RU2361017C2 - Защитный состав, композиционный материал на его основе для вторичного укрытия электролизера и способ изготовления материала - Google Patents
Защитный состав, композиционный материал на его основе для вторичного укрытия электролизера и способ изготовления материала Download PDFInfo
- Publication number
- RU2361017C2 RU2361017C2 RU2007119032/02A RU2007119032A RU2361017C2 RU 2361017 C2 RU2361017 C2 RU 2361017C2 RU 2007119032/02 A RU2007119032/02 A RU 2007119032/02A RU 2007119032 A RU2007119032 A RU 2007119032A RU 2361017 C2 RU2361017 C2 RU 2361017C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- suspension
- secondary covering
- cell
- composition
- Prior art date
Links
Landscapes
- Building Environments (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
Изобретение относится к вторичным укрытиям электролизеров Содерберга для производства алюминия. Защитный состав для вторичного укрытия электролизера имеет следующий состав, мас.%: фторапатитовый концентрат 80-95, Al(РО3)3 - остальное. Композиционный материал для вторичного укрытия электролизера содержит слой основы, выполненный из перфорированной стали, и по меньшей мере один слой упомянутого защитного состава. Способ изготовления композиционного материала для вторичного укрытия электролизера включает получение суспензии, содержащей следующие компоненты, мас.%: Al(Н2РО4)3 - 5-30, фторапатитовый концентрат - 50-65 и воду - остальное, нанесение ее на слой основы, выполненный из перфорированной стали, и проведение термообработки при 100-150°С с получением композиционного материала, при этом суспензию наносят на слой основы в виде слоя с толщиной, равной или превышающей высоту зубцов перфорации, на поверхность композиционного материала после нанесения суспензии дополнительно наносят слой из материала, не препятствующего испарению воды, например слой бумаги. Обеспечивается увеличение срока службы вторичного укрытия электролизера за счет повышения химической стойкости к воздействию агрессивных газовых сред в температурном интервале от -20 до +750°С. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к области производства алюминия в электролизерах, в частности к вторичным укрытиям электролизеров Содерберга, позволяющим уменьшить выброс смолистых веществ, в том числе канцерогенных полиароматических углеводородов (ПАУ), в рабочее пространство заводских корпусов.
Вторичные укрытия представляют собой приспособления для сбора газа в электролизерах Содерберга, закрывающие площадь между боковыми стенками катода алюминиевого электролизера и корпусом анода.
Данные приспособления могут быть выполнены, например, в виде поднимающихся плит, жалюзи и штор, закрывающих всю площадь между боковыми стенками катода алюминиевого электролизера и корпусом анода и газоизолированно соединенных с окружностью корпуса анода и боковыми стенками печи.
Материалом, из которого изготавливаются элементы вторичного укрытия, является сталь (см. RU 2023760).
Однако сталь, в том числе и нержавеющая, не обладает достаточной химической стойкостью, включая коррозионную, к воздействию агрессивных газовых сред (HF, СО, SO2, CH4, О2) при температуре до +700°С и выше.
Задачей изобретения является увеличение срока службы вторичного укрытия электролизера за счет повышения химической стойкости к воздействию агрессивных газовых сред в температурном интервале от -20 до +750°С.
Поставленная задача решается защитным составом для вторичного укрытия алюминиевого электролизера, содержащим следующие компоненты, мас.%:
| Фторапатитовый концентрат | 80-95 |
| Al(РО3)3 | остальное |
Поставленная задача также решается композиционным материалом для вторичного укрытия алюминиевого электролизера, содержащим слой основы, выполненный из перфорированной стали, и по меньшей мере один слой защитного состава, нанесенного на слой основы и содержащего следующие компоненты, мас.%:
| Фторапатитовый концентрат | 80-95 |
| Al(РО3)3 | остальное |
В частных воплощениях данного изобретения поставленная задача решается тем, что слой основы выполнен из нержавеющей стали. Слой основы может быть выполнен как с односторонней перфорацией, так и с двухсторонней.
Поставленная задача также решается способом изготовления данного композиционного материала для вторичного укрытия алюминиевого электролизера, в соответствии с которым получают суспензию, содержащую следующие компоненты, мас.%: Al(Н2РО4)3 - 5-30, фторапатитовый концентрат - 50-65 и воду - остальное, наносят ее на слой основы, выполненный из стали, и проводят термообработку при 100-150°С с получением композиционного материала.
В частных воплощениях данного изобретения суспензию наносят на слой основы в виде слоя с толщиной, равной или превышающей высоту зубцов перфорации.
