RU2518032C1 - Compound for material of cathode wetted coating in aluminium electrolyser - Google Patents

Compound for material of cathode wetted coating in aluminium electrolyser Download PDF

Info

Publication number
RU2518032C1
RU2518032C1 RU2013101285/02A RU2013101285A RU2518032C1 RU 2518032 C1 RU2518032 C1 RU 2518032C1 RU 2013101285/02 A RU2013101285/02 A RU 2013101285/02A RU 2013101285 A RU2013101285 A RU 2013101285A RU 2518032 C1 RU2518032 C1 RU 2518032C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
composition
aluminum
cathode
binder
organic
Prior art date
Application number
RU2013101285/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Владимирович Иванов
Андрей Анатольевич Черноусов
Ирина Анатольевна Блохина
Original Assignee
Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет"
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 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" filed Critical Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет"
Priority to RU2013101285/02A priority Critical patent/RU2518032C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2518032C1 publication Critical patent/RU2518032C1/en

Links

Landscapes

  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: in powdered compound for material of cathode wetted coating in aluminium electrolyser that contains a functional component of titanium diboride, a binding agent and an inert filler the binding agent includes two types of binding agents simultaneously - inorganic one and namely a saturated acid solution of aluminium trichloride and organic one and namely a polymer with high coke value.
EFFECT: improving moulding characteristics of the powdered compound, increasing mechanical strength and electroconductivity of the material synthesised out of it, improving quality and serviceability of the final cathode wetted coating thus improving its service life and cost-performance ration of the electrolyser.

Description

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к электролитическому производству алюминия из криолит-глиноземных расплавов.The invention relates to the field of non-ferrous metallurgy, in particular to the electrolytic production of aluminum from cryolite-alumina melts.

В настоящее время предложено большое количество технических решений по реализации смачиваемого алюминием материала покрытия угольно-графитового катода электролизера, включающих в качестве основного функционального компонента порошок диборида титана (TiB2), являющегося твердым, электропроводным, высокотемпературным соединением, смачиваемым алюминием, но химически слабо взаимодействующим с расплавами алюминия и фторидного электролита.At present, a large number of technical solutions have been proposed for the implementation of an aluminum-wettable coating material for the carbon-graphite cathode of the electrolyzer, including titanium diboride powder (TiB 2 ) as a main functional component, which is a solid, electrically conductive, high-temperature compound wetted by aluminum, but chemically weakly interacting with molten aluminum and fluoride electrolyte.

Вследствие высокой температуры плавления TiB2, недостаточной стойкости к термическим напряжениям керамики, а также высокой стоимости исходных порошков его предлагают использовать в рассматриваемом применении в составе неспекаемых композитов, прочность которых обеспечивается за счет высокотемпературных связующих, образующихся при обжиге присутствующих в исходной композиции неорганических или органических веществ-связок [Sorlie М., Оуе Н.А. Cathodes in aluminium electrolysis. 2nd edition. Aluminium-Verlag, 1994. - 408 p.]. Добавки в композит инертных к алюминию порошков наполнителей - корунда или углерода в различной форме, понижают общее содержание диборида и существенно снижают стоимость готового смачиваемого алюминием материала. Поэтому исходная композиция, из которой формируется и в результате обжига получается смачиваемый катодный материал с адекватными применению свойствами, должна содержать порошок TiB2, порошок наполнителя и связующее, имеющее свойство низкотемпературной связки для склеивания порошковых компонентов при низких температурах и свойства высокотемпературной связки после обжига.Due to the high melting point of TiB 2 , the insufficient resistance to thermal stresses of ceramics, and the high cost of the initial powders, it is proposed to be used in the application under consideration as part of non-sintered composites, the strength of which is ensured by high-temperature binders formed during firing of inorganic or organic substances present in the initial composition -relations [Sorlie M., Oue N.A. Cathodes in aluminum electrolysis. 2 nd edition. Aluminum-Verlag, 1994. - 408 p.]. Additions of fillers inert to aluminum to powders of corundum or carbon in various forms reduce the total content of diboride and significantly reduce the cost of the finished material wetted by aluminum. Therefore, the initial composition, from which a wettable cathode material with adequate application properties is formed and as a result of firing, should contain TiB 2 powder, filler powder and a binder having the property of a low-temperature binder for bonding powder components at low temperatures and the properties of a high-temperature binder after firing.

