RU2418888C2 - Manufacturing method of cathode of vertical electrolysis unit for aluminium manufacture - Google Patents

Manufacturing method of cathode of vertical electrolysis unit for aluminium manufacture Download PDF

Info

Publication number
RU2418888C2
RU2418888C2 RU2009130820/02A RU2009130820A RU2418888C2 RU 2418888 C2 RU2418888 C2 RU 2418888C2 RU 2009130820/02 A RU2009130820/02 A RU 2009130820/02A RU 2009130820 A RU2009130820 A RU 2009130820A RU 2418888 C2 RU2418888 C2 RU 2418888C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cathode
carbon
parts
weight
cathodes
Prior art date
Application number
RU2009130820/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009130820A (en
Inventor
Александр Васильевич Голоунин (RU)
Александр Васильевич Голоунин
Дмитрий Александрович Симаков (RU)
Дмитрий Александрович Симаков
Александр Олегович Гусев (RU)
Александр Олегович Гусев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" (ООО "РУСАЛ ИТЦ")
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 "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" (ООО "РУСАЛ ИТЦ") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" (ООО "РУСАЛ ИТЦ")
Priority to RU2009130820/02A priority Critical patent/RU2418888C2/en
Publication of RU2009130820A publication Critical patent/RU2009130820A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2418888C2 publication Critical patent/RU2418888C2/en

Links

Landscapes

  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: for formation of cathode there used is the mixture containing titanium diboride powder, carbon-containing filler, carbon-containing binding agent and boron-containing additive, namely boron oxide or boric acid in amount of 1-7 parts by weight at titanium diboride content of not more than 60 parts by weight. For cathode manufacture the mixture is compacted under pressure of 1-2 t/cm2, dried, hardened at 200°C and calcined at 700-1200°C in reducing or inert medium.
EFFECT: improving oxidation resistance and water affinity with aluminium of compositional cathodes with diboride content.
5 cl, 1 ex, 2 tbl

Description

Изобретение относится к электрометаллургии алюминия и предназначено для использования при производстве катодных блоков, защите углеграфитовых блоков подины алюминиевых электролизеров, при футеровке боковых стен электролизеров, при изготовлении катодных блоков электролизеров с вертикальными электродами.The invention relates to aluminum electrometallurgy and is intended for use in the manufacture of cathode blocks, the protection of carbon-graphite blocks of the bottom of aluminum electrolysis cells, during the lining of the side walls of electrolytic cells, in the manufacture of cathode blocks of electrolytic cells with vertical electrodes.

Катод по настоящему изобретению имеет улучшенную стойкость к окислению при температуре электролиза и смачивается алюминием при содержании диборида титана менее 60%.The cathode of the present invention has improved oxidation resistance at an electrolysis temperature and is wetted by aluminum at a titanium diboride content of less than 60%.

В электролизерах с вертикальными смачиваемыми катодами и инертными анодами выделяющийся на аноде кислород, а также воздух контактируют с катодом выше уровня расплава, и, следовательно, он должен быть изготовлен из материала, устойчивого к окислению, или защищен от окисления иным способом.In electrolyzers with vertical wettable cathodes and inert anodes, the oxygen released at the anode and also the air are in contact with the cathode above the melt level and, therefore, it must be made of oxidation-resistant material or otherwise protected from oxidation.

Для защиты от окисления и придания смачиваемости в алюминиевых электролизерах предложено поверхность углеродсодержащих катодов покрывать смесью, состоящей из TiB2, углерода и связки. В качестве связки применяют каменноугольный пек, полиэфирные, резольные и новолачные и фурановые смолы (пат. США 4.348.343; 4.466.996; 4.479.913; 4.544.469; 5.886.092).To protect against oxidation and wettability in aluminum electrolyzers, it is proposed that the surface of carbon-containing cathodes be coated with a mixture consisting of TiB 2 , carbon and a binder. As a binder, coal tar pitch, polyester, rezol and novolac and furan resins are used (US Pat. No. 4,348,343; 4,466,996; 4,479,913; 4,544,469; 5,886,092).

