RU2375503C2 - Cold-padded baked in furnace mass - Google Patents

Cold-padded baked in furnace mass Download PDF

Info

Publication number
RU2375503C2
RU2375503C2 RU2007125185/02A RU2007125185A RU2375503C2 RU 2375503 C2 RU2375503 C2 RU 2375503C2 RU 2007125185/02 A RU2007125185/02 A RU 2007125185/02A RU 2007125185 A RU2007125185 A RU 2007125185A RU 2375503 C2 RU2375503 C2 RU 2375503C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mass
cold
liquid carbon
binder
hearth
Prior art date
Application number
RU2007125185/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007125185A (en
Inventor
Галина Дмитриевна Вергазова (RU)
Галина Дмитриевна Вергазова
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Русская инжиниринговая компания"
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 "Русская инжиниринговая компания" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Русская инжиниринговая компания"
Priority to RU2007125185/02A priority Critical patent/RU2375503C2/en
Publication of RU2007125185A publication Critical patent/RU2007125185A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2375503C2 publication Critical patent/RU2375503C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Ceramic Products (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to non-ferrous metallurgy field, particularly it concerns to manufacturing of carbon-base materials used for brickwork of bottom of electrolytic cell. Cold-padded baked in the hearth mass contains electro-calcined anthracite, liquid carbonic binding agent, plasticiser and special addition, liquid carbonic binding agent allows following content, wt %: coal-tar asphalt 53.3-61.7, stripping oil 37.8-43.7, antioxidative addition 0.5-3.0. In the capacity of antioxidative addition it is used boron nitride.
EFFECT: there is provided the ability of application at manufacturing of cold-padded baked in the hearth mass for filling of inter-blocked and, particularly peripheral seams in bottom of electrolytic cells and increasing of service durability of carbon bottoms at operation of electrolytic cells.
2 cl, 2 dwg, 2 tbl, 9 ex

Description

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к производству углеродных материалов, применяемых для футеровки подины электролизера.The invention relates to the field of non-ferrous metallurgy, in particular to the production of carbon materials used for lining the bottom of the cell.

Подовая масса используется для заполнения пространства (швов) между подовыми блоками в подине электролизера, а также для соединения бортовых блоков с подовыми по периферии ванны.The hearth mass is used to fill the space (seams) between the hearth blocks in the bottom of the cell, as well as to connect the side blocks with the hearths on the periphery of the bath.

Основные проблемы в работе электролизера возникают из-за протеков электролита и металла через межблочные или периферийные швы, а также из-за разрушения массы в процессе эксплуатации по причине окисления в местах доступа воздуха, например, через блюмсовые окна, особенно эта опасность велика в мощных электролизерах с большим размером ванн. Для исключения указанных проблем необходима хорошо уплотняющаяся холоднонабивная подовая масса, расширяющаяся при обжиге и прочно соединяющая подовые блоки между собой, стойкая к окислению, при высоких качественных показателях.The main problems in the operation of the electrolyzer arise due to leakage of the electrolyte and metal through interblock or peripheral joints, as well as due to the destruction of the mass during operation due to oxidation in the places of air access, for example, through bloom windows, especially this danger is great in powerful electrolyzers with large bathtubs. To eliminate these problems, a well-compacting cold-packed hearth mass is required, which expands during firing and firmly connects the hearth blocks to each other, is resistant to oxidation, with high quality indicators.

Известна расширяющаяся набивная подовая масса для алюминиевых электролизеров (Международный патент РТС WO 2004/081260 А1, 2004, м. кл. С25С 3/08), которая состоит из смеси пека с легким маслом (с температурой кипения 210-355°С) и наполнителя - антрацита, прокаленного кокса, а также дробленных анодных огарков. Наполнитель может также дополнительно содержать от 10 до 15% измельченного огнеупорного материала, а также диоксид титана, диборид титана. Наполнитель имеет сложный состав с целью получения набивной подовой массы, хорошо смачивающейся жидким алюминием. В известном составе набивной подовой массы применяется большое количество компонентов (3-5наименований) и использованы твердые дорогостоящие материалы также в больших количествах (например, от 30 до 60% диборида титана). Основной недостаток набивной подовой массы в том, что высокое объемное расширение массы достигается за счет увеличения натриевого расширения набивной подовой массы в 4 раза за счет присутствия 15-20% дробленных анодных огарков в наполнителе.Known expanding ramming hearth for aluminum electrolytic cells (International patent RTS WO 2004/081260 A1, 2004, class C. S25C 3/08), which consists of a mixture of pitch with light oil (with a boiling point of 210-355 ° C) and filler - anthracite, calcined coke, as well as crushed anode cinder. The filler may also additionally contain from 10 to 15% of the crushed refractory material, as well as titanium dioxide, titanium diboride. The filler has a complex composition in order to obtain a printed hearth mass, well wettable by liquid aluminum. In the known composition of the packed hearth mass, a large number of components are used (3-5 items) and solid, expensive materials are also used in large quantities (for example, from 30 to 60% titanium diboride). The main disadvantage of the packed hearth mass is that a high volumetric expansion of the mass is achieved by increasing the sodium expansion of the packed hearth mass by 4 times due to the presence of 15-20% of crushed anode cinders in the filler.

Известны способные к смачиванию и устойчивые к эрозии и окислению углеродсодержащие композитные материалы, применяемые для формирования катода подины (патент РФ №2232211, 2004, м. кл. С25С 3/08). Изобретение относится к получению углеродсодержащих композитных материалов для получения набивной пасты.Known capable of wetting and resistant to erosion and oxidation of carbon-containing composite materials used to form the cathode of the hearth (RF patent No. 2232211, 2004, class C. S25C 3/08). The invention relates to the production of carbon-containing composite materials for the production of printed paste.

Материал, изготовленный по указанному патенту, предназначенный для использования в виде набивной массы, представляет собой смесь углеродного компонента с оксидными реагентами в соотношении 50:50 частей по массе. В качестве углеродного компонента используется смесь антрацита и графита (или без него), в качестве связующего - каменноугольная смола; в качестве сырья для получения тугоплавкого материала используют смесь оксидных реагентов из ТiO2 и В2О3 (или Н3 ВО3). Оксидные реагенты используют в виде смеси в стехиометрических пропорциях, для последующего получения TiB2 в процессе термообработки и работы смеси в ванне при электролизе. Оксидные реагенты предварительно измельчают до состояния порошков с размером частиц не более 100 мкм, наиболее предпочтительный средний размер частиц 10-30 мкм. Затем смесь оксидных реагентов (иногда добавляют 3-10% Ti В2) смешивают с углеродным компонентов (антрацитом, графитом) в соотношении 50:50 частей по массе, затем смешивают с каменноугольной смолой и светлым маслом и после полного смешивания получают углеродный композитный материал, в частности, набивную массу, готовую к употреблению.The material made according to the specified patent, intended for use in the form of a packed mass, is a mixture of a carbon component with oxide reagents in a ratio of 50:50 parts by weight. A mixture of anthracite and graphite (or without it) is used as the carbon component, coal tar is used as a binder; as a raw material for obtaining a refractory material, a mixture of oxide reagents from TiO 2 and B 2 O 3 (or H 3 BO 3 ) is used. Oxide reagents are used in the form of a mixture in stoichiometric proportions, for the subsequent production of TiB 2 during the heat treatment and the mixture in the bath during electrolysis. Oxide reagents are pre-crushed to a state of powders with a particle size of not more than 100 microns, the most preferred average particle size of 10-30 microns. Then a mixture of oxide reagents (sometimes 3-10% Ti B 2 is added) is mixed with carbon components (anthracite, graphite) in a ratio of 50:50 parts by weight, then mixed with coal tar and light oil and after complete mixing a carbon composite material is obtained, in particular, the stuffed mass, ready to eat.

