RU2502832C1 - Способ защиты катодных блоков со смачиваемым покрытием на основе диборида титана при обжиге электролизера - Google Patents
Способ защиты катодных блоков со смачиваемым покрытием на основе диборида титана при обжиге электролизера Download PDFInfo
- Publication number
- RU2502832C1 RU2502832C1 RU2012142942/02A RU2012142942A RU2502832C1 RU 2502832 C1 RU2502832 C1 RU 2502832C1 RU 2012142942/02 A RU2012142942/02 A RU 2012142942/02A RU 2012142942 A RU2012142942 A RU 2012142942A RU 2502832 C1 RU2502832 C1 RU 2502832C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sio
- protective layer
- potassium
- alkaline solution
- baking
- Prior art date
Links
Landscapes
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу защиты смачиваемого покрытия на основе диборида титана катодных блоков алюминиевого электролизера от окисления при обжиге и пуске. Способ включает нанесение на смачиваемое покрытие защитного слоя, сохраняющего защитные свойства во всем интервале температур обжига электролизера с температурой плавления выше максимальной температуры обжига и растворяющегося при взаимодействии с криолит-глиноземным расплавом электролита Na3AlF6·Al2O3. В качестве защитного слоя используют слой на основе водного щелочного раствора силикатов натрия Na2O(SiO2)n или калия K2O(SiO2) и термически стойкого компонента или слой на основе водного щелочного раствора силикатов натрия Na2O(SiO2)n или калия K2O(SiO2). Защитный слой применяют в следующих пропорциях от 30 до 100% (Na2O(SiO2)n или калия K2O(SiO2)) и от 30% до 70% термически стойкого компонента. В водный щелочной раствор добавляют в качестве термически стойкого компонента углеродную пыль или глинозем Al2O3. Изобретение обеспечивает повышение защитных свойств смачиваемого покрытия за счет повышенной стойкости защитного слоя в локальных участках перегрева подины при обжиге алюминиевого электролизера. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к электролитическому производству алюминия, где задача создания и сохранения смачиваемого алюминием покрытия подины (катода) считается весьма важной для действующей технологии электролиза и необходимой для перспективных конструкций электролизеров с дренированной подиной.
Технология обжига алюминиевого электролизера предусматривает его предварительный разогрев до температур, близких к эксплуатационным. Эта операция часто осуществляется несколькими способами: первый газопламенный обжиг с помощью горелок, второй электрический обжиг посредством пропускания тока через аноды, коксовую крупку и катод. При использовании газопламенного обжига действие газообразных окислителей (кислород, углекислый газ) на покрытие из диборида титана, приводит к его окислению, последствием чего является отсутствие эффекта смачивания алюминием катодного блока при эксплуатации. При использовании электрического обжига, помимо действия окислителей, присутствуют локальные участки перегрева катодных блоков, что приводит к еще более сильному выгоранию покрытия в этих местах.
Известен способ защиты смачиваемого диборидного покрытия от окисления при обжиге и пуске электролизера (De Nora V., Sekhar J.A., Duruz J.-J., Liu J.J. The start-up of aluminium electrowinning cells // W.O. Patent N 98/17843. April, 30, 1998). Предложено создание временных защитных слоев, состоящих из одного или нескольких слоев алюминиевой фольги или из металлизированного слоя с порошками Al, Ni, Fe, Ti, и др., или борсодержащего раствора, формирующего стекло, или из полимера или из раствора, содержащего фосфаты алюминия, а также всевозможные комбинации перечисленных материалов. Недостатком известного изобретения является то, что защитные свойства предлагаемых материалов в способе при газопламенном обжиге электролизера не отвечают задаче сохранения покрытия: компоненты покрытия окисляются, химический состав его изменяется, и качество существенно снижается вплоть до полной деградации технологических свойств покрытия.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ защиты смачиваемого покрытия подины при обжиге и пуске алюминиевого электролизера (патент РФ №2284373, опубликован 27.09.2006 г.) Способ включает использование временных газоплотных защитных слоев из листового материала, сохраняющего свойства газоплотности во всем интервале температур обжига, с температурой плавления выше максимальной температуры обжига, наклеенного на покрытие с помощью слоя клеевой композиции, состоящего из материала, химически взаимодействующего с газами-окислителями или электролитом.