При изготовлении вертикального катода из графита путем нанесения на него слоя диборида титана возникают осложнения, вызванные тем, что имеются различия в коэффициентах термического расширения углеродной подложки и защитного покрытия, что приводит к растрескиванию покрытия в процессе нагрева катода (пат. США 4.093.524). Образование трещин ведет к деградации углеродного материала из-за его интенсивного окисления и потере свойства смачиваемости поверхности катода алюминием.In the manufacture of a vertical cathode from graphite by applying a layer of titanium diboride to it, complications arise because there are differences in the coefficients of thermal expansion of the carbon substrate and the protective coating, which leads to cracking of the coating during heating of the cathode (U.S. Patent 4.093.524). The formation of cracks leads to the degradation of the carbon material due to its intense oxidation and the loss of the wettability of the cathode surface with aluminum.

Несгораемый, смачиваемый катод предложено изготавливать из диборида титана (пат. США 4.308.114). Катод с содержанием 96% диборида титана получают прессованием при температуре более 2000°С. Он устойчив к действию окислительной среды в условиях электролиза криолит-глиноземных расплавов, и его размеры практически не изменялись в течение 100 ч испытаний.It is proposed to produce a non-combustible, wettable cathode from titanium diboride (US Pat. No. 4,308,114). A cathode with a content of 96% titanium diboride is obtained by pressing at a temperature of more than 2000 ° C. It is resistant to the action of an oxidizing medium under the conditions of electrolysis of cryolite-alumina melts, and its dimensions remained practically unchanged during 100 h of testing.

Однако, учитывая высокую стоимость диборида титана, а также технологические трудности, обусловленные необходимостью прессовать катоды при температурах более 1000°С, такой метод изготовления для промышленной практики не приемлем.However, given the high cost of titanium diboride, as well as technological difficulties due to the need to press cathodes at temperatures above 1000 ° C, this manufacturing method is not acceptable for industrial practice.

Предложен способ получения композиционного смачиваемого и устойчивого к эрозии/окислению катода путем смешивания порошков оксидов одного из следующих металлов Ti, Zr, V, Hf, Nb, Та, Cr, Mo с борсодержащими соединениями: В2O3, H3BO3, Na2B4O7·10Н2О и затем с углеродсодержащим компонентом, например смесью антрацита и каменноугольного пека, с последующим формованием в блоки или уплотнением при футеровке электролизера и спеканием полученного материала непосредственно в электролизере в процессе его обжига и пуска (пат. США 6.649.040). Поскольку синтез диборида титана, обеспечивающий смачивание и защиту катода от эрозии/окисления, проходит в неконтролируемых условиях, то конечный состав и физические свойства (плотность, пористость, электропроводность, прочность, смачиваемость алюминием) материала могут существенно изменяться на разных электролизерах. Кроме того, в ходе синтеза происходит изменение объема сформованного катода, что может приводить к его разрушению из-за возникающих напряжений.A method is proposed for producing a composite cathode wettable and resistant to erosion / oxidation by mixing oxide powders of one of the following metals Ti, Zr, V, Hf, Nb, Ta, Cr, Mo with boron-containing compounds: B 2 O 3 , H 3 BO 3 , Na 2 B 4 O 7 · 10 H 2 O and then with a carbon-containing component, for example a mixture of anthracite and coal tar pitch, followed by molding into blocks or densification during lining of the cell and sintering of the resulting material directly in the cell during its firing and start-up (US Pat. US 6.649 .040). Since the synthesis of titanium diboride, which provides wetting and protection of the cathode against erosion / oxidation, takes place under uncontrolled conditions, the final composition and physical properties (density, porosity, electrical conductivity, strength, wettability of aluminum) of the material can vary significantly on different electrolyzers. In addition, during the synthesis, a change in the volume of the formed cathode occurs, which can lead to its destruction due to stresses.