Известны многочисленные технические решения, предлагаемые для реализации смачиваемых катодных материалов из композиций со связующими на органической основе [US №3,400,061. Publ. 03.09.1968; GB №1138522. Publ. 01.01.1969; US №4,466,996. Publ. 21.08.1984; US №4,526,911. Publ. 02.07.1985; RU №2418888, C25C 3/08, опубл. 20.05.2011; и др.] - это полимерные соединения с большим коксовым числом - пеки или искусственные смолы (например, термореактивная фенолформальдегидная смола), оставляющие после термодеструкции до 50-60% углеродного остатка в виде прочного коксового каркаса.Numerous technical solutions are known that are proposed for the implementation of wettable cathode materials from compositions with binders on an organic basis [US No. 3,400,061. Publ. 09/03/1968; GB No. 1138522. Publ. 01/01/1969; US No. 4,466,996. Publ. 08/21/1984; US No. 4,526,911. Publ. 07/02/1985; RU No. 2418888, C25C 3/08, publ. 05/20/2011; et al.] - these are polymeric compounds with a high coke number — pitches or artificial resins (for example, thermosetting phenol-formaldehyde resin), which after thermal degradation leave up to 50-60% of the carbon residue in the form of a strong coke skeleton.

Основные преимущества материала на органической (углеродной) связке:The main advantages of the material on an organic (carbon) binder:

- хорошая электропроводимость готового обожженного материала, обеспечиваемая не только диборидным компонентом, но и углеродом;- good electrical conductivity of the finished calcined material, provided not only by the diboride component, but also by carbon;

- коэффициент термического расширения диборид-углеродного материала мало отличается от угольно-графитового материала подины, что обеспечивает прочную связь между ними и снижает возможность отслоений, коробления и растрескивания покрытия или слоя футеровки;- the coefficient of thermal expansion of the diboride-carbon material differs little from the carbon-graphite material of the hearth, which provides a strong bond between them and reduces the possibility of delamination, warping and cracking of the coating or lining layer;

- присутствие углерода в композите частично предохраняет диборидную фазу от окисления, что важно в период пуска электролизера.- the presence of carbon in the composite partially protects the diboride phase from oxidation, which is important during the start-up of the cell.

Недостатком катодного материала на углеродной связке является повышенная скорость его износа за счет растворения углеродного компонента в виде растворимого в алюминии карбида Аl4С3, который образуется на межфазной границе жидкий алюминий-углерод при температуре электролиза.A disadvantage of the carbon-bonded cathode material is its increased wear rate due to the dissolution of the carbon component in the form of Al 4 C 3 carbide, which is soluble in aluminum, which forms liquid aluminum-carbon at the interface at the electrolysis temperature.

Известны также технические решения по композициям для смачиваемого покрытия подины алюминиевых электролизеров на неорганическом связующем, так называемом «коллоидном глиноземе» - стабилизированной коллоидной суспензии нанопорошка оксида алюминия с размерами частиц 10-50 нм [US №5,534,119. Publ. 09.07.1996; RU №2135643, C25C 3/06, C25C 3/08, C23C 20/08, C04B 35/58, опубл. 27.08.1999; US №2001/0046605. Publ. 29.11.2001; и др.] или корундовом огнеупорном цементе [RU №2412284, C25C 3/08, C04B 35/58, опубл. 20.02.2011]. При обжиге таких композиций происходят твердофазные реакции между диборидом и связующим, с образованием сложных межфазных титанатов алюминия, за счет чего обеспечивается связность и прочность материала.Technical solutions are also known for compositions for a wettable coating of the bottom of aluminum electrolyzers on an inorganic binder, the so-called "colloidal alumina" - a stabilized colloidal suspension of aluminum oxide nanopowder with particle sizes of 10-50 nm [US No. 5,534,119. Publ. 07/09/1996; RU No. 2135643, C25C 3/06, C25C 3/08, C23C 20/08, C04B 35/58, publ. 08/27/1999; US No. 2001/0046605. Publ. 11/29/2001; et al.] or corundum refractory cement [RU No. 2412284, C25C 3/08, C04B 35/58, publ. 02/20/2011]. When firing such compositions, solid-phase reactions occur between the diboride and the binder, with the formation of complex interfacial aluminum titanates, which ensures the coherence and strength of the material.