Недостатком данного способа является трудоемкость и высокая стоимость изготовления газопроницаемого слоя при использовании в качестве материала стали, а также сохранение его от механических повреждений при проведении операций по подготовке электролизера к обжигу при использовании в качестве материала стекла.
Задачей изобретения является упрощение и снижение стоимости нанесения защитного слоя на катодные блоки алюминиевого электролизера с повышением изоляционных свойств защитного слоя в период обжига и пуска электролизера.
Технический результат при использовании предлагаемого изобретения состоит в повышении защитных свойств смачиваемого покрытия за счет повышенной стойкости защитного слоя в локальных участках перегрева подины при обжиге алюминиевого электролизера при использовании менее дорогостоящих материалов.
Поставленная задача решается тем, что в способе защиты смачиваемого покрытия на основе диборида титана на катодных блоках алюминиевого электролизера от окисления при обжиге и пуске алюминиевого электролизера путем нанесения защитного слоя, сохраняющего защитные свойства во всем интервале температур обжига электролизера, с температурой плавления выше максимальной температуры обжига, который растворяется при взаимодействии с криолит-глиноземным расплавом электролита Na3AlF6·Al2O3, в качестве защитного слоя используют покрытие на основе водного щелочного раствора силикатов натрия Na2O(SiO2)n или калия K2O(SiO2) и термически стойкого компонента или покрытие на основе водного щелочного раствора силикатов натрия Na2O(SiO2)n или калия K2O(SiO2).
Заявляемый способ дополняют зависимые пункты, направленные на достижение указанного технического результата.
Покрытие может изменяться в следующих пропорциях: от 30 до 100%((Na2O(SiO2)n или калия K2O(SiO2)) и от 30% до 70% термически стойкого компонента.
Для повышения защитных свойств, при обжиге подины электролизера газопламенным способом, в раствор добавляется термически стойкий материал, например глинозем (Al2O3).
При выполнении электрического обжига в раствор силикатов натрия Na2O(SiO2)n или калия K2O(SiO2) добавляется термически стойкий материал - углеродная пыль, что обеспечивает снижение фактического сопротивления защитного слоя, что является не маловажным при данном способе обжига, а также обеспечивает повышенную стойкость защитного слоя в локальных участках перегрева подины при обжиге.
Полученный защитный слой в процессе пуска электролизера начинает растворяться в криолит-глиноземном расплаве, еще на этапе заливки жидкого электролита без подключения электролизера к токовой нагрузке, что в дальнейшем не создает препятствия прохождению тока через катодные блоки электролизера.
Для проверки и сравнительных испытаний эффективности защиты в идентичных условиях был апробирован ряд вариантов нанесения защитных покрытий на образцы. На углеграфитовые цилиндрические образцы размером 50×100 со смачиваемым покрытием на основе диборида титана наносили защитное покрытие толщиной 2-3 мм и просушивали при комнатной температуре. Данные образцы помещали в муфельную печь и моделировали процесс обжига путем нагрева в течение 48 часов до температуры 950 градусов, окислителем в данном процессе являлся воздух. Эффективность защиты покрытия проверяли путем рентгенофазового анализа смачиваемого покрытия на основе диборида титана, путем проверки образцов на смачиваемость при электролизе, а также визуально, на предмет отсутствия окрашивания поверхности в характерный желто-коричневый цвет. В таблице приведены составы защитных слоев и качественные результаты рентгенофазового анализа, а также визуального контроля покрытия после обжига. Газовая среда во всех примерах - окислительная (воздух).
Таблица | |||
№ п.п. | Состав покрытия | Испытание | Результат |
1 | Na2O(SiO2) - 100% | Газопламенный обжиг 48 часов | Целостность покрытия сохранилась, окисление покрытия TiB2 не зафиксировано |
2 | Na2O(SiO2) - 50%, графитовая пыль - 50% | Газопламенный обжиг 48 часов, 24 часа в криолит-глиноземном расплаве | Целостность покрытия сохранилась, окисление покрытия TiB2 не зафиксировано |
3 | Na2O(SiO2) - 30%, шамотная крупка - 70% | Газопламенный обжиг 48 часов | Целостность покрытия нарушено, зафиксированно частичное окисление покрытия TiB2 |
Предлагаемый способ испытан на промышленных электролизерах на которых использовались катодные блоки со смачиваемым покрытием из диборида титана. Результаты работы электролизеров после пуска подтверждают отсутствие деградации смачиваемого покрытия подины и, следовательно, об эффективности предлагаемого способа защиты.