Изготовлены и прошли промышленные испытания катоды, содержащие до 50% диборида титана, 30-83% антрацита и 17% связки. Катоды предварительно спекают при 1250°С в закрытой емкости с угольным порошком. После спекания катоды имеют прочность от 14,4 до 47 МПа. Смачивание катодов происходит через 6 часов после погружения в жидкий алюминий. Содержание натрия после электролиза в них меньше, чем в углеродных катодах. J.Xue, Н.А.Оуе. // Light Metals 1992. ed.E.R.Cutshal (Warrendale, PA, TMS. 1992) P.773-778. Поскольку катодные материалы, содержащие менее 60% диборида титана без дополнительной защиты неустойчивы в окислительной среде, они не могут быть использованы для изготовления вертикальных катодов.Cathodes containing up to 50% titanium diboride, 30-83% anthracite, and 17% ligaments were manufactured and tested on an industrial scale. The cathodes are pre-sintered at 1250 ° C in a closed container with coal powder. After sintering, the cathodes have a strength of 14.4 to 47 MPa. The cathodes are wetted 6 hours after immersion in liquid aluminum. The sodium content after electrolysis in them is less than in carbon cathodes. J.Xue, N.A. Oue. // Light Metals 1992. ed.E.R. Cutshal (Warrendale, PA, TMS. 1992) P.773-778. Since cathode materials containing less than 60% titanium diboride are unstable in an oxidizing medium without additional protection, they cannot be used for the manufacture of vertical cathodes.

В работе (M.O.Ibrahiem, T.Foosnes, H.A.Oyl. Light Metal 2008. P.1013-1018) исследованы свойства композиционных катодов, изготовленных из порошка TiB2 70%, каменноугольного пека 20%, антрацита 7,5%, углеродных волокон 2,5%, а также из порошка TiB2 70%, фурфурилового спирта 19,4%, антрацита 7,5% и хлорида цинка 0,6%. Открытая пористость спеченных материалов составила 13,3% и 34,6% соответственно. Прочность на сжатие материала на пековом связующем более чем в два раза выше по сравнению с материалом на фурановом связующем (39 и 16,5 МПа соответственно). Высокое содержание диборида титана делает невыгодным применение указанных материалов в качестве катодов.The work (MOIbrahiem, T. Foosnes, HAOyl. Light Metal 2008. P.1013-1018) investigated the properties of composite cathodes made from 70% TiB 2 powder, 20% coal tar pitch, 7.5% anthracite, 2.5 carbon fibers %, as well as from TiB 2 powder 70%, furfuryl alcohol 19.4%, anthracite 7.5% and zinc chloride 0.6%. The open porosity of sintered materials was 13.3% and 34.6%, respectively. The compressive strength of the material on the pitch binder is more than two times higher compared to the material on the furan binder (39 and 16.5 MPa, respectively). The high content of titanium diboride makes the use of these materials as cathodes disadvantageous.

Катоды с улучшенной смачиваемостью, высокой устойчивостью к истиранию, окислению предложено получать пропиткой промышленных углеродных блоков в расплаве, содержащем В2O3 и Na2B4O7 при 900°С (пат. США 6.616.829). Для смачивания катодов необходимо присутствие титана или циркония в алюминии или составе катода, поскольку только в этом случае на поверхности катода образуется слой диборида титана или циркония.It has been proposed that cathodes with improved wettability, high abrasion resistance, and oxidation be obtained by impregnation of industrial carbon blocks in a melt containing B 2 O 3 and Na 2 B 4 O 7 at 900 ° C (US Pat. No. 6,616,829). To wet the cathodes, the presence of titanium or zirconium in aluminum or the composition of the cathode is necessary, since only in this case a layer of titanium or zirconium diboride is formed on the surface of the cathode.