Недостатком указанного состава набивной массы является применение дорогих оксидных компонентов TiO2 и В2O3 в больших количествах (50% от состава шихты), что приводит к необоснованному удорожанию набивной массы, а также к необходимости обеспечения дополнительной операции предварительного измельчения оксидных компонентов до среднего размера частиц не более 100 мкм. Указанные оксидные компоненты ТiO2 и В2О3 вводятся в состав массы для получения термохимическим путем композиции TiB2 с углеродом. Масса предназначена для специальных подин с использованием подовых блоков такого же состава с высокой эрозионной стойкостью и легко смачиваемых алюминием.The disadvantage of this composition of the packed mass is the use of expensive oxide components TiO 2 and B 2 O 3 in large quantities (50% of the composition of the charge), which leads to unreasonable rise in the cost of the packed mass, as well as the need to provide an additional preliminary grinding operation of the oxide components to an average size particles no more than 100 microns. These oxide components TiO 2 and B 2 O 3 are introduced into the composition of the mass to thermochemically obtain a composition of TiB 2 with carbon. The mass is intended for special hearths using hearth blocks of the same composition with high erosion resistance and easily wetted by aluminum.

Известна также углеродсодержащая набивная масса для алюминиевых электролизеров (Европейский патент ЕР 0831075 А2, 1993, м. кл. С04В 35/528, С25С 3/08), состоящая из одного или нескольких углеродных компонентов наполнителя (графит, антрацит), связующего (смола, пек или другой коксующийся материал) и твердых порошкообразных добавок (алюминий, глинозем).Also known is a carbon-containing packing material for aluminum electrolysis cells (European patent EP 0831075 A2, 1993, class C04B 35/528, C25C 3/08), consisting of one or more carbon components of the filler (graphite, anthracite), a binder (resin, pitch or other coking material) and solid powder additives (aluminum, alumina).

Применение добавок алюминия и глинозема в углеродсодержащей набивной массе целесообразно в том случае, если указанная масса после уплотнения подвергается специальному высокотемпературному обжигу (выше 1100°С) в инертной среде. Известно, что глинозем растворяется в электролите, следовательно, если условия обжига не обеспечат требуемую прочность соединения с углеродом, стойкость швов к воздействию электролита значительно снизится. Известно, что в процессе электролиза в результате реакции алюминия с криолитом выделяется жидкий натрий, который проникает в углеродные блоки и распространяется по всему углеродному катоду примерно через три месяца работы электролизера. Чем больше присутствия добавки алюминия в углероде, тем быстрее идут реакции образования двух разрушающих соединений: карбида алюминия (Аl4С3) и фтористого натрия (NaF), которые, как известно, имеют свойство создавать колоннообразующие кристаллы, что может привести к деформации подины.The use of aluminum and alumina additives in a carbon-containing packed mass is advisable if the specified mass is subjected to special high-temperature firing (above 1100 ° C) in an inert medium after compaction. It is known that alumina dissolves in the electrolyte, therefore, if the firing conditions do not provide the required strength of the connection with carbon, the resistance of the joints to the effects of the electrolyte will significantly decrease. It is known that during the electrolysis as a result of the reaction of aluminum with cryolite, liquid sodium is released, which penetrates the carbon blocks and spreads throughout the carbon cathode after about three months of operation of the electrolyzer. The greater the presence of aluminum additive in carbon, the faster the formation of two destructive compounds: aluminum carbide (Al 4 C 3 ) and sodium fluoride (NaF), which are known to tend to create column-forming crystals, which can lead to deformation of the hearth.

Наиболее близкой к заявляемому техническому решению является холоднонабивная подовая масса (патент РФ №2155305, 2000, м. кл. С25С 3/08, С04В 35/52), содержащая основные компоненты: электрокальцинированный антрацит, жидкое углеродное связующее, пластификатор и специальную добавку.Closest to the claimed technical solution is a cold-packed hearth mass (RF patent No. 2155305, 2000, class C25C 3/08, C04B 35/52), containing the main components: electrocalcined anthracite, a liquid carbon binder, a plasticizer and a special additive.

Основным недостатком указанной массы является недостаточная пластичность, низкое объемное расширение в силу специфики ее применения. Масса предназначена для соединения полуграфитовых (с содержанием графита в рецептуре не более 30%) и аморфных (антрацитовых) подовых блоков, имеет низкие показатели стойкости к окислению и не предназначена для соединения графитовых и графитированных подовых блоков.The main disadvantage of this mass is insufficient ductility, low volume expansion due to the specifics of its application. The mass is designed to connect semi-graphite (with a graphite content in the formulation of not more than 30%) and amorphous (anthracite) hearth blocks, has low oxidation resistance and is not intended to connect graphite and graphite hearth blocks.

В условиях разработки новых конструкций мощных электролизеров, рассчитанных на работу при силе тока 300 кА и выше, а также повышенных анодных плотностях тока, для футеровки ванны используются подовые блоки последнего поколения - графитовые и графитированные.In the context of the development of new designs of powerful electrolyzers, designed to operate at a current strength of 300 kA and above, as well as increased anode current densities, the latest generation hearth blocks, graphite and graphite, are used for lining the bath.

Поверхностные свойства графитовых и графитированных подовых блоков существенно отличаются от поверхностных свойств аморфных и полуграфитовых блоков (на основе термо- и электрокальцинированного антрацита) прежде всего меньшей площадью участков, которые легко смачиваются каменноугольным связующим и спекаются с подовой массой. Соответственно, при соединении подовых графитовых и графитированных блоков подовой массой (по прототипу) не будет достигнута плотность и прочность соединения из-за низкого расширения массы при обжиге, что в процессе эксплуатации массы может привести к образованию зазоров между массой и блоком и протекам электролита.The surface properties of graphite and graphitized hearth blocks differ significantly from the surface properties of amorphous and semi-graphite blocks (based on thermo- and electrocalcined anthracite), primarily, with a smaller area of areas that are easily wetted by a coal-tar binder and sintered with a hearth mass. Accordingly, when connecting the bottom graphite and graphite blocks with the bottom mass (according to the prototype), the density and strength of the connection will not be achieved due to the low expansion of the mass during firing, which during operation of the mass can lead to the formation of gaps between the mass and the block and the electrolyte leaks.

Подовые блоки в мощных ваннах подвергаются также значительному окислительному воздействию среды в процессе эксплуатации, что приводит к дополнительному риску разрушения швов. Соответственно, для футеровки подин мощных электролизеров требуются подовые блоки и холоднонабивные подовые массы, более стойкие к окислению, чем для электролизеров с аморфными блоками.Hearth blocks in powerful bathtubs are also subject to significant oxidative effects of the environment during operation, which leads to an additional risk of fracture of the joints. Accordingly, for lining the bottoms of powerful electrolyzers, hearth blocks and cold-packed hearth masses are required that are more resistant to oxidation than for electrolyzers with amorphous blocks.

Задачей изобретения является повышение эксплуатационных свойств холоднонабивной подовой массы в межблочных швах за счет улучшения физико-механических свойств, обеспечивающих, в конечном итоге, повышенный срок работы электролизера.The objective of the invention is to increase the operational properties of the cold-packed hearth mass in the interblock seams by improving the physico-mechanical properties, providing, ultimately, increased battery life.