Алюмооксидное связующее имеет следующие достоинства:Alumina binder has the following advantages:

- практически не взаимодействует с расплавленным алюминием и не растворяется в нем, в противоположность углеродной связке, что определяет его химическую износостойкость и обеспечивает возможность длительной работы смачиваемого материала;- practically does not interact with molten aluminum and does not dissolve in it, in contrast to the carbon bond, which determines its chemical wear resistance and provides the possibility of long-term operation of the wetted material;

- за счет образования корунда из связующего обеспечивается также высокая механическая износостойкость катода;- due to the formation of corundum from the binder also provides high mechanical wear resistance of the cathode;

- не привносит дополнительных посторонних примесей в катодный алюминий.- does not introduce additional extraneous impurities in the cathode aluminum.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является композиция на основе TiB2/кислый, насыщенный раствор хлорида алюминия [RU №2412283, C25C 3/08, C23C 20/08, C04B 35/58, опубл. 20.02.2011], которая служит для получения материала защитного, смачиваемого покрытия TiB2/Al2O3, синтезируемого в процессе обжига электролизера. Композиция технологична и может быть нанесена на углеграфитовую основу в виде краски, мастики или применена для изготовления объемного материала. Получаемый в результате материал покрытия обладает химической и абразивной износостойкостью, хорошей смачиваемостью жидким алюминием.The closest technical solution, selected as a prototype, is a composition based on TiB 2 / acidic, saturated solution of aluminum chloride [RU No. 2412283, C25C 3/08, C23C 20/08, C04B 35/58, publ. 02/20/2011], which serves to obtain the material of the protective, wettable coating TiB 2 / Al 2 O 3 synthesized during the firing of the electrolyzer. The composition is technologically advanced and can be applied on a carbon-graphite base in the form of paint, mastic or used for the manufacture of bulk material. The resulting coating material has chemical and abrasive wear resistance, good wettability with liquid aluminum.

Однако, несмотря на высокое содержание диборида титана, готовый материал, синтезируемый из композиции, имеет недостаточный уровень прочности и электропроводности. А значительное содержание диборида титана определяет высокую стоимость, которая делает его экономически нецелесообразным в применении, особенно для производства объемных изделий.However, despite the high content of titanium diboride, the finished material synthesized from the composition has an insufficient level of strength and electrical conductivity. A significant content of titanium diboride determines the high cost, which makes it economically impractical to use, especially for the production of bulk products.

Технический результат, получаемый при использовании изобретения, состоит в улучшении характеристик формования порошковой композиции, увеличении механической прочности и электропроводности материала, синтезированного из нее, за счет одновременного введения неорганического и органического связующего в состав композиции, а также в улучшении качества, служебных свойств конечного смачиваемого материала катодного покрытия, что способствует увеличению его срока службы и повышению технико-экономических показателей электролизера.The technical result obtained by using the invention consists in improving the molding characteristics of the powder composition, increasing the mechanical strength and electrical conductivity of the material synthesized from it, due to the simultaneous introduction of inorganic and organic binders in the composition, as well as improving the quality and service properties of the final wetted material cathodic coating, which helps to increase its service life and increase the technical and economic indicators of the cell.

Технический результат достигается тем, что в композиции для материала смачиваемого покрытия катода алюминиевого электролизера, содержащей порошок диборида титана, органическое или неорганическое связующее, инертные наполнители, новым является то, что содержится одновременно оба вида связующих - неорганическое и органическое, причем органическим связующим является термореактивная фенолоформальдегидная смола.The technical result is achieved by the fact that in the composition for a wettable coating material of the cathode of an aluminum electrolyzer containing titanium diboride powder, an organic or inorganic binder, inert fillers, it is new that both types of binders are contained simultaneously - inorganic and organic, and the thermosetting phenol formaldehyde is the organic binder resin.