Недостатком изобретения является необходимость длительного (5 ч и более) выдерживания готового промышленного электрода в расплаве смеси соединений бора при 900°С. Такая технология усложняет процесс изготовления катода. Кроме того, в процессе работы электролизера не всегда удается создать необходимые условия для формирования сплошного слоя смачиваемого материала и возможно образование не смоченных алюминием участков поверхности катода.The disadvantage of the invention is the need for long (5 hours or more) curing of the finished industrial electrode in the melt of a mixture of boron compounds at 900 ° C. This technology complicates the cathode manufacturing process. In addition, during the operation of the electrolyzer, it is not always possible to create the necessary conditions for the formation of a continuous layer of wettable material and the formation of sections of the cathode surface not moistened with aluminum is possible.

Материал для изготовления катода, предотвращающий образование цианидов, снижающий интеркаляцию натрия, получают горячим прессованием катодной углеродной пасты, состоящей из антрацита с 10% каменноугольного пека с добавкой оксида бора и отжигом при 1000°С. При содержании в катоде 5% В2O3 в электролизере снижается синтез цианида на 98%. Для смачивания алюминием также необходимо введение титана или циркония в алюминий или состав катода (пат. США 5.961.811).A material for the manufacture of a cathode that prevents the formation of cyanides, which reduces sodium intercalation, is obtained by hot pressing a cathode carbon paste consisting of anthracite with 10% coal tar pitch with the addition of boron oxide and annealing at 1000 ° C. When the cathode contains 5% B 2 O 3 in the cell, cyanide synthesis is reduced by 98%. For aluminum wetting, it is also necessary to introduce titanium or zirconium into aluminum or a cathode composition (US Pat. No. 5,961,811).

Недостатком изобретения является то обстоятельство, что такой катодный композит не может быть использован для изготовления вертикального катода электролизера, поскольку углеродные материалы, не содержащие диборид титана, интенсивно окисляются при температуре электролиза даже при введении в их состав оксида бора. Кроме того, в работе (М.McClung et. al. Light Metal 2004. P.399-404) было установлено, что экспериментальный электролизер с катодом, содержащим оксид бора, отличается накоплением осадков на подине, что увеличивает шум напряжения и приводит к нестабильной работе электролизера. Этот осадок также мешает образованию слоя диборида титана на поверхности катода и, следовательно, смачиванию катода алюминием.The disadvantage of the invention is the fact that such a cathode composite cannot be used for the manufacture of a vertical cathode of the electrolyzer, since carbon materials that do not contain titanium diboride are intensively oxidized at the electrolysis temperature even when boron oxide is introduced into their composition. In addition, in the work (M. McClung et. Al. Light Metal 2004. P.399-404) it was found that the experimental electrolyzer with a cathode containing boron oxide is characterized by the accumulation of precipitation on the bottom, which increases the voltage noise and leads to unstable the operation of the electrolyzer. This precipitate also prevents the formation of a layer of titanium diboride on the surface of the cathode and, consequently, the wetting of the cathode with aluminum.

Согласно патенту США 3.400.061 дренируемый катод изготавливают путем смешивания углеродсодержащего наполнителя, 10-20% связующего и 10-80% диборида титана или другого смачиваемого алюминием тугоплавкого соединения, который позволяет снизить межполюсное расстояние и расход электроэнергии электролизеров для получения алюминия. Полученный катод формуют и затем обжигают при температуре 900-1800°С.According to U.S. Patent 3.400.061, a drainable cathode is made by mixing a carbon-containing filler, 10-20% binder, and 10-80% titanium diboride or other aluminum wettable refractory compound, which reduces the pole gap and power consumption of electrolyzers to produce aluminum. The resulting cathode is molded and then fired at a temperature of 900-1800 ° C.