Claims (4)
1. Способ защиты смачиваемого покрытия на основе диборида титана на катодных блоках алюминиевого электролизера от окисления при обжиге и пуске алюминиевого электролизера, включающий нанесение на смачиваемое покрытие защитного слоя, сохраняющего защитные свойства во всем интервале температур обжига электролизера, температура плавления которого выше максимальной температуры обжига, и растворяющегося при взаимодействии с криолит-глиноземным расплавом электролита Na3AlF6·Al2O3, отличающийся тем, что в качестве защитного слоя наносят слой на основе водного щелочного раствора силикатов натрия Na2O(SiO2)n или калия K2O(SiO2) и термически стойкого компонента или слой на основе водного щелочного раствора силикатов натрия Na2O(SiO2)n или калия K2O(SiO2).
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что водный щелочной раствор применяют в следующих пропорциях от 30 до 100% Na2O(SiO2)n или калия K2O(SiO2) и от 30% до 70% термически стойкого компонента.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в водный щелочной раствор добавляют в качестве термически стойкого компонента углеродную пыль.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в водный щелочной раствор добавляют в качестве термически стойкого компонента глинозем Al2O3.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012142942/02A RU2502832C1 (ru) | 2012-10-08 | 2012-10-08 | Способ защиты катодных блоков со смачиваемым покрытием на основе диборида титана при обжиге электролизера |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012142942/02A RU2502832C1 (ru) | 2012-10-08 | 2012-10-08 | Способ защиты катодных блоков со смачиваемым покрытием на основе диборида титана при обжиге электролизера |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2502832C1 true RU2502832C1 (ru) | 2013-12-27 |
Family
ID=49817726
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012142942/02A RU2502832C1 (ru) | 2012-10-08 | 2012-10-08 | Способ защиты катодных блоков со смачиваемым покрытием на основе диборида титана при обжиге электролизера |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2502832C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103643259A (zh) * | 2013-12-05 | 2014-03-19 | 东北大学 | 一种从月壤月岩型混合氧化物提取金属并制备氧气的方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4582553A (en) * | 1984-02-03 | 1986-04-15 | Commonwealth Aluminum Corporation | Process for manufacture of refractory hard metal containing plates for aluminum cell cathodes |
US5753163A (en) * | 1995-08-28 | 1998-05-19 | Moltech. Invent S.A. | Production of bodies of refractory borides |
RU2114718C1 (ru) * | 1991-01-30 | 1998-07-10 | Мольтех Инвент С.А. | Способ изготовления формованного металлокерамического композитного материала, полученный этим способом металлокерамический композитный материал, формованная композиция (варианты) и способ получения металлического алюминия |
CN1546428A (zh) * | 2003-12-17 | 2004-11-17 | 中国铝业股份有限公司 | 一种可湿润阴极糊及其使用方法 |
RU2283372C2 (ru) * | 2001-03-07 | 2006-09-10 | Мольтех Инвент С.А. | Электролизер для электрохимического получения алюминия, работающий с анодами на основе металла |
RU2006119476A (ru) * | 2003-11-05 | 2007-12-20 | Дзе Юниверсити Оф Чикаго (Us) | Способ электролитического получения алюминия |
RU2412284C1 (ru) * | 2009-08-05 | 2011-02-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" | Материал смачиваемого катода алюминиевого электролизера |
-
2012
- 2012-10-08 RU RU2012142942/02A patent/RU2502832C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4582553A (en) * | 1984-02-03 | 1986-04-15 | Commonwealth Aluminum Corporation | Process for manufacture of refractory hard metal containing plates for aluminum cell cathodes |