Для смачиваемого катодного материала, предназначенного к использованию как в виде объемных изделий, так и тонкого слоя, важно, чтобы наряду со смачиваемостью алюминием, он обладал достаточным уровнем прочности и электропроводности. В связи с этим задачей изобретения является разработка такой композиции для материала защитного, смачиваемого покрытия катода электролизера, которая обеспечивала бы необходимое качество покрытия при приемлемой стоимости. С этой целью предлагается в порошковую композицию для материала смачиваемого покрытия подины алюминиевого электролизера одновременно вводить оба известных вида связок - органическую и неорганическую, что, с одной стороны, способствует повышению прочности готового материала, а с другой - обеспечивает хорошую электропроводность и лучшую адгезию к подине за счет присутствия углерода. Кроме того, наличие в материале обоих типов связок, имеющих различную химическую природу и, следовательно, различный механизм разрушения в контакте с жидким алюминием, способствует более длительному сроку службы смачиваемого материала.For a wettable cathode material intended to be used both as bulk products and as a thin layer, it is important that, along with the wettability of aluminum, it possesses a sufficient level of strength and electrical conductivity. In this regard, the objective of the invention is to develop such a composition for a material of a protective, wettable coating of the cathode of the electrolyzer, which would provide the necessary quality of the coating at an affordable cost. For this purpose, it is proposed to simultaneously introduce both known types of ligaments — organic and inorganic — into the powder composition for the wettable coating material of the bottom of the aluminum electrolyzer, which, on the one hand, improves the strength of the finished material, and on the other hand, provides good electrical conductivity and better adhesion to the bottom due to the presence of carbon. In addition, the presence in the material of both types of binder having a different chemical nature and, therefore, a different mechanism of destruction in contact with liquid aluminum, contributes to a longer service life of the wetted material.

Известная композиция для материала защитного, смачиваемого покрытия подины алюминиевого электролизера, состоящая из TiB2/неорганическое связующее/добавки, видоизменяется таким образом, что в качестве связующего берут два типа связок - неорганическую (насыщенный кислый раствор трихлорида алюминия), дающую при термолизе высокодисперсный оксид алюминия, подобный коллоидному глинозему, и органическую - полимер с большим коксовым числом (фенолоформальдегидная смола, дающая при термолизе прочный коксовый остаток). В качестве инертной добавки возможно использовать инертный, неэлектропроводный порошок корунда.The known composition for a material of a protective, wettable coating of the bottom of an aluminum electrolyzer, consisting of TiB 2 / inorganic binder / additives, is modified in such a way that two types of bundles are taken as a binder - inorganic (saturated acidic solution of aluminum trichloride), which yields highly dispersed aluminum oxide during thermolysis , similar to colloidal alumina, and organic - a polymer with a large coke number (phenol-formaldehyde resin, which gives a strong coke residue during thermolysis). An inert, non-conductive corundum powder may be used as an inert additive.

От прототипа заявляемая композиция для материала смачиваемого покрытия катода алюминиевого электролизера отличается тем, что в ее составе используются одновременно оба вида связующих - неорганическое и органическое. В качестве органического связующего используют резольную фенолоформальдегидную смолу.From the prototype, the claimed composition for the material of the wettable coating of the cathode of an aluminum electrolyzer is different in that both types of binders are used simultaneously — inorganic and organic. As an organic binder, rezol phenol-formaldehyde resin is used.

Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «новизна». Признаки, отличающие заявляемый способ от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежных областей химии и, следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критерию «изобретательский уровень».These differences allow us to conclude that the proposed technical solution meets the criterion of "novelty." Signs that distinguish the claimed method from the prototype are not identified in other technical solutions in the study of this and related fields of chemistry and, therefore, provide the claimed solution with the criterion of "inventive step".