Технический результат заключается в получении холоднонабивной подовой массы, обладающей высокой пластичностью (уплотняемостью) при набойке, повышенным объемным расширением при обжиге и повышенной стойкостью к окислению.The technical result consists in obtaining a cold-packed hearth mass having high ductility (compactibility) during tapping, increased volumetric expansion during firing and increased resistance to oxidation.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что холоднонабивная подовая масса, включающая электрокальцинированный антрацит, жидкое углеродное связующее, пластификатор и специальную добавку согласно заявляемому изобретению содержит жидкое углеродное связующее следующего состава, мас.%:The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that the cold-packed hearth mass, including electro-calcined anthracite, a liquid carbon binder, a plasticizer and a special additive according to the claimed invention contains a liquid carbon binder of the following composition, wt.%:

каменноугольный пекcoal tar pitch 53,3-61,753.3-61.7 поглотительное маслоabsorption oil 37,8-43,737.8-43.7 антиокислительная добавкаantioxidant supplement 0,5-3,00.5-3.0

В качестве антиокислительной добавки может быть использован нитрид бора.Boron nitride can be used as an antioxidant additive.

Заявляемая масса отличается от прототипа составом, а именно присутствием добавки в составе жидкого углеродного связующего, при заявляемом соотношении всех компонентов, следовательно, она соответствует условию «новизна».The inventive mass differs from the prototype composition, namely the presence of additives in the composition of the liquid carbon binder, with the claimed ratio of all components, therefore, it meets the condition of "novelty."

Указанное количество антиокислительной добавки в жидком углеродном связующем является оптимальным и обусловлено требованиями к применению и эксплуатации подовой массы.The specified amount of antioxidant additives in the liquid carbon binder is optimal and is due to requirements for the use and operation of the hearth mass.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения.The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patents and scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention.

Для проверки соответствия заявляемого изобретения критерию «изобретательский уровень» заявитель провел дополнительный поиск известных решений, совпадающий с отличительными от прототипа признаками заявляемого вещества. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявляемого изобретения преобразований на достижение технического результата. Описываемое изобретение не основано только на изменении количественного признака. Новые значения этих признаков не могли быть получены исходя из известных зависимостей.To verify the compliance of the claimed invention with the criterion of "inventive step", the applicant conducted an additional search for known solutions that match the distinctive features of the claimed substance from the prototype. The search results showed that the claimed invention does not follow explicitly from the prior art for the specialist, since the influence of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention on the achievement of the technical result is not revealed from the prior art determined by the applicant. The described invention is not based only on a change in the quantitative trait. New values of these signs could not be obtained on the basis of known dependencies.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «изобретательский уровень»Therefore, the claimed invention meets the condition of "inventive step"

Применение в предлагаемой холоднонабивной подовой массе жидкого углеродного связующего, содержащего антиокислительную добавку, при заявляемом соотношении компонентов обеспечивает достижение нового эффекта - повышение пластичности холоднонабивной подовой массы, стойкости к окислению и объемного расширения при обжиге, не присущих холоднонабивной подовой массе по прототипу.The use in the proposed cold-packed hearth mass of a liquid carbon binder containing an antioxidant additive, with the claimed ratio of components, provides a new effect - an increase in the ductility of the cold-packed hearth, oxidation resistance and volume expansion during firing, which are not inherent in the cold-packed hearth of the prototype.

Применение антиокислительной добавки обусловлено реализацией необходимо-допустимой степени взаимодействия между компонентами связующего без резкого изменения компонентного состава и технологии получения холоднонабивной подовой массы.The use of antioxidant additives is due to the implementation of the necessary permissible degree of interaction between the components of the binder without a sharp change in component composition and the technology for producing cold-packed hearth mass.

Жидкое углеродное связующее, должно обеспечить смачиваемость и равномерное распределение электрокальцинированного антрацита в объеме подовой массы и должно быть равномерно распределено в объеме подовой массы, что гарантирует пластичность холоднонабивной подовой массы после приготовления, уплотняемость при набойке в швы и объемное расширение массы при обжиге. Физико-механические свойства жидкого связующего представлены характеристиками вязкости при 50°С и выходом коксового остатка.The liquid carbon binder should ensure the wettability and uniform distribution of electrocalcined anthracite in the volume of the hearth mass and should be evenly distributed in the volume of the hearth mass, which guarantees the ductility of the cold-packed hearth mass after preparation, compaction during filling in joints and volumetric expansion of the mass during firing. The physicomechanical properties of the liquid binder are represented by viscosity characteristics at 50 ° C and the yield of coke residue.

Соответственно, для обеспечения требуемых эксплуатационных свойств холоднонабивной подовой массы приготовление ведут в эквивязкостных условиях, т.е. в узком интервале по вязкости связующего. Вязкость жидкого углеродного связующего зависит от соотношения всех компонентов - каменноугольного пека, поглотительного масла, антиокислительной добавки.Accordingly, to ensure the required operational properties of the cold-packed hearth mass, the preparation is carried out under equivalent viscosity conditions, i.e. in a narrow range of viscosity binder. The viscosity of a liquid carbon binder depends on the ratio of all components - coal tar pitch, absorption oil, antioxidant additives.

Избыток каменноугольного пека (более 61,7%) при недостаточном количестве поглотительного масла (менее 37,8%) приводит к значительному повышению вязкости жидкого углеродного связующего при небольшом повышении выхода коксового остатка. Чем выше содержание каменноугольного пека в жидком углеродном связующем, тем выше выход коксового остатка, но при этом резко возрастает вязкость жидкого углеродного связующего. Связующее, имеющее высокую вязкость, плохо распределяется в электрокальцинированном антраците, в результате его смешивания образуются непромесы, представляющие слипшиеся комки из густого связующего и электрокальцинированного антрацита. При набойке в швах холоднонабивная подовая масса с непромесами «плывет» под трамбовкой, не уплотняется, что приводит после обжига к получению рыхлого шва.An excess of coal tar pitch (more than 61.7%) with an insufficient amount of absorption oil (less than 37.8%) leads to a significant increase in the viscosity of the liquid carbon binder with a slight increase in the yield of coke residue. The higher the content of coal tar pitch in a liquid carbon binder, the higher the yield of coke residue, but the viscosity of the liquid carbon binder sharply increases. A binder having a high viscosity is poorly distributed in electrocalcined anthracite, as a result of its mixing, neuromeses are formed, which are sticky lumps of thick binder and electrocalcined anthracite. When stuffing in the seams, the cold-packed hearth mass with non-impurities “floats” under the rammer, does not condense, which after firing results in a loose seam.

Недостаток каменноугольного пека (менее 53,3%) при избытке поглотительного масла (более 43,7%) приводит к получению жидкого углеродного связующего с низкой вязкостью. Жидкое углеродное связующее с низкой вязкостью хорошо смешивается с электрокальцинированным антрацитом, образуя пластичную холоднонабивную подовую массу, но в процессе набойки такой массы наблюдается эффект «песка» (масса пересыпается под трамбовкой в объеме шва), а при обжиге холоднонабивной подовой массы в швах низковязкое жидкое углеродное связующее начинает мигрировать по высоте уплотненного шва сверху вниз. В результате верхний слой холоднонабивной подовой массы, обедненный жидким углеродным связующим, имеет низкий выход коксового остатка и легко разрушается после обжига.The lack of coal tar pitch (less than 53.3%) with an excess of absorption oil (more than 43.7%) leads to the production of a liquid carbon binder with a low viscosity. A liquid carbon binder with a low viscosity mixes well with electro-calcined anthracite, forming a plastic cold-packed hearth mass, but during the tamping of such a mass, the effect of “sand” is observed (the mass is poured under the rammer in the seam volume), and when firing the cold-packed hearth mass in the seams, low-viscosity liquid carbon the binder begins to migrate along the height of the sealed seam from top to bottom. As a result, the upper layer of the cold-packed hearth depleted in a liquid carbon binder has a low yield of coke residue and is easily destroyed after firing.