Способ изготовления материала катода электролизера для производства алюминия электролизом оксида алюминия, включающий смешивание компонентов смеси, состоящей из смачиваемого алюминием огнеупорного соединения, углеродсодержащего наполнителя и углеродсодержащего связующего, формование катода, обжиг сформованного катода.A method of manufacturing a cathode material of an electrolyzer for aluminum production by electrolysis of aluminum oxide, comprising mixing the components of a mixture consisting of an aluminum wettable refractory compound, a carbon-containing filler and a carbon-containing binder, molding the cathode, and burning the molded cathode.

Это изобретение является прототипом.This invention is a prototype.

Недостатками прототипа являются невысокая стойкость к окислению и плохая смачиваемость алюминием предложенного композиционного материала при содержании в нем диборида титана менее 60 вес.% и высокая стоимость при содержании диборида титана 60% и более.The disadvantages of the prototype are the low resistance to oxidation and poor wettability of aluminum of the proposed composite material with a titanium diboride content of less than 60 wt.% And a high cost with a titanium diboride content of 60% or more.

Задача изобретения состоит в увеличении стойкости к окислению и обеспечении смачиваемости алюминием композиционных катодов с содержанием диборида титана менее 60%.The objective of the invention is to increase the resistance to oxidation and ensure the wettability of aluminum composite cathodes with a titanium diboride content of less than 60%.

Перечисленные эффекты достигаются применением композиционного катодного материала, содержащего графит или другие углеродсодержащие материалы в качестве наполнителя, диборид титана, придающий смачиваемость материалу катода, углеродсодержащее связующее, а также борсодержащую добавку, улучшающую его смачиваемость и стойкость к окислению.These effects are achieved by using a composite cathode material containing graphite or other carbon-containing materials as a filler, titanium diboride, which gives the wettability to the cathode material, a carbon-containing binder, as well as a boron-containing additive that improves its wettability and oxidation resistance.

Способ изготовления катодов из заявляемого материала заключается в проведении следующих операций.A method of manufacturing cathodes from the claimed material is to carry out the following operations.

1. Тщательное смешивание порошковых компонентов смеси.1. Thorough mixing of the powder components of the mixture.

2. Добавление растворителя.2. Addition of solvent.

3. Формование катода путем прессования, вибрации или намазкой на проводящую подложку.3. Molding the cathode by pressing, vibration, or spreading onto a conductive substrate.

4. Высушивание сформованного катода, отверждение и обжиг при 700-1200°С.4. Drying the molded cathode, curing and firing at 700-1200 ° C.

В случае применения пека в качестве связующего п.2 процедуры изготовления материала может быть исключен. При этом прессование проводится при температуре выше температуры размягчения пека.In the case of using pitch as a binder, clause 2 of the material manufacturing procedure can be excluded. In this case, pressing is carried out at a temperature above the softening temperature of the pitch.

Шихта для изготовления катодных заготовок (зеленых катодов) состоит из диборида титана, углеродсодержащего наполнителя (каменноугольного или нефтяного кокса, графита, углеродных волокон), углеродсодержащего связующего - каменноугольного пека, полимерной смолы (фенолформальдегидной резольной, новолачной, фурановой смолы) и борсодержащей добавки. Исследуемый состав смеси: 40-60 вес.ч. TiB2; 40-60 вес.ч. графита; 1-7 вес.ч. В2O3 или Н3ВO3; 5-15 вес.ч. фенолформальдегидной смолы с добавлением 5-10 вес.ч. растворителя, в качестве которого могут быть использованы спирты и кетоны. Прессование пасты проводят при давлении 1-2 т/см2. В случае применения вибропрессования или горячего прессования величина давления может быть снижена.The mixture for the manufacture of cathode blanks (green cathodes) consists of titanium diboride, a carbon-containing filler (coal or petroleum coke, graphite, carbon fibers), a carbon-containing binder - coal tar pitch, a polymer resin (phenol-formaldehyde resol, novolac, furan resin) and a boron-containing additive. The investigated mixture composition: 40-60 parts by weight TiB 2 ; 40-60 parts by weight graphite; 1-7 parts by weight B 2 O 3 or H 3 BO 3 ; 5-15 parts by weight phenol-formaldehyde resin with the addition of 5-10 parts by weight solvent, which can be used alcohols and ketones. Pressing the paste is carried out at a pressure of 1-2 t / cm 2 . In the case of vibropressing or hot pressing, the pressure value can be reduced.