Суть предложения состоит в том, что в состав композиции вводят два типа связующих в виде термически нестабильных химических соединений неорганической (насыщенный кислый раствор трихлорида алюминия) и органической (резольная фенолоформальдегидная смола) природы. При термодеструкции, в процессе нагревания, они оставляют высокодисперсные, реакционно-способные остатки, легко образующие химические связи, за счет синтеза новых межфазных соединений, что обеспечивает связывание порошков композиции в прочное, монолитное тело. Далее, остаточный углерод от органической связки, однородно распределяясь в композиции, образует сплошную, проводящую сетку, существенно повышая электропроводность материала и давая возможность понижать содержание дорогостоящего диборида титана, заменяя его непроводящим, но химически и механически износостойким и дешевым порошком наполнителя - корунда. И в дополнение: два физико-химических механизма связывания с различной химической природой повышают стойкость материала против деградационных процессов при работе катода и повышают ресурс работы.The essence of the proposal is that two types of binders are introduced into the composition in the form of thermally unstable chemical compounds of inorganic (saturated acid solution of aluminum trichloride) and organic (rezol phenol-formaldehyde resin) nature. During thermal degradation, during heating, they leave highly dispersed, reactive residues that easily form chemical bonds due to the synthesis of new interfacial compounds, which ensures the binding of the composition powders into a solid, monolithic body. Further, the residual carbon from the organic binder, uniformly distributed in the composition, forms a continuous, conductive network, significantly increasing the electrical conductivity of the material and making it possible to lower the content of expensive titanium diboride, replacing it with a non-conductive, but chemically and mechanically wear-resistant and cheap filler powder - corundum. And in addition: two physicochemical binding mechanisms with different chemical nature increase the resistance of the material against degradation processes during cathode operation and increase the service life.

Указанный раствор хлористой соли алюминия, предложенный в прототипе, целесообразно использовать по следующим причинам: при термодеструкции он оставляет нанодисперсный остаток, равномерно распределенный по развитой поверхности порошков-компонентов композиции и уже при содержании порядка 5-6% эффективно связывает порошки в искусственный камень. Этот раствор прост и технологичен в получении, исходные компоненты доступны и дешевы, он стабилен при длительном хранении.The specified solution of aluminum chloride, proposed in the prototype, it is advisable to use for the following reasons: during thermal degradation, it leaves a nanodispersed residue uniformly distributed over the developed surface of the powder component of the composition and already at a content of about 5-6% effectively binds the powders into artificial stone. This solution is simple and technologically advanced to obtain, the starting components are affordable and cheap, it is stable during long-term storage.

Термореактивная фенолоформальдегидная смола, как известно, также наиболее эффективна в данном применении из-за высокого коксового числа, прочного коксового остатка, сшитого поперечными связями, наиболее низкой стоимости и доступности среди прочих искусственных полимеров с требуемыми свойствами, что важно для реализации многотоннажного производства в промышленности. Преимущество этого связующего перед более дешевыми пеками состоит в большей его эффективности и технологичности: смола полностью растворяется в легколетучих спиртах и кетонах, что позволяет легко вводить ее в порошковую смесь и получать однородную композицию, а растворитель может быть быстро удален в процессе сушки. Если смачиваемые катодные изделия, например, в виде плиток изготавливают отдельно, растворитель может быть легко регенерирован. Кроме того, смола имеет более низкую температуру отверждения, что также является технологическим преимуществом.Thermosetting phenol-formaldehyde resin is also known to be most effective in this application because of the high coke number, strong coke residue crosslinked, the lowest cost and availability among other synthetic polymers with the required properties, which is important for the implementation of large-tonnage production in industry. The advantage of this binder over cheaper pitch is its greater efficiency and manufacturability: the resin is completely soluble in volatile alcohols and ketones, which makes it easy to enter it into a powder mixture and obtain a homogeneous composition, and the solvent can be quickly removed during the drying process. If wettable cathode products, for example in the form of tiles, are made separately, the solvent can be easily regenerated. In addition, the resin has a lower curing temperature, which is also a technological advantage.