Второй показатель, характеризующий достижение физико-механических свойств за счет спекаемости жидкого углеродного связующего с электрокальцинированным антрацитом, - коксовый остаток жидкого углеродного связующего - также имеет нижний допустимый предел. Присутствие антиокислительной добавки в количестве 0,5-3,0% обеспечивает эффект повышения выхода коксового остатка при сохранении вязкости жидкого углеродного связующего в оптимальном интервале.The second indicator characterizing the achievement of physical and mechanical properties due to the sinterability of the liquid carbon binder with electrocalcined anthracite, the coke residue of the liquid carbon binder, also has a lower acceptable limit. The presence of an antioxidant additive in an amount of 0.5-3.0% provides the effect of increasing the yield of coke residue while maintaining the viscosity of the liquid carbon binder in the optimal range.

Экспериментально установлено, что максимальный эффект повышения стойкости холоднонабивной подовой массы к окислению достигается при введении антиокислительной добавки в жидкое углеродное связующее при заявленном соотношении компонентов.It has been experimentally established that the maximum effect of increasing the oxidation stability of a cold-packed hearth mass is achieved by introducing an antioxidant additive into a liquid carbon binder with the stated ratio of components.

В качестве антиокислительной добавки в жидкое углеродное связующее может быть использован нитрид бора, как нейтральное при температуре до 900°С вещество, которое значительно повышает выход коксового остатка при термообработке связующего до 995°С, действуя как катализатор, и способствует повышению стойкости обожженной холоднонабивной подовой массы к окислению. Нитрид бора удобен в применении, имеет низкую стоимость.As an antioxidant additive in a liquid carbon binder, boron nitride can be used as a neutral substance at temperatures up to 900 ° C, which significantly increases the yield of coke residue during heat treatment of the binder to 995 ° C, acting as a catalyst, and helps to increase the resistance of the calcined cold-packed hearth mass to oxidation. Boron nitride is convenient to use, has a low cost.

Кокс, образующийся в процессе термообработки жидкого углеродного связующего, образует соединения с восстановленным оксидом бора В2O3, предшественником которого является специальная добавка, например, борная кислота (Н3ВО3), распределенная в составе холоднонабивной подовой массы.Coke formed during the heat treatment of a liquid carbon binder forms compounds with reduced boron oxide B 2 O 3 , the precursor of which is a special additive, for example, boric acid (H 3 BO 3 ), distributed in the composition of a cold-packed hearth mass.

Нитрид бора защищает углерод от взаимодействия с алюминием, так как не смачивается алюминием, при этом за счет образования ковалентных связей с углеродом значительно упрочняет углеродную композицию, в состав которой входит.Boron nitride protects carbon from interaction with aluminum, since it is not wetted by aluminum, and due to the formation of covalent bonds with carbon, it significantly strengthens the carbon composition that it contains.

Для достижения равномерного распределения, нитрид бора вводят в жидкое углеродное связующее при температуре 180-200°С. В процессе обжига соединения углерода с нитридом бора в холоднонабивной подовой массе под воздействием окислительной среды окисляются, образуя на участках контакта стеклообразное вещество, содержащее оксид бора, очень стойкое к окислению. Процесс окисления с образованием дополнительного вещества проходит с увеличением объемного расширения. Оптимальное содержание антиокислительной добавки - нитрида бора определяется как химическими процессами взаимодействия с углеродом, так и агрегативной устойчивостью приготовленного жидкого углеродного связующего.To achieve uniform distribution, boron nitride is introduced into a liquid carbon binder at a temperature of 180-200 ° C. During firing, compounds of carbon with boron nitride in a cold-packed hearth mass are oxidized under the influence of an oxidizing environment, forming a glassy substance containing boron oxide at the contact sites that is very resistant to oxidation. The oxidation process with the formation of an additional substance takes place with an increase in volume expansion. The optimal content of an antioxidant additive, boron nitride, is determined by both the chemical processes of interaction with carbon and the aggregative stability of the prepared liquid carbon binder.

Введение антиокислительной добавки в связующее менее 0,5% повышает вязкость жидкого углеродного связующего, но не влияет на выход коксового остатка. Недостаток количества антиокислительной добавки (менее 0,5%) не приводит к положительному эффекту, т.е. повышению объемного расширения и снижению окисляемости холоднонабивной подовой массы, так как распределяется в жидком углеродном связующем до концентрации, недостаточной для взаимодействия с составляющими каменноугольного пека.The introduction of an antioxidant additive in a binder of less than 0.5% increases the viscosity of the liquid carbon binder, but does not affect the yield of coke residue. The lack of antioxidant additives (less than 0.5%) does not lead to a positive effect, i.e. increase in volume expansion and decrease in oxidizability of the cold-packed hearth mass, as it is distributed in a liquid carbon binder to a concentration insufficient for interaction with the components of coal tar pitch.

Превышение содержания нитрида бора (более 3,0%) в жидком углеродном связующем приводит, в силу его большой дисперсности, к резкому повышению вязкости и потере агрегативной устойчивости жидкого углеродного связующего, которое выражается в образовании осадка.Exceeding the content of boron nitride (more than 3.0%) in a liquid carbon binder leads, due to its great dispersion, to a sharp increase in viscosity and loss of aggregate stability of the liquid carbon binder, which is expressed in the formation of a precipitate.

Высокая вязкость жидкого углеродного связующего с осадком препятствует его смешиванию с электрокальцинированным антрацитом, требует повышения температуры приготовления и применения холоднонабивной подовой массы, т.е. новой технологии.The high viscosity of the liquid carbon binder with the precipitate prevents its mixing with electrocalcined anthracite, requires an increase in the temperature of preparation and the use of a cold-packed hearth mass, i.e. new technology.

Составы предлагаемых масс, а также массы с запредельным содержанием антиокислительной добавки приведены в таблице 1. Примеры получения холоднонабивных подовых масс.The compositions of the proposed masses, as well as masses with an exorbitant content of antioxidant additives are shown in table 1. Examples of obtaining cold-packed hearth masses.

Пример 1. Для приготовления массы используют следующие компоненты в соотношении, мас.%:Example 1. To prepare the mass using the following components in the ratio, wt.%:

электрокальцинированный антрацитelectrocalcined anthracite 83,083.0 пластификаторplasticizer 1,51,5 специальная добавкаspecial additive 1,51,5 жидкое углеродное связующееliquid carbon binder 14fourteen

Шихта электрокальцинированного антрацита имеет удельную поверхностью 150 м2/кг. Свойства электрокальцинированного антрацита:The mixture of electro-calcined anthracite has a specific surface area of 150 m 2 / kg. Properties of electrocalcined anthracite:

истинная плотностьtrue density 1,88 г/см3 1.88 g / cm 3 удельное электросопротивлениеelectrical resistivity 545 мкОм·м545 μΩ · m содержание золыash content 5,4%5.4%

В качестве пластификатора используют диэтиленгликоль с плотностью при 20°С 1,12 г/см3 As plasticizer, diethylene glycol with a density at 20 ° C of 1.12 g / cm 3

В качестве специальной добавки в электрокальцинированный антрацитAs a special additive in electrocalcined anthracite

используют борную кислоту - Н3ВО3.use boric acid - H 3 IN 3 .

Используют жидкое углеродное связующее следующего состава мас.%:Use a liquid carbon binder of the following composition wt.%:

каменноугольный пек марки Б (ГОСТ 10200)brand B coal tar pitch (GOST 10200) 61,761.7 поглотительное масло (ТУ 14-107-148)absorption oil (TU 14-107-148) 37,837.8 антиокислительная добавка - antioxidant additive - нитрид бора (BN) (ТУ 212-003-19534204-2002)boron nitride (BN) (TU 212-003-19534204-2002) 0,50.5

Приготовление жидкого углеродного связующего ведут следующим образом: в расплав каменноугольного пека марки Б (ГОСТ 10200) (с температурой размягчения 76°С по методу КиС) при температуре 155-165°С вводят поглотительное масло с температурой 60-70°С и перемешивают полученную композицию в течение 3-5 часов при температуре 160-180°С до получения однородной смеси. В полученную смесь добавляют нитрид бора и дополнительно перемешивают до равномерного распределения антиокислительной добавки и отсутствия белых разводов на поверхности жидкого углеродного связующего.The preparation of a liquid carbon binder is carried out as follows: grade B coal tar melt (GOST 10200) (with a softening temperature of 76 ° C according to the KiS method) at a temperature of 155-165 ° C is introduced an absorption oil with a temperature of 60-70 ° C and the resulting composition is mixed for 3-5 hours at a temperature of 160-180 ° C until a homogeneous mixture is obtained. Boron nitride is added to the resulting mixture and further mixed until the antioxidant additive is evenly distributed and there are no white streaks on the surface of the liquid carbon binder.