Для получения готового изделия из зеленых катодов необходимо путем сушки удалить растворитель (в случае его использования), провести отверждение углеродсодержащего связующего и удалить продукты термолиза углеродсодержащего связующего обжигом при 700-1200°С в восстановительной или инертной атмосфере. После обжига изделие охлаждают до комнатной температуры со скоростью естественного охлаждения печи. Однако изделие может быть сразу вынуто из муфельной печи на воздух. При быстром трехкратном нагреве до 700°С и резком охлаждении до 20°С образование трещин на катоде не отмечается. В некоторых случаях наблюдается изменение цвета катода от черного до желтоватого из-за окисления поверхностного слоя.To obtain a finished product from green cathodes, it is necessary to remove the solvent (if used) by drying, cure the carbon-containing binder and remove the products of thermolysis of the carbon-containing binder by calcining at 700-1200 ° С in a reducing or inert atmosphere. After firing, the product is cooled to room temperature at a rate of natural cooling of the furnace. However, the product can be immediately taken out of the muffle furnace into the air. With rapid triple heating to 700 ° C and rapid cooling to 20 ° C, cracking at the cathode is not observed. In some cases, the cathode changes color from black to yellow due to oxidation of the surface layer.

Изобретение иллюстрируется следующим примером.The invention is illustrated by the following example.

Катоды с добавкой оксида бора (2, 4 и 6 вес.ч.) и без него изготавливали из смеси (вес.ч.): TiB2 50, графит 50, резольная смола 10 и ацетон 7. Смесь гомогенизировали смесителем до образования однородной пасты. Пасту подсушили, измельчили, поместили в пресс-форму и прессовали при давлении 2 т/см2. Зеленые катоды сушили при 50°С в течение 24 ч. Затем катоды поместили в герметичную емкость с угольным порошком и нагревали и выдерживали при 200°С в течение 1 ч, после чего температуру подняли до 700°С со скоростью 100°С/ч и выдержали при этой температуре 1 ч.Cathodes with and without the addition of boron oxide (2, 4, and 6 parts by weight) were made from a mixture (parts by weight): TiB 2 50, graphite 50, resole resin 10, and acetone 7. The mixture was homogenized with a mixer until a homogeneous paste was formed . The paste was dried, crushed, placed in a mold and pressed at a pressure of 2 t / cm 2 . The green cathodes were dried at 50 ° C for 24 hours. Then the cathodes were placed in an airtight container with coal powder and heated and kept at 200 ° C for 1 h, after which the temperature was raised to 700 ° C at a speed of 100 ° C / h and kept at this temperature for 1 h

За 24 ч электролиза катоды, изготовленные без оксида бора, практически не смачиваются жидким алюминием, а после выдержки на воздухе в течение 100 ч при 1000°С окисляются на глубину 2-3 мм. Напротив, после проведения электролиза в течение 24 ч все катоды, содержащие окись бора, оказались покрыты слоем алюминия. Установлено также, что введение в состав катодов оксида бора приводит к повышению их стойкости к окислению (табл.1). В табл.2 приведены сравнительные данные по другим свойствам катодов с различным содержанием оксида бора.For 24 hours of electrolysis, cathodes made without boron oxide are practically not wetted with liquid aluminum, and after exposure to air for 100 hours at 1000 ° C, they are oxidized to a depth of 2-3 mm. In contrast, after electrolysis for 24 hours, all cathodes containing boron oxide were coated with a layer of aluminum. It was also established that the introduction of boron oxide into the cathodes leads to an increase in their oxidation resistance (Table 1). Table 2 shows comparative data on other properties of cathodes with different contents of boron oxide.