Экспериментальная проверка предлагаемого технического решения проведена с различным составом композиции и температурой термообработки образцов. Использован порошок диборида титана фракции - 44 мкм, инертной добавкой служил порошок корунда фракции - 63 мкм. Неорганическим связующим выступает насыщенный кислый раствор трихлорида алюминия (ниже обозначен АТХ), синтезированный на основе рекомендаций [Карякин Ю.В. Чистые химические вещества/Ю.В.Карякин, Ангелов И.И. - М.: Химия, 1974. - 408 с.] из промышленного гидроксида Аl(ОН)3 (это прозрачный, клейкий раствор желтоватого цвета плотностью около 1,33 г/см3, сухой остаток после прокаливания около 13,5%), в качестве органического связующего - резольная фенолоформальдегидная смола (ФФС) марки СТ1138 (ТУ 6-07-487-95).An experimental verification of the proposed technical solution was carried out with different composition and temperature of the heat treatment of the samples. The titanium diboride powder of the fraction — 44 μm was used; the inert additive was the corundum powder of the fraction — 63 μm. An inorganic binder is a saturated acidic solution of aluminum trichloride (indicated below by ATX), synthesized on the basis of recommendations [Yu. V. Karyakin Pure chemicals / Yu.V. Karyakin, Angelov I.I. - M .: Chemistry, 1974. - 408 pp.] From industrial hydroxide Al (OH) 3 (this is a transparent, sticky yellowish solution with a density of about 1.33 g / cm 3 , the dry residue after calcination is about 13.5%), as an organic binder - rezol phenol-formaldehyde resin (FFS) grade CT1138 (TU 6-07-487-95).

При массовом содержании основного функционального компонента диборида титана в готовом, обожженном материале менее 30%, резко ухудшается смачиваемость его алюминием и поэтому эксперименты, в основном, проведены на композиции без инертных наполнителей или с содержанием TiB2, близким к минимально возможному. Количество связующих состава: 10% - раствор АТХ и 6% - сухая ФФС, выбрано, исходя из достижения эффективного связывания и получения необходимой консистенции и влажности композиции для полусухого прессования образцов.When the mass content of the main functional component of titanium diboride in the finished, calcined material is less than 30%, its wettability sharply worsens with aluminum and therefore the experiments were mainly carried out on compositions without inert fillers or with a TiB 2 content close to the minimum possible. The number of binders of the composition: 10% - ATX solution and 6% - dry FFS, was selected based on the achievement of effective binding and obtaining the necessary consistency and humidity of the composition for semi-dry pressing of samples.

Компоненты тщательно перемешивают, образцы для измерений формуют в стальной пресс-форме при давлении 100 МПа. Обжиг проводят в закрытом контейнере под слоем углеродной засыпки во избежание окисления диборидного и углеродного компонентов при температуре 1323 К с предварительной сушкой при 473 К. Прочность на сжатие измеряют на измерительном прессе ИП-100, удельное сопротивление образцов при комнатной температуре оценивают на прямоугольных брусках с помощью мультиметра, после металлизации торцов бруска серебряной пастой ПП-17С (ТУ 6365-006-59839838-2004).The components are thoroughly mixed, the samples for measurements are molded in a steel mold at a pressure of 100 MPa. Firing is carried out in a closed container under a layer of carbon backfill to avoid oxidation of the diboride and carbon components at a temperature of 1323 K with preliminary drying at 473 K. The compressive strength is measured on an IP-100 measuring press, the specific resistance of samples at room temperature is evaluated on rectangular bars using multimeter, after metallization of the ends of the bar with silver paste PP-17S (TU 6365-006-59839838-2004).

Эффект влияния состава композиции при двух основных температурах термообработки на свойства прессованных образцов показан в таблице 1.The effect of the composition composition at two main heat treatment temperatures on the properties of pressed samples is shown in table 1.