Возможно дополнительное нанесение на поверхность композиционного материала после нанесения суспензии слоя из материала, не препятствующего испарению воды, например слоя бумаги.
Сущность изобретения состоит в следующем.
Защитный состав для вторичного укрытия электролизера представляет собой высушенную суспензию наполнителя - фторапатитового концентрата в связующем - кислом фосфате алюминия. Композиционный материал выполнен в виде многослойного материала с основой из перфорированной стали (желательно - нержавеющей) с нанесенным на нее слоем защитного состава. Данный слой может быть нанесен с одной или двух сторон слоя из нержавеющей стали.
Как правило, материал имеет форму листа.
Изготовление включает в себя следующие стадии:
1. Приготовление связующего
Связующее готовят из фосфорной кислоты (Н3РО4 с концентрацией 65-85 мас.%) и гидроксида алюминия (Al(ОН)3). Вещества смешивают в пропорциях для получения стехиометрического соединения Al(Н2РО4)3.
Реакция происходит при температуре порядка 100-150°С в емкости с крышкой во избежание испарения большого количества воды. Гидроксид алюминия вносят частями. Каждую следующую часть добавляют после растворения предыдущей. Длительность процесса зависит от количества вводимого Al(ОН)3, ориентировочная длительность процесса - около 0,5-1 часа.
Получаемое связующее Al(Н2PO4)3 представляет собой мутную жидкость, более вязкую, чем вода. Перед использованием связующее дополнительно разбавляют водой в соотношении 2 объема связующего на 1 часть воды.
2. Приготовление суспензии
Суспензию готовят из связующего и фторапатитового концентрата. Фторапатитовый концентрат представляет собой соединение с переменным составом, отвечающим общей формуле Ca5(PO4)3(Fx,Cly,OH1-x-y), где 0<x+y<1. Для приготовления суспензии используют фторапатитовый концентрат в виде порошка, поставляемый по ГОСТ 22275-90. Содержание основного компонента в концентрате составляет не менее 98 мас.%.
Смешивание компонентов проводят при постоянном перемешивании суспензии. В процессе смешивания происходит химическое взаимодействие связующего и наполнителя, что сопровождается нагревом суспензии и выделением небольшого количества газа.
Количество добавляемого наполнителя регламентируется получением суспензии с приемлемой вязкостью (около 2·103 сП), что делает ее технологичной для нанесения слоя защитного состава и обеспечивает необходимые защитные свойства состава. Это достигается при добавлении фторапатитового концентрата из расчета 3,5-4 г на 1 мл разбавленного связующего. При выходе за заявляемые пределы содержания фторапатитового концентрата декларируемые свойства не достигаются.
Получаемая суспензия представляет собой темно-серую вязкую массу, застывающую на воздухе. После введения наполнителя начинается процесс застывания суспензии, который длится около 1-2 часов. Приготовленную суспензию целесообразно использовать в течение этого времени.
При большем разбавлении связующего (Al(Н2PO4)3 менее 5 мас.%) отношение связующее/наполнитель уменьшается, что приводит к снижению прочности застывшей суспензии.
При использовании концентрированной связки (Al(Н2РО4)3 более 30 мас.%) заметное количество воды испаряется внутри слоя суспензии в процессе ее сушки, поэтому процесс застывания и высыхания длится дольше, что приводит к выделению паров под коркой застывшей суспензии. Это может вызвать появление вздутий и пузырей.
3. Нанесение суспензии на нержавеющую сталь
Основу получали путем перфорирования стального листа. Под перфорированием понимается сквозное пробивание отверстий с помощью пуансона или пробойника, при котором на поверхности стального слоя образуются отверстия и зубцы перфорации. При этом в зависимости от возможностей оборудования или от решаемых частных задач перфорация может быть как односторонняя (пробивка отверстий пуансоном или пробойником с одной стороны), так и двухсторонняя (пробивка отверстий пуансонами или пробойниками с обеих сторон листа навстречу друг другу). В первом случае получается более тонкое покрытие, наносимое, как правило, с одной стороны стальной основы. Во втором случае получается более толстое покрытие. Если покрытие в этом случае наносится с обеих сторон листа, то оно получается более прочным за счет сквозной связи защитного состава через пробитые отверстия.
Суспензию наносили на основу из перфорированной нержавеющей стали (например, марки 12Х18Н10Т) любым доступным методом, обеспечивающим равномерное распределение суспензии по поверхности и полное покрытие нержавеющей стали.
Количество суспензии должно обеспечивать покрытие всей поверхности с толщиной соответственно эксплуатационным требованиям, при этом толщина покрытия должна быть не меньше высоты зубцов перфорации стального основания.