Жидкое углеродное связующее, по заявляемому составу с 0,5% антиокислительной добавки, однородно по цвету и составу и имеет следующие свойства:The liquid carbon binder, according to the claimed composition with 0.5% antioxidant additives, is uniform in color and composition and has the following properties:

вязкость при 50°Сviscosity at 50 ° C 400 сПз;400 cps; выход коксового остаткаcoke residue output 34,6%34.6%

Приготовление массы в лабораторных условиях ведут следующим образом: в лабораторную смесильную машину с Z-образными лопастями емкостью 10 л загружают электрокальцинированный антрацит, затем добавляется специальная добавка - борная кислота, и смесь перемешивается 5 минут. В последнюю очередь вводится пластификатор - диэтиленгликоль, смесь перемешивается, и в машину заливается предварительно подготовленное жидкое углеродное связующее с антиокислительной добавкой нитрида бора. Перемешанная при температуре не более 80°С в течение 25 мин холоднонабивная подовая масса готова к употреблению.Preparation of the mass in laboratory conditions is as follows: in a laboratory mixing machine with Z-shaped blades with a capacity of 10 l, electrocalcined anthracite is loaded, then a special additive, boric acid, is added, and the mixture is mixed for 5 minutes. Lastly, a plasticizer - diethylene glycol is introduced, the mixture is mixed, and a previously prepared liquid carbon binder with an antioxidant additive of boron nitride is poured into the machine. Mixed at a temperature of not more than 80 ° C for 25 minutes, the cold-packed hearth mass is ready for use.

Испытания холоднонабивной подовой массы проводят в соответствии с принятыми методами контроля.Tests of the cold-stuffed hearth mass are carried out in accordance with accepted control methods.

Уплотняемость массы определяют на машине Фишера по МВИ «R&D Carbon» путем определения плотности холоднонабивной подовой массы после 50 и 100 ударов и расчета уплотняемости по формуле:The mass compaction is determined on a Fischer machine according to the R&D Carbon MVI by determining the density of the cold-packed hearth mass after 50 and 100 strokes and calculating the compaction by the formula:

K=(D100-D50)/D50×100,K = (D 100 -D 50 ) / D 50 × 100,

Где D100 - кажущаяся плотность необожженной холоднонабивной подовой массы после 100 ударов;Where D 100 is the apparent density of the unfired cold-packed hearth mass after 100 strokes;

D50 - кажущаяся плотность необожженной холоднонабивной подовой массы после 50 ударов.D 50 is the apparent density of the unfired cold-packed hearth mass after 50 strokes.

Физико-механические свойства по ТУ 1914-071-05785218-99.Physico-mechanical properties according to TU 1914-071-05785218-99.

Для этого в матрице прессуют образцы при давлении (19,6±2,0) МПа; и времени подпрессовки 120±5 секунд, при температуре 25°С.For this, samples are pressed in the matrix at a pressure of (19.6 ± 2.0) MPa; and prepress time 120 ± 5 seconds, at a temperature of 25 ° C.

Определение физико-механических показателей холоднонабивной подовой массы проводят на образцах диаметром 60, высотой 30 мм.The determination of the physicomechanical parameters of the cold-packed hearth mass is carried out on samples with a diameter of 60 and a height of 30 mm.

Дилатометрические испытания проводят по методике МВИ «КГАЦМиЗ» на необожженных образцах диаметром 50 мм и высотой 50 мм. Результаты определения объемно-линейного расширения холоднонабивной подовой массы при обжиге представлены на фиг.1.Dilatometric tests are carried out according to the method of MVI "KGATSMiZ" on unfired samples with a diameter of 50 mm and a height of 50 mm. The results of determining the volume-linear expansion of the cold-packed hearth mass during firing are presented in figure 1.

Термообработку образцов проводят путем обжига в углеродной пересыпке до температуры 980°С со скоростью 100°С/ч и выдержкой при конечной температуре в течение 3-х часов.The heat treatment of the samples is carried out by firing in carbon powder to a temperature of 980 ° C at a rate of 100 ° C / h and holding at a final temperature for 3 hours.

Открытую пористость определяют по ГОСТ 2409-95.Open porosity is determined according to GOST 2409-95.

Стойкость к окислению исследуют по ISO 12988 на обожженных образцах.Oxidation resistance is tested according to ISO 12988 on calcined samples.

Стойкость к воздействию криолит-глиноземного расплава определяют на обожженных образцах по методике ТУ 48-12-21-95.Resistance to the effects of cryolite-alumina melt is determined on calcined samples according to the procedure TU 48-12-21-95.

Пример 2. Как в примере 1. Отличие в том, что используют жидкое углеродное связующее следующего состава, мас.%:Example 2. As in example 1. The difference is that they use a liquid carbon binder of the following composition, wt.%:

каменноугольный пек марки Б (ГОСТ 10200)brand B coal tar pitch (GOST 10200) 58,258.2 поглотительное масло (ТУ 14-107-148)absorption oil (TU 14-107-148) 38,838.8 антиокислительная добавка - antioxidant additive - нитрид бора (BN) (ТУ 212-003-19534204-2002)boron nitride (BN) (TU 212-003-19534204-2002) 3,03.0

Жидкое углеродное связующее имеет следующие свойства:Liquid carbon binder has the following properties:

вязкость при 50°Сviscosity at 50 ° C 550 сПз;550 cps; выход коксового остаткаcoke residue output 38,6%38.6%

Приготовление холоднонабивной подовой массы ведут в промышленных условиях при следующих режимах:электрокальцинированный антрацит с удельной поверхностью 150 м2/кг загружают в периодический смеситель и перемешивают в течение 10 минут, затем засыпают специальную добавку (борную кислоту). Одновременно включают загрузку пластификатора и перемешивают в течение 15 минут. По окончании времени добавляют жидкое углеродное связующее, с которым массу перемешивают еще 20 минут. Общее время смешивания составляет не более 45 минут.The preparation of a cold-packed hearth mass is carried out under industrial conditions under the following conditions: electrocalcined anthracite with a specific surface of 150 m 2 / kg is loaded into a batch mixer and mixed for 10 minutes, then a special additive (boric acid) is poured. At the same time, the plasticizer charge is started and mixed for 15 minutes. At the end of time, a liquid carbon binder is added, with which the mass is mixed for another 20 minutes. The total mixing time is not more than 45 minutes.

Пример 3. Как в примере 1. Отличие в том, что используют жидкое углеродное связующее следующего состава, мас.%:Example 3. As in example 1. The difference is that they use a liquid carbon binder of the following composition, wt.%:

каменноугольный пек марки В (ГОСТ 10200)brand B coal tar pitch (GOST 10200) 53,353.3 поглотительное масло (ТУ 14-107-148)absorption oil (TU 14-107-148) 43,743.7 антиокислительная добавка - antioxidant additive - нитрид бора (BN) (ТУ 212-003-19534204-2002)boron nitride (BN) (TU 212-003-19534204-2002) 3,03.0

Приготовление жидкого углеродного связующего ведут следующим образом.Preparation of a liquid carbon binder is as follows.