RU2114718C1 (ru) * | 1991-01-30 | 1998-07-10 | Мольтех Инвент С.А. | Способ изготовления формованного металлокерамического композитного материала, полученный этим способом металлокерамический композитный материал, формованная композиция (варианты) и способ получения металлического алюминия |
US5753163A (en) * | 1995-08-28 | 1998-05-19 | Moltech. Invent S.A. | Production of bodies of refractory borides |
RU2283372C2 (ru) * | 2001-03-07 | 2006-09-10 | Мольтех Инвент С.А. | Электролизер для электрохимического получения алюминия, работающий с анодами на основе металла |
RU2006119476A (ru) * | 2003-11-05 | 2007-12-20 | Дзе Юниверсити Оф Чикаго (Us) | Способ электролитического получения алюминия |
CN1546428A (zh) * | 2003-12-17 | 2004-11-17 | 中国铝业股份有限公司 | 一种可湿润阴极糊及其使用方法 |
RU2412284C1 (ru) * | 2009-08-05 | 2011-02-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" | Материал смачиваемого катода алюминиевого электролизера |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103643259A (zh) * | 2013-12-05 | 2014-03-19 | 东北大学 | 一种从月壤月岩型混合氧化物提取金属并制备氧气的方法 |
CN103643259B (zh) * | 2013-12-05 | 2016-06-22 | 东北大学 | 一种从月壤月岩型混合氧化物提取金属并制备氧气的方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102369170B (zh) | 高氧化锆质耐火材料及熔融窑 | |
US8642492B2 (en) | High zirconia fused cast refractory | |
US5194337A (en) | Glass joint body and method of manufacturing the same | |
Javed et al. | Design and characterization of novel glass‐ceramic sealants for solid oxide electrolysis cell (SOEC) applications | |
Gratz et al. | Mitigating electronic current in molten flux for the magnesium SOM process | |
JP5990258B2 (ja) | セラミックコアを有するメタルシール | |
RU2502832C1 (ru) | Способ защиты катодных блоков со смачиваемым покрытием на основе диборида титана при обжиге электролизера | |
Martin et al. | Yttria-stabilized zirconia as membrane material for electrolytic deoxidation of CaO–CaCl 2 melts | |
Li et al. | Improvement of sealing performance for Al2O3 fiber-reinforced compressive seals for intermediate temperature solid oxide fuel cell | |
Bause et al. | Damage and failure of silver based ceramic/metal joints for SOFC stacks | |
Milshtein et al. | Yttria stabilized zirconia membrane stability in molten fluoride fluxes for low-carbon magnesium production by the SOM process | |
Luo et al. | Influence of Al2O3 overlay on corrosion resistance of plasma sprayed yttria-stabilized zirconia coating in NaCl-KCl molten salt | |
Kwon et al. | High‐temperature stability of YSZ and MSZ ceramic materials in CaF2–MgF2–MgO molten salt system | |
CN101104942A (zh) | 一种铝电解惰性阳极预热-更换用保温包覆材料及制备方法 | |
Li et al. | Thermal properties and joinability investigation of BaO–SrO–SiO2–B2O3 glasses for oxygen transport membrane application | |
RU2522928C1 (ru) | Способ защиты углеродной футеровки | |
RU2582421C1 (ru) | Укрытие электролизера для производства алюминия | |
RU2284373C1 (ru) | Способ защиты смачиваемого покрытия подины при обжиге и пуске алюминиевого электролизера | |
KR102044305B1 (ko) | 고체산화물 멤브레인 공정(som)을 이용한 마그네슘 제련용 용융염 조성물 | |
SU310508A1 (ru) | Способ защиты углеграфитовых материалов от окислени | |
RU2808308C1 (ru) | Способ получения защитных покрытий для обожженных анодных блоков алюминиевых электролизеров | |
CN108546091A (zh) | 一种表面包覆的氧化镁坩埚的制备方法 | |
US20240174519A1 (en) | Oxidation Resistant Coating on Carbonaceous Surface | |
JP5699444B2 (ja) | 皮膜形成用ガラス組成物 | |
CN117384497A (zh) | 一种电解铝阳极钢爪和碳块用涂料及其制备方法和应用 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201009 |