В некоторых воплощениях изобретения при нанесении суспензии можно использовать дополнительные материалы, наносимые на поверхность композиционного материала, при условии, что они не мешают испарению воды (например, бумага).
Использование дополнительных материалов может улучшить технологичность процесса и удобство использования полученного материала - при хранении такой материал с нанесенным бумажным или иным слоем, например на основе политетрафторэтилена, не осыпается. После нанесения суспензии при необходимости производится разделение ее на отдельные листы.
4. Сушка
Сушку проводят при температуре 100-150°С в течение 1 часа. Сушку можно использовать для изготовления изогнутых изделий. Для этого лист нержавеющей стали с нанесенной на него суспензией укладывают в необходимую форму и фиксируют на протяжении сушки. Во время сушки выделяется только вода.
После окончания процесса сушки барьерный композиционный материал представляет собой лист серого цвета.
Пример реализации изобретения
В соответствии с вышеописанным процессом получали защитный состав и композиционный материал на основе данного состава.
В таблице 1 приведены составы суспензии и соответствующие композиционные материалы с защитными составами, которые в дальнейшем проходили испытания.
Проводили оценку срока службы материала в соответствии со следующей методикой.
Для оценки срока службы композиционного материала проводили 5 циклов испытаний. Каждый цикл испытаний включал в себя стадии:
- выдержку в среде паров HF при температуре 23±5°С в течение 3-х суток;
- выдержку в муфельной печи при температуре 800°С в течение 1-х суток;
- выдержку в криогенной камере при температуре минус 30°С в течение 1-х суток.
Для испытаний в среде паров HF в герметичную емкость, инертную к воздействию паров HF, помещали образец и фторопластовый сосуд с HF. Раз в сутки проверяли наличие HF в сосуде. При необходимости HF доливали в фторопластовый сосуд. После выдержки образца в среде паров HF образец выдерживали в вытяжном шкафу при температуре (23±5)°С в течение 20 минут.
Для испытаний в муфельной печи образец помещали в предварительно нагретую до температуры (600±5)°С муфельную печь, после чего печь нагревали до температуры (800±5)°С в течение 0,5 часа и выдерживали при этой температуре заданное время. После испытания в муфельной печи образец выдерживали в вытяжном шкафу при температуре (23±5)°С в течение 20 минут.
Для выдержки в криогенной камере образец помещали в криостат при температуре минус (30±2)°С и выдерживали заданное время. После испытания в криогенной камере образец выдерживали в вытяжном шкафу при температуре (23±5)°С в течение 20 минут.
После проведения испытаний испытуемые образцы нагружали до давления 25 МПа и выдерживали в течение 1 мин.
Образец считался выдержавшим испытание, если после снятия нагрузки область сжатия составляла одно целое с остальной областью и отсутствовали области с непокрытой нержавеющей сталью.
Все образцы материала выдержали испытание.
Как следует из приведенных данных, температурный интервал эксплуатации состава и материала от -20 до плюс 750°С.
Материал инертен к воздействию паров HF, HCl и др. кислот.
Claims (8)
1. Защитный состав для вторичного укрытия алюминиевого электролизера, характеризующийся тем, что содержит следующие компоненты, мас.%:
Фторапатитовый концентрат 80-95
Al(РО3)3
остальное
2. Композиционный материал для вторичного укрытия алюминиевого электролизера, характеризующийся тем, что содержит слой основы, выполненный из перфорированной стали и, по меньшей мере, один слой защитного состава, нанесенного на слой основы и содержащего следующие компоненты, мас.%:
Фторапатитовый концентрат 80-95
Al(РО3)3
остальное
3. Материал по п.2, характеризующийся тем, что содержит слой основы, выполненный из нержавеющей стали.
4. Материал по п.2, характеризующийся тем, что содержит слой основы, выполненный с односторонней перфорацией.
5. Материал по п.2, характеризующийся тем, что содержит слой основы, выполненный с двухсторонней перфорацией.
6. Способ изготовления композиционного материала для вторичного укрытия алюминиевого электролизера в соответствии с любым из пп.2-5 формулы, характеризующийся тем, что получают суспензию, содержащую следующие компоненты, мас.%: Al(Н2РО4)3 5-30, фторапатитовый концентрат 50-65 и воду - остальное, наносят ее на слой основы, выполненный из перфорированной стали и проводят термообработку при 100-150°С с получением композиционного материала.