В расплав каменноугольного пека марки В (ГОСТ 10200) (с температурой размягчения 89±1 по методу КиС) при температуре 200°С вводят поглотительное масло с температурой 70-75°С и перемешивают полученную композицию в течение 4,5-5-ти часов при температуре 185-190°С до получения однородной смеси. В полученную смесь добавляют нитрид бора и дополнительно перемешивают до равномерного распределения добавки и отсутствия белых разводов на поверхности жидкого углеродного связующего. Жидкое углеродное связующее имеет следующие характеристики:Absorption oil with a temperature of 70-75 ° C is introduced into the melt of brand B coal tar pitch (GOST 10200) (with a softening temperature of 89 ± 1 according to the KiS method) at a temperature of 200 ° C and the resulting composition is mixed for 4.5-5 hours at a temperature of 185-190 ° C until a homogeneous mixture is obtained. Boron nitride is added to the resulting mixture and further mixed until the additive is uniformly distributed and there are no white streaks on the surface of the liquid carbon binder. Liquid carbon binder has the following characteristics:

вязкость при 50°Сviscosity at 50 ° C 520 сП;520 cP; выход коксового остаткаcoke residue output 38,0%.38.0%.

Пример 4. Как в примере 3. Отличие в том, что используют жидкое углеродное связующее следующего состава, мас.%:Example 4. As in example 3. The difference is that they use a liquid carbon binder of the following composition, wt.%:

каменноугольный пек марки В (ГОСТ 10200)brand B coal tar pitch (GOST 10200) 57,757.7 поглотительное масло (ТУ 14-107-148)absorption oil (TU 14-107-148) 41,841.8 антиокислительная добавкаantioxidant supplement нитрид бора (BN) (ТУ 212-003-19534204-2002)boron nitride (BN) (TU 212-003-19534204-2002) 0,50.5

Жидкое углеродное связующее имеет следующие характеристики:Liquid carbon binder has the following characteristics:

вязкость при 50°Сviscosity at 50 ° C 400 сПз;400 cps; выход коксового остаткаcoke residue output 35,0%35.0%

Пример 5. Как в примере 1. Отличие в том, что используют жидкое углеродное связующее следующего состава, мас.%:Example 5. As in example 1. The difference is that they use a liquid carbon binder of the following composition, wt.%:

каменноугольный пек марки Б (ГОСТ 10200)brand B coal tar pitch (GOST 10200) 59,459,4 поглотительное масло (ТУ 14-107-148)absorption oil (TU 14-107-148) 39,639.6 антиокислительная добавка - antioxidant additive - нитрид бора (BN) (ТУ 212-003-19534204-2002)boron nitride (BN) (TU 212-003-19534204-2002) 1,01,0

Жидкое углеродное связующее имеет следующие характеристики:Liquid carbon binder has the following characteristics:

вязкость при 50°Сviscosity at 50 ° C 530 сПз;530 cps; выход коксового остаткаcoke residue output 38,2%38.2%

Пример 6 (выход за пределы). Как в примере 1. Отличие в том, что используют жидкое углеродное связующее следующего состава, мас.%:Example 6 (going beyond). As in example 1. The difference is that they use a liquid carbon binder of the following composition, wt.%:

каменноугольный пек марки Б (ГОСТ 10200)brand B coal tar pitch (GOST 10200) 59,859.8 поглотительное масло (ТУ 14-107-148)absorption oil (TU 14-107-148) 39,939.9 антиокислительная добавка - antioxidant additive - нитрид бора (BN) (ТУ 212-003-19534204-2002)boron nitride (BN) (TU 212-003-19534204-2002) 0,30.3

Жидкое углеродное связующее имеет следующие характеристики:Liquid carbon binder has the following characteristics:

вязкость при 50°Сviscosity at 50 ° C 410 сПз;410 cps; выход коксового остаткаcoke residue output 34,0%34.0%

Пример 7 (выход за пределы). Как в примере 3. Отличие в том, что используют жидкое углеродное связующее следующего состава, мас.%:Example 7 (going beyond). As in example 3. The difference is that they use a liquid carbon binder of the following composition, wt.%:

каменноугольный пек марки В (ГОСТ 10200)brand B coal tar pitch (GOST 10200) 53,153.1 поглотительное масло (ТУ 14-107-148)absorption oil (TU 14-107-148) 43,443,4 антиокислительная добавка - antioxidant additive - нитрид бора (BN) (ТУ 212-003-19534204-2002)boron nitride (BN) (TU 212-003-19534204-2002) 3,53,5

Жидкое углеродное связующее имеет следующие характеристики:Liquid carbon binder has the following characteristics:

вязкость при 50°Сviscosity at 50 ° C 720 сПз;720 cps; выход коксового остаткаcoke residue output 39,2%39.2%

Пример 8 (выход за пределы). Как в примере 3. Отличие в том, что используют жидкое углеродное связующее следующего состава, мас.%:Example 8 (going beyond). As in example 3. The difference is that they use a liquid carbon binder of the following composition, wt.%:

каменноугольный пек с температурой coal tar pitch with temperature размягчения 90°С (по КиС)softening 90 ° C (according to KiS) 62,062.0 поглотительное масло (ТУ 14-107-148)absorption oil (TU 14-107-148) 37,537.5

антиокислительная добавка -antioxidant additive -

нитрид бора (BN) (ТУ 212-003-19534204-2002)boron nitride (BN) (TU 212-003-19534204-2002) 0,50.5

Для приготовления связующего используют высокотемпературный пек с температурой размягчения 90°С (по КиС) зарубежного производителя. Жидкое углеродное связующее имеет следующие характеристики:To prepare the binder, high-temperature pitch with a softening temperature of 90 ° C (according to KiS) of a foreign manufacturer is used. Liquid carbon binder has the following characteristics:

вязкость при 50°Сviscosity at 50 ° C 896 сПз;896 cps; выход коксового остаткаcoke residue output 38,8%38.8%

Пример 9 (выход за пределы). Как в примере 1. Отличие в том, что используют жидкое углеродное связующее следующего состава, мас.%:Example 9 (going beyond). As in example 1. The difference is that they use a liquid carbon binder of the following composition, wt.%:

каменноугольный пек марки Б (ГОСТ 10200)brand B coal tar pitch (GOST 10200) 54,254,2 поглотительное масло (ТУ 14-107-148)absorption oil (TU 14-107-148) 44,044.0 антиокислительная добавка - antioxidant additive - нитрид бора (BN) (ТУ 212-003-19534204-2002)boron nitride (BN) (TU 212-003-19534204-2002) 1,81.8

Жидкое углеродное связующее имеет следующие характеристики:Liquid carbon binder has the following characteristics:

вязкость при 50°Сviscosity at 50 ° C 320 сПз;320 cps; выход коксового остаткаcoke residue output 32,4%32.4%

Пример по прототипу.An example of a prototype.

Массу готовят на основе электрокальцинированного антрацита с внешней удельной поверхностью 100 м2/кг.The mass is prepared on the basis of electro-calcined anthracite with an external specific surface of 100 m 2 / kg.

Свойства электрокальцинированного антрацита:Properties of electrocalcined anthracite:

истинная плотностьtrue density 1,98 г/см3 1.98 g / cm 3 удельное электросопротивлениеelectrical resistivity 545 мкОм·м545 μΩ · m содержание золыash content 4,0%4.0%

Массу готовят из 89% шихты электрокальцинированного антрацита, 0,4% пластификатора (диэтиленгликоля), 0,6% специальной добавки (борной кислоты), 10% жидкого углеродного связующего.The mass is prepared from 89% of the mixture of electro-calcined anthracite, 0.4% of plasticizer (diethylene glycol), 0.6% of a special additive (boric acid), 10% of a liquid carbon binder.