Таблица 1Table 1 Результаты испытания на окислительную стойкость катодов состава (вес.ч.): TiB2 50, графит 50, смола 10. Фазовый состав катодного материала после выдержки на воздухе при 1000°С в течение 100 чThe results of the oxidative stability test of the cathodes of the composition (parts by weight): TiB 2 50, graphite 50, resin 10. The phase composition of the cathode material after exposure to air at 1000 ° C for 100 h Соотношение TiB2The ratio of TiB 2 : C Содержание В2О3, вес.ч.The content of In 2 About 3 , parts by weight Толщина окисленного слоя, ммThe thickness of the oxidized layer, mm Состав наружного слояThe composition of the outer layer Состав внутренних слоевThe composition of the inner layers Только графитGraphite only БезWithout СгорелBurnt out -- -- 1:11: 1 БезWithout 2-32-3 TiO2 TiO 2 TiB2, C, TiO2, TiBO3 TiB 2 , C, TiO 2 , TiBO 3 1:11: 1 22 1,5-21,5-2 TiO2 TiO 2 TiB2, C, TiO2, TiBO3 TiB 2 , C, TiO 2 , TiBO 3 1:11: 1 4four 1,51,5 TiO2 TiO 2 TiB2, C, TiO2, TiBO3 TiB 2 , C, TiO 2 , TiBO 3 1:11: 1 66 Менее 1Less than 1 TiO2 TiO 2 TiB2, C, TiO2, TiBO3 TiB 2 , C, TiO 2 , TiBO 3

Таблица 2table 2 Свойства катодов состава (вес.ч): TiB2 50, графит 50, резольная смола 10, в зависимости от содержания оксида бораProperties of the cathodes of the composition (wt.h): TiB 2 50, graphite 50, rezol resin 10, depending on the content of boron oxide Содержание В2O3, вес %The content In 2 O 3 , weight% Прочность, кг/см2 Strength, kg / cm 2 Плотность, г/см3 Density, g / cm 3 Пористость, %Porosity,% 00 290290 2,02.0 20,520.5 22 308308 1,91.9 19,019.0 4four 337337 2,12.1 18,518.5 66 690690 2,22.2 15,215,2 88 369369 1,91.9 20,820.8

Из табл.2 видно, что лучшие показатели по плотности, пористости и прочности достигаются при добавлении в состав смеси 6 вес.ч. оксида бора.From table 2 it is seen that the best indicators of density, porosity and strength are achieved when 6 parts by weight are added to the mixture. boron oxide.

Claims (5)

1. Способ изготовления вертикального катода электролизера для производства алюминия электролизом оксида алюминия, включающий смешивание компонентов смеси, состоящей из диборида титана, углеродсодержащего наполнителя и углеродсодержащего связующего, формование катода, обжиг сформованного катода, отличающийся тем, что в смесь добавляют борсодержащую добавку в количестве 1-7 вес.ч. при содержании диборида титана не более 60 вес.ч.1. A method of manufacturing a vertical cathode of an electrolyzer for aluminum production by electrolysis of aluminum oxide, comprising mixing the components of a mixture consisting of titanium diboride, a carbon-containing filler and a carbon-containing binder, forming a cathode, firing a molded cathode, characterized in that 1- boron-containing additive is added to the mixture 7 parts by weight when the titanium diboride content is not more than 60 parts by weight 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что смешивание осуществляют в несколько стадий, а обжиг сформованного катода проводят в восстановительной среде при 700-1200°С.2. The method according to claim 1, characterized in that the mixing is carried out in several stages, and the calcined cathode is fired in a reducing medium at 700-1200 ° C. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве углеродсодержащего наполнителя применяют 40-60 вес.ч. графита.3. The method according to claim 1, characterized in that as the carbon-containing filler is used 40-60 parts by weight graphite. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве борсодержащей добавки применяют оксид бора или борную кислоту.4. The method according to claim 1, characterized in that as a boron-containing additive, boron oxide or boric acid is used. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве углеродсодержащего связующего используют 5-15 вес.ч. полимерной фенолформальдегидной или фурановой смолы, растворенных в 5-10 вес.ч. растворителя, в качестве которого использованы спирты и кетоны, а перед обжигом сформованного катода его сушат при 50°С в течение 24 ч, а затем нагревают и выдерживают при температуре 200°С не менее 1 ч. 5. The method according to claim 1, characterized in that as the carbon-containing binder use 5-15 parts by weight polymer phenol-formaldehyde or furan resin dissolved in 5-10 parts by weight solvent, which is used as alcohols and ketones, and before firing the molded cathode, it is dried at 50 ° C for 24 hours, and then heated and maintained at a temperature of 200 ° C for at least 1 hour.
RU2009130820/02A 2009-08-12 2009-08-12 Manufacturing method of cathode of vertical electrolysis unit for aluminium manufacture RU2418888C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009130820/02A RU2418888C2 (en) 2009-08-12 2009-08-12 Manufacturing method of cathode of vertical electrolysis unit for aluminium manufacture