7. Способ по п.6, характеризующийся тем, что суспензию наносят на слой основы в виде слоя с толщиной, равной или превышающей высоту зубцов перфорации.
8. Способ по п.6, характеризующийся тем, что на поверхность композиционного материала после нанесения суспензии дополнительно наносят слой из материала, не препятствующего испарению воды, например слой бумаги.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007119032/02A RU2361017C2 (ru) | 2007-05-23 | 2007-05-23 | Защитный состав, композиционный материал на его основе для вторичного укрытия электролизера и способ изготовления материала |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007119032/02A RU2361017C2 (ru) | 2007-05-23 | 2007-05-23 | Защитный состав, композиционный материал на его основе для вторичного укрытия электролизера и способ изготовления материала |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007119032A RU2007119032A (ru) | 2008-11-27 |
| RU2361017C2 true RU2361017C2 (ru) | 2009-07-10 |
Family
ID=41045970
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007119032/02A RU2361017C2 (ru) | 2007-05-23 | 2007-05-23 | Защитный состав, композиционный материал на его основе для вторичного укрытия электролизера и способ изготовления материала |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2361017C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2582421C1 (ru) * | 2014-12-29 | 2016-04-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Укрытие электролизера для производства алюминия |
-
2007
- 2007-05-23 RU RU2007119032/02A patent/RU2361017C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2582421C1 (ru) * | 2014-12-29 | 2016-04-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Укрытие электролизера для производства алюминия |
| WO2016108726A1 (ru) * | 2014-12-29 | 2016-07-07 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Укрытие электролизера для производства алюминия |
| CN107532318A (zh) * | 2014-12-29 | 2018-01-02 | 俄铝工程技术中心有限责任公司 | 用于生产铝的电解槽的槽盖 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007119032A (ru) | 2008-11-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110078034B (zh) | 一种有机金属框架包覆二维黑磷纳米片的制备方法 | |
| Maier et al. | Correlation of synchrotron X-ray radiography and electrochemical impedance spectroscopy for the investigation of HT-PEFCs | |
| US8636887B2 (en) | Method for electrokinetic decontamination of a porous solid medium | |
| CN105666612B (zh) | 一种阻燃热改性木材及其制备方法 | |
| Wan et al. | Modification of ASTM B117 salt spray corrosion test and its correlation to field measurements of silver corrosion | |
| CZ2001344A3 (cs) | Způsob výroby expandovatelných sloučenin uložených v grafitu | |
| EP1978052A1 (de) | Beschichtung eines Bauteils | |
| Hu et al. | Direct Deposit of Highly Reactive Bi (IO3) 3‐Polyvinylidene Fluoride Biocidal Energetic Composite and its Reactive Properties | |
| WO2018070144A1 (ja) | 鉄筋腐食促進試験法およびこれに用いる試験装置 | |
| RU2361017C2 (ru) | Защитный состав, композиционный материал на его основе для вторичного укрытия электролизера и способ изготовления материала | |
| Franceschi et al. | Thermal, XRD and spectrophotometric study on artificially degraded woods | |
| Ghenimi et al. | New Vitreous Phase as Mild Steel Inhibitors in Hydrochloric Acid | |
| JPS6058161B2 (ja) | 可撓性層状黒鉛材料およびその製造方法 | |
| JP6836885B2 (ja) | モンモリロナイトスラリー、粘土膜およびモンモリロナイトスラリーの製造方法 | |
| WO2003101689A1 (fr) | Solution de traitement ignifuge et materiau ignifuge obtenu a partir de cette solution | |
| KR20160121855A (ko) | 방청흡습제 제조방법 및 그에 의하여 제조되는 방청흡습제 | |
| Qi et al. | Initial corrosion behavior of pure zinc in simulated tropical marine atmosphere | |
| Ingber et al. | Increasing the Lithium Ion Mobility in Poly (Phosphazene)-Based Solid Polymer Electrolytes through Tailored Cation Doping | |
| Elbadaoui et al. | A new family of borated glasses as a corrosion inhibitor for carbon steel in acidic medium (1.0 M HCl) | |
| US11345633B2 (en) | Sealing material | |
| Sugama | Citric acid as a set retarder for calcium aluminate phosphate cements | |
| AU2020281173A1 (en) | Wood modification to enhance flame retardancy | |
| CN109762473A (zh) | 一种化学改性硅酸盐粘接剂及其制备方法 | |
| CN110423390A (zh) | 一种阻燃耐候性膨胀防火套管及其制备方法 | |
| Wang et al. | Anti-corrosion behavior of magnesium phosphate (Mg–P) coatings after exposure to elevated temperatures |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200524 |