Используют жидкое углеродное связующее следующего состава, мас.%:A liquid carbon binder of the following composition is used, wt.%:

каменноугольный пек марки Б (ГОСТ 10200)brand B coal tar pitch (GOST 10200) 60,060.0 поглотительное масло (ТУ 14-107-148)absorption oil (TU 14-107-148) 40,040,0

со следующими свойствами:with the following properties:

вязкость при 50°Сviscosity at 50 ° C 400 сПз;400 cps; выход коксового остаткаcoke residue output 34,0%34.0%

Приготовление массы ведут в лабораторных условиях следующим образом: в необогреваемую смесильную машину емкостью 10 л загружают электрокальцинированный антрацит указанной удельной поверхности, перемешивают, загружают специальную добавку, затем пластификатор и перемешивают в течение 5 мин. Жидкое углеродное связующее с температурой 50°С загружается в последнюю очередь. Масса перемешивается в течение 35 минут без подогрева.Preparation of the mass is carried out in laboratory conditions as follows: in an unheated mixing machine with a capacity of 10 l, electrocalcined anthracite of the indicated specific surface is loaded, mixed, a special additive is loaded, then a plasticizer and mixed for 5 minutes. A liquid carbon binder with a temperature of 50 ° C is loaded last. The mass is mixed for 35 minutes without heating.

После смешивания холоднонабивная подовая масса готова к употреблению. Испытания проводят в соответствии с методами контроля качества углеродных футеровочных материалов. Испытания проводят на образцах холоднонабивной подовой массы, полученных методом прессования в глухую матрицу.After mixing, the cold-packed hearth is ready to eat. The tests are carried out in accordance with the quality control methods of carbon lining materials. The tests are carried out on samples of cold-packed hearth mass obtained by pressing in a blank matrix.

Кажущуюся плотность определяют на образцах диаметром 60 мм, высотой 60 мм.Apparent density is determined on samples with a diameter of 60 mm, a height of 60 mm.

Стойкость к воздействию криолит-глиноземного расплава определяется по методике, изложенной в ТУ 48-12-21-95.Resistance to cryolite-alumina melt is determined by the method described in TU 48-12-21-95.

Предлагаемые составы жидкого углеродного связующего с различным содержанием антиокислительной добавки по примерам приведены в таблице 1.The proposed compositions of a liquid carbon binder with a different content of antioxidant additives for the examples shown in table 1.

Физико-механические характеристики холоднонабивной подовой массы, приготовленной на основе заявленных составов жидкого углеродного связующего, приведены в таблице 2.Physico-mechanical characteristics of the cold-packed hearth mass prepared on the basis of the claimed compositions of the liquid carbon binder are shown in table 2.

Результаты дилатометрических испытаний холоднонабивной подовой массы по примеру 1 представлены на фиг.1, по прототипу - на фиг.2.The results of dilatometric tests of cold-stuffed hearth mass according to example 1 are presented in figure 1, for the prototype - in figure 2.

Данные таблицы 2 показывают, что предлагаемые массы (примеры 1-5) характеризуются повышенной уплотняемостью при набойке, следствием чего является достижение оптимальной области коэффициента уплотнения массы по тесту Фишера (2-6). Основной эффект применения специальной антиокислительной добавки - нитрида бора - повышенная стойкость к окислению, достигается в примерах 1-5, о чем свидетельствует значительное повышение показателей (CRR) остатка после реакции в СО2, а также снижение показателя (CRD) осыпаемости после реакции в CO2. В целом реакционная способность массы (CRL) значительно снижается в присутствии нитрида бора в составе холоднонабивной подовой массы.The data in table 2 show that the proposed masses (examples 1-5) are characterized by increased compaction during tapping, which results in the achievement of the optimal range of the coefficient of compaction of the mass according to the Fisher test (2-6). The main effect of the use of a special antioxidant additive - boron nitride - increased oxidation resistance is achieved in examples 1-5, as evidenced by a significant increase in the CRR value of the residue after the reaction in CO 2 , as well as a decrease in the rate of crumbling after the reaction in CO 2 . In general, the reactivity of the mass (CRL) is significantly reduced in the presence of boron nitride in the composition of the cold-packed hearth mass.

Присутствие антиокислительной добавки приводит также к объемному расширению массы при обжиге.The presence of an antioxidant additive also leads to volume expansion of the mass during firing.

Выход за заявляемые пределы по содержанию антиокислительной добавки (примеры 6, 7) не обеспечивает достижение требуемого технического результата.Going beyond the claimed limits for the content of antioxidant additives (examples 6, 7) does not ensure the achievement of the required technical result.

Выход за заявляемые пределы по содержанию каменноугольного пека и поглотительного масла в жидком углеродном связующем (примеры 8, 9) не обеспечивает достижение требуемого технического результата.Going beyond the claimed limits for the content of coal tar pitch and absorption oil in a liquid carbon binder (examples 8, 9) does not ensure the achievement of the required technical result.

В примерах показано (табл.1), что антиокислительная добавка - нитрид бора, улучшает качество жидкого углеродного связующего, полученного на основе как среднетемпературного каменноугольного пека (марки Б), так и высокотемпературного каменноугольного пека (марки В), значительно повышая выход коксового остатка при незначительном увеличении вязкости жидкого углеродного связующего в пределах требования к этому показателю.The examples show (Table 1) that the antioxidant additive, boron nitride, improves the quality of the liquid carbon binder, obtained on the basis of both medium-temperature coal tar pitch (grade B) and high-temperature coal tar pitch (grade B), significantly increasing the yield of coke residue when a slight increase in the viscosity of the liquid carbon binder within the requirements for this indicator.

Изобретение применимо при изготовлении холоднонабивных подовых масс для заполнения межблочных и периферийных швов в подине электролизеров, особенно с графитовыми и графитированными подовыми блоками, и позволяет повысить эксплуатационную стойкость углеродных подин при эксплуатации электролизеров.The invention is applicable in the manufacture of cold-packed hearth masses for filling interblock and peripheral joints in the bottom of electrolytic cells, especially with graphite and graphitized hearth blocks, and allows to increase the operational resistance of carbon bottom in the operation of electrolytic cells.

Таблица 1Table 1 ПримерыExamples Каменноугольный пек, мас.%Coal tar pitch, wt.% Поглотительное масло, мас.%Absorption oil, wt.% Нитрид бора, мас.%Boron nitride, wt.% Динамическая вязкость связующего, сПзThe dynamic viscosity of the binder, SP Выход коксового остатка из связующего, %The yield of coke residue from the binder,% 1one 61,761.7 37,837.8 0,50.5 400400 34,634.6 22 58,258.2 38,838.8 3,03.0 550550 38,638.6 33 53,353.3 43,743.7 3,03.0 520520 38,038,0 4four 57,757.7 41,841.8 0,50.5 400400 35,035.0 55 59,459,4 39,639.6 1,01,0 530530 38,238,2 6 (выход)6 (exit) 59,859.8 39,939.9 0,30.3 410410 34,034.0 7 (выход)7 (exit) 53,153.1 43,443,4 3,53,5 720720 39,239.2 8 (выход)8 (exit) 62,062.0 37,537.5 0,50.5 896896 38,838.8 9 (выход)9 (exit) 54,254,2 44,044.0 1,81.8 320320 32,432,4 По прототипуAccording to the prototype 60,060.0 40,040,0 00 400400 34,034.0