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009130820/02A RU2418888C2 (en) 2009-08-12 2009-08-12 Manufacturing method of cathode of vertical electrolysis unit for aluminium manufacture

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009130820A RU2009130820A (en) 2011-02-20
RU2418888C2 true RU2418888C2 (en) 2011-05-20

Family

ID=44733850

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009130820/02A RU2418888C2 (en) 2009-08-12 2009-08-12 Manufacturing method of cathode of vertical electrolysis unit for aluminium manufacture

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2418888C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009130820A (en) 2011-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4439382A (en) Titanium diboride-graphite composites
CN105272254A (en) Preparation method of pantograph carbon contact strip material
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
CN112028613A (en) Magnesia carbon brick using catalyst-added phenolic resin
CN111018554A (en) Method for preparing ultrahigh-power graphite electrode by using graphene
RU2245396C2 (en) Impregnated graphitic cathode for electrolysis of aluminum
CN105967718A (en) Graphite anode for heavy current resistant magnesium electrolysis and preparation process thereof
RU2371523C1 (en) Composite material for moistened cathode of aluminium electrolytic cell
CN102674869B (en) Carbon composite material for side wall of lower part of aluminium electrolysis cell and preparation method thereof
SK115795A3 (en) Production of carbon-based composite materials as electrolyser components of aluminium production
US9534845B2 (en) Method for manufacturing a refractory for an inner lining of a blast furnace and blast furnace having the inner lining
RU2418888C2 (en) Manufacturing method of cathode of vertical electrolysis unit for aluminium manufacture
JPS58501172A (en) Sintered refractory hard metal
JPS589879A (en) Manufacture of anisotropic carbon formed body
CN110282960A (en) A kind of preparation method of carbon composite refractory
CN107557813B (en) Cold ramming paste for electrolytic aluminum cathode tank integral furnace building technology
RU2666806C2 (en) Method of manufacturing cathode block for electrolytic cell for aluminum production
RU2412284C1 (en) Material of moistened cathode of aluminium electrolyser
NZ204983A (en) Aluminium reduction cells having a cathode coated in a carbon-refractory hard material.production thereof and compositions used in the coating of cathodes
RU2518032C1 (en) Compound for material of cathode wetted coating in aluminium electrolyser
CN110436933B (en) TiB for aluminum electrolysis2-graphene composite cathode material and preparation method thereof
CA2805562C (en) Process for producing a cathode block for an aluminium electrolysis cell and a cathode block
WO2021061014A1 (en) Method for protecting cathode blocks of aluminium electrolyzers having prebaked anodes, protective composition and coating
RU2814568C1 (en) Method of producing composite materials based on carbon
RU2412283C1 (en) Wettable cathode material for aluminium electrolysis cell