинамически белее устойчивого карбида кремния. В то же время составы № 3 и № 4 на границах заявленных соотношений (естественно, и составы внутри указанных соотношений) обеспечивали не только хорошую седиментационную, но и высокую криолитоустойчивость.If the content of chamotte aluminosilicate mortar was higher than the declared value of 27%, as in composition No. 2, then as a result of swelling of the chamotte grains, the viscosity of the masonry mortar increased, which led to an increase in the thickness of the layer adhering to the brick surface, an increase in mortar consumption and an increase in labor costs. Another negative point was the decrease in cryolite resistance due to a decrease in the content of particles thermodynamically whiter than stable silicon carbide. At the same time, compositions No. 3 and No. 4 at the borders of the declared ratios (of course, and the compositions within the indicated ratios) provided not only good sedimentation, but also high cryolite resistance.

Заявляемый способ был использован при футеровке катодных устройств на ОАО КрАЗ. Кладка шамотных кирпичей осуществлялась с применением кладочного раствора на основе карбидкремниевого мертеля с добавкой алюмосиликатного мертеля марки МШ-39 и пека с высокими технологическими характеристиками. Анализ состояния цоколей электролизеров по показаниям термопар по истечении более 1,5 лет показывает стабильные во времени характеристики, что свидетельствует о замедлении процесса проникновения агрессивных компонентов в теплоизоляционные слои электролизера, а следовательно, и достижении технического результата.The inventive method was used in the lining of cathode devices at OJSC KrAZ. Chamotte bricks were laid using masonry mortar based on silicon carbide mortar with the addition of aluminosilicate mortar grade MSH-39 and pitch with high technological characteristics. Analysis of the condition of the electrolytic socles according to thermocouples after more than 1.5 years shows stable characteristics over time, which indicates a slowdown in the penetration of aggressive components into the insulating layers of the electrolyzer, and therefore, the achievement of a technical result.

Claims (4)

1. Способ футеровки катодного устройства алюминиевого электролизера, включающий кладку верхних рядов цоколя из шамотных кирпичей с использованием кладочного раствора, отличающийся тем, что используют кладочный раствор, содержащий, мас.%: 70-72 карбида кремния, 23-27 алюмосиликатного мертеля шамотного состава и 3-5 пека каменноугольного и 14-18% воды сверх 100% сухой массы; причем не менее 15% карбида кремния представлено высококонцентрированной вяжущей суспензией (ВКВС), получаемой мокрым помолом, а остальное - наполнителем полидисперсного состава.1. The method of lining the cathode device of an aluminum electrolyzer, including laying the upper rows of the base of fireclay bricks using a masonry mortar, characterized in that they use a masonry mortar containing, wt.%: 70-72 silicon carbide, 23-27 aluminosilicate mortar of fireclay composition and 3-5 pitch of coal and 14-18% of water in excess of 100% dry weight; moreover, at least 15% of silicon carbide is represented by a highly concentrated binder suspension (HCBS) obtained by wet grinding, and the rest is a filler of a polydisperse composition. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что наполнитель полидисперсного состава карбида кремния имеет следующий дисперсный состав, мас.%:2. The method according to claim 1, characterized in that the filler of the polydisperse composition of silicon carbide has the following dispersed composition, wt.%: 0,4-1,0 мм0.4-1.0 mm 18±118 ± 1 0,01-0,4 мм0.01-0.4 mm 41±141 ± 1 0-0,01 мм0-0.01 mm 41±141 ± 1
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что ВКВС из карбида кремния на 70% состоит из частиц размерами не более 15 мкм.3. The method according to claim 1, characterized in that the HCBS of silicon carbide 70% consists of particles no larger than 15 microns. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что алюмосиликатный мертель шамотного состава на 60-94% состоит из частиц размерами до 500 мкм.4. The method according to claim 1, characterized in that the aluminosilicate mortar of chamotte composition is 60-94% composed of particles up to 500 microns in size.
RU2005119431/02A 2005-06-22 2005-06-22 Lining method for cathode device of aluminum cell RU2294403C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005119431/02A RU2294403C1 (en) 2005-06-22 2005-06-22 Lining method for cathode device of aluminum cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005119431/02A RU2294403C1 (en) 2005-06-22 2005-06-22 Lining method for cathode device of aluminum cell

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2294403C1 true RU2294403C1 (en) 2007-02-27

Family

ID=37990684

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005119431/02A RU2294403C1 (en) 2005-06-22 2005-06-22 Lining method for cathode device of aluminum cell

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2294403C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Справочник металлурга по цветным металлам. Производство алюминия, М., Металлургия, 1971, с.238-242. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103726072B (en) A kind of anti-seepage method of aluminium cell
RU2385972C1 (en) Casing method of cathode device of electrolytic cell for receiving of aluminium
AU2016319731B2 (en) Lining of cathode assembly of electrolysis cell for producing aluminium
CA2546635C (en) Stabilizers for titanium diboride-containing cathode structures
EP0215590A1 (en) Linings for alumimium reduction cells
US5322826A (en) Refractory material
US6616829B2 (en) Carbonaceous cathode with enhanced wettability for aluminum production
RU2294403C1 (en) Lining method for cathode device of aluminum cell
RU2266983C1 (en) Cathode facing to aluminum cell
US8440059B2 (en) Electrolytic cell for obtaining aluminium
CN110723956A (en) Aluminum electrolysis cell dry material and preparation method thereof
AU693266B2 (en) Cryolite resistant refractory
RU2276700C1 (en) Lining of the cathode section of the aluminum electrolytic bath
RU2522928C1 (en) Protection of carbonic lining
CN111996551A (en) Bottom heat-insulating layer structure of cathode cell of aluminum electrolysis cell
US11466377B2 (en) Method for providing a cathode lining barrier layer in an electrolysis cell and a material for same
JPS5823476B2 (en) How to line an electrolytic cell for aluminum production
RU2685821C1 (en) Cathode assembly of aluminum electrolytic cell
WO2017018911A1 (en) Method for lining a cathode assembly of an electrolysis tank for producing primary aluminium (variants)
EP1347080A1 (en) Silicon metal lining
EA043689B1 (en) METHOD FOR OBTAINING A BARRIER LAYER OF A CATHODE LINING IN AN ELECTROLYTIC CELL AND MATERIAL FOR THIS LAYER

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
QB4A Licence on use of patent

Effective date: 20071001

QZ4A Changes in the licence of a patent

Effective date: 20071001

QZ4A Changes in the licence of a patent

Effective date: 20071001

QC41 Official registration of the termination of the licence agreement or other agreements on the disposal of an exclusive right

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20071001

Effective date: 20140416

QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20140610

QB4A Licence on use of patent

Free format text: SUB-LICENCE

Effective date: 20140916

QB4A Licence on use of patent

Free format text: SUB-LICENCE

Effective date: 20141230

QB4A Licence on use of patent

Free format text: SUB-LICENCE FORMERLY AGREED ON 20200414

Effective date: 20200414

PD4A Correction of name of patent owner
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20211013