Таблица 2table 2 ПримерыExamples Коэффициент уплотняемости, К, %The coefficient of compactibility, K,% Плотность кажущаяся обож. массы, г/см3 Density is apparent adore. mass, g / cm 3 Объемное расширение при обжиге, %Volumetric expansion during firing,% УЭС, мкОм·мResistivity, μOhm · m Пористость открытая, %Open porosity,% CRR-остаток после реакции в СO2, %CRR residue after reaction in CO 2 ,% CRD-осыпаемость после реакции с СО2, %CRD-showability after reaction with CO 2 ,% CRL-реакционная способность в СO2, %CRL reactivity in CO 2 ,% Относительное удлинение (натриевое расширение)%Relative elongation (sodium expansion)% Пример 1Example 1 3,23.2 1,421.42 1,091.09 74,374.3 19,019.0 38,038,0 44,844.8 17,217,2 0,560.56 Пример 2Example 2 4,24.2 1,441.44 1,381.38 71,671.6 18,218.2 46,846.8 40,240,2 13,013.0 0,510.51 Пример 3Example 3 5,15.1 1,451.45 1,241.24 72,072.0 18,018.0 45,945.9 39,539.5 14,614.6 0,500.50 Пример 4Example 4 3,03.0 1,401.40 1,401.40 76,576.5 18,518.5 38,538.5 45,245,2 16,316.3 0,570.57 Пример 5Example 5 3,63.6 1,441.44 1,421.42 73,273,2 18,918.9 52,352.3 30,930.9 16,816.8 0,590.59 Пример 6Example 6 2,02.0 1,401.40 0,500.50 79,079.0 19,019.0 26,626.6 54,654.6 18,918.9 0,640.64 Пример 7Example 7 1,41.4 1,251.25 0,200.20 85,085.0 24,024.0 10,410,4 65,465,4 24,224.2 Образец рассыпалсяThe sample crumbled Пример 8Example 8 Образец не сформован из-за высокой вязкости массы.The sample is not molded due to the high viscosity of the mass. Пример 9Example 9 6,26.2 1,331.33 0,300.30 90,090.0 25,125.1 Образец рассыпался при испытанииThe sample crumbled during testing 1,01,0 Пример 10Example 10 1,01,0 1,251.25 0,050.05 91,591.5 26,026.0 10,210,2 65,065.0 24,824.8 0,810.81 ПрототипPrototype 2,02.0 1,401.40 0,500.50 79,079.0 19,019.0 26,526.5 54,754.7 18,818.8 0,650.65

Claims (2)

1. Холоднонабивная подовая масса, включающая электрокальцинированный антрацит, жидкое углеродное связующее, пластификатор и специальную добавку, отличающаяся тем, что она содержит жидкое углеродное связующее следующего состава, мас.%:
каменноугольный пек 53,3-61,7 поглотительное масло 37,8-43,7 антиокислительная добавка 0,5-3,0
1. Cold-packed hearth mass, including electro-calcined anthracite, a liquid carbon binder, a plasticizer and a special additive, characterized in that it contains a liquid carbon binder of the following composition, wt.%:
coal tar pitch 53.3-61.7 absorption oil 37.8-43.7 antioxidant supplement 0.5-3.0
2. Масса по п.1, отличающаяся тем, что в качестве антиокислительной добавки используют нитрид бора. 2. The mass according to claim 1, characterized in that boron nitride is used as an antioxidant additive.
RU2007125185/02A 2007-07-03 2007-07-03 Cold-padded baked in furnace mass RU2375503C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007125185/02A RU2375503C2 (en) 2007-07-03 2007-07-03 Cold-padded baked in furnace mass

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007125185/02A RU2375503C2 (en) 2007-07-03 2007-07-03 Cold-padded baked in furnace mass

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007125185A RU2007125185A (en) 2009-01-10
RU2375503C2 true RU2375503C2 (en) 2009-12-10

Family

ID=40373919

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007125185/02A RU2375503C2 (en) 2007-07-03 2007-07-03 Cold-padded baked in furnace mass

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2375503C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2548875C1 (en) * 2013-12-27 2015-04-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" Cold ramming paste

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2002857C1 (en) * 1992-01-03 1993-11-15 Акционерное общество "Богословский алюминиевый завод" Method for manufacturing bottom cold-rammed mixture
US5961811A (en) * 1997-10-02 1999-10-05 Emec Consultants Potlining to enhance cell performance in aluminum production
RU2155305C2 (en) * 1999-08-31 2000-08-27 Открытое акционерное общество "Красноярский алюминиевый завод" Cold-rammed bottoming material
RU2232211C2 (en) * 1998-11-17 2004-07-10 Алкан Интернешнел Лимитед Carbon composite materials capable of wetting, erosion \ oxidation resistant
RU2005130951A (en) * 2003-03-12 2006-02-27 Алкан Интернешнел Лимитед (Ca) STEAM PASTE OF HIGH SWELLING ABILITY FOR ALUMINUM ELECTROLYZER

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2002857C1 (en) * 1992-01-03 1993-11-15 Акционерное общество "Богословский алюминиевый завод" Method for manufacturing bottom cold-rammed mixture
US5961811A (en) * 1997-10-02 1999-10-05 Emec Consultants Potlining to enhance cell performance in aluminum production
RU2232211C2 (en) * 1998-11-17 2004-07-10 Алкан Интернешнел Лимитед Carbon composite materials capable of wetting, erosion \ oxidation resistant
RU2155305C2 (en) * 1999-08-31 2000-08-27 Открытое акционерное общество "Красноярский алюминиевый завод" Cold-rammed bottoming material
RU2005130951A (en) * 2003-03-12 2006-02-27 Алкан Интернешнел Лимитед (Ca) STEAM PASTE OF HIGH SWELLING ABILITY FOR ALUMINUM ELECTROLYZER

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2548875C1 (en) * 2013-12-27 2015-04-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" Cold ramming paste

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007125185A (en) 2009-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2232211C2 (en) Carbon composite materials capable of wetting, erosion \ oxidation resistant
RU2342471C2 (en) Tamped paste of high swelling ability for aluminium electrolytic cell
NO821537L (en) TITANIUM DIBORIDE-COMPOSITES
US5397450A (en) Carbon-based bodies in particular for use in aluminium production cells
US3616045A (en) Process for increasing the strength and electrical conductivity of graphite or carbon articles and/or for bonding such articles to each other to ceramic articles or to metals
RU2371523C1 (en) Composite material for moistened cathode of aluminium electrolytic cell
RU2375503C2 (en) Cold-padded baked in furnace mass
US20060131169A1 (en) Cathode block for aluminum refining and method for production thereof
US3442989A (en) Method of forming carbon-bonded silicon carbide bodies
CN1083814C (en) Cryolite resistant refractory material
US4192730A (en) Carbonaceous luting paste and ambient temperature luting process
RU2155305C2 (en) Cold-rammed bottoming material
GB2231561A (en) Process for the production of non-puffing shaped carbon bodies
RU2814568C1 (en) Method of producing composite materials based on carbon
RU2548875C1 (en) Cold ramming paste
Amara et al. A REVIEW OF THE STUDIES ON THE UTILIZATION OF PETROLEUM PITCH AND ITS BLENDS WITH COAL TAR PITCH FOR CARBON ANODE PRODUCTION IN ALUMINUM INDUSTRY
Sekhar et al. A porous titanium diboride composite cathode coating for Hall-Héroult cells: Part I. Thin coatings
US4046650A (en) Carbon block for cathodes of aluminum
CA2805562C (en) Process for producing a cathode block for an aluminium electrolysis cell and a cathode block
NO154804B (en) PROCEDURE FOR EXECUTION OF ELECTROLYCLE CELLS FOR PRODUCING ALUMINUM.
RU2412284C1 (en) Material of moistened cathode of aluminium electrolyser
US3925092A (en) Joint ramming cement
RU2073749C1 (en) Method for production of electrode mass for aluminium electrolyzers
EP0084059A4 (en) Composite of tib2-graphite.
RU2793027C1 (en) Method for producing composite carbon-containing material

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20131024