Таблица 1Table 1 Влияние состава композиции на свойства материалаThe effect of composition on material properties № ппNo pp Состав, мас. %Composition, wt. % Температуры сушки и обжига, КDrying and firing temperatures, K Прочность на сжатие, МПаCompressive strength, MPa Уд. сопротивление, Ом·м×103 Beats resistance, Ohm · m × 10 3 1*one* 35TiB2-55Аl2O3-10АТХ35TiB 2 -55Al 2 O 3 -10ATX 473473 8,68.6 ~105 ~ 10 5 1one 35TiB2-55Аl2O3-10АТХ35TiB 2 -55Al 2 O 3 -10ATX 13231323 76,676.6 1,441.44 2*2 * 35TiB2-49Al2O3-10АТХ-6ФФС35TiB 2 -49Al 2 O 3 -10ATX-6FFS 473473 64,664.6 ~105 ~ 10 5 22 35TiB2-49Аl2O3-10АТХ-6ФФС35TiB 2 -49Al 2 O 3 -10ATX-6FFS 13231323 129,4129.4 1,191.19 3*3 * 84TiB2-10АТХ-6ФФС84TiB 2 -10ATX-6FFS 473473 86,786.7 20twenty 33 84TiB2-10АТХ-6ФФС84TiB 2 -10ATX-6FFS 13231323 136,6136.6 0,130.13 4*four* 94TiB2-6ФФС94TiB 2 -6FFS 473473 4141 15fifteen 4four 94TiB2-6ФФС94TiB 2 -6FFS 13231323 240240 0,070,07

Как видно из приведенных данных, одновременное присутствие неорганической и органической связок в исходной композиции приводит к существенному упрочнению компактного материала как при низкой, так и при высокой температуре термообработки. Одновременно обеспечивается приемлемо низкое удельное сопротивление материала в дешевых образцах с наполнителем, что благоприятно для снижения электрических потерь. На качественном уровне отмечена также более высокая технологичность композиции: отформованные образцы обладают большей прочностью и меньшей склонностью к расслаиванию при формовании.As can be seen from the above data, the simultaneous presence of inorganic and organic ligaments in the initial composition leads to significant hardening of the compact material both at low and high heat treatment temperatures. At the same time, an acceptable low resistivity of the material is ensured in cheap samples with a filler, which is favorable for reducing electrical losses. At a qualitative level, a higher manufacturability of the composition was also noted: molded samples have greater strength and less tendency to delamination during molding.

Технологически предлагаемая композиция может быть использована в виде слоев краски, мастики, наносимых на углеграфитовую подину и обжигаемых при пуске электролизера, предварительно изготовленных полусухим прессованием и обожженных плиток для футеровки элементов катода, или напрессованного слоя необходимой толщины на подовые блоки в процессе изготовления последних. Отличие композиции по возможным применениям заключается в ее реологических свойствах, которые в решающей мере задаются содержанием растворителей.The technologically proposed composition can be used in the form of layers of paint, mastic applied to a carbon graphite hearth and fired when starting the electrolyzer, pre-made by semi-dry pressing and fired tiles for lining the cathode elements, or a pressed layer of the required thickness on the hearth blocks during the manufacturing of the latter. The difference of the composition in possible applications lies in its rheological properties, which are decisively determined by the solvent content.

Преимущества заявляемого технического решения заключаются в том, что появляется возможность замены значительной части диборида на инертный, неэлектропроводный наполнитель (корунд), что повышает функциональные свойства готового композиционного материала и снижает стоимостные показатели, а также в улучшении характеристик формования порошковой композиции, увеличении механической прочности и электропроводности материала, синтезированного из нее, за счет одновременного введения неорганического (насыщенного кислого раствора трихлорида алюминия) и органического (термореактивная фенолоформальдегидная смола) связующего в состав композиции, а также в улучшении качества, служебных свойств конечного смачиваемого материала катодного покрытия, что способствует увеличению его срока службы и повышению технико-экономических показателей электролизера.The advantages of the proposed technical solution are that it becomes possible to replace a significant part of the diboride with an inert, non-conductive filler (corundum), which increases the functional properties of the finished composite material and reduces cost indicators, as well as improving the molding characteristics of the powder composition, increasing mechanical strength and electrical conductivity the material synthesized from it, due to the simultaneous introduction of an inorganic (saturated acidic solution of trichloride and aluminum) and organic (thermosetting phenol-formaldehyde resin) in the binder composition, as well as improving the quality, utility properties of the final material wettable cathodic coating, which contributes to an increase in its service life and improvement of technical and economic parameters of the cell.

Claims (1)

Композиция для покрытия смачиваемого катода алюминиевого электролизера, содержащая порошок диборида титана, связующее и инертные наполнители, отличающаяся тем, что она содержит связующее в виде неорганической и органической связок, причем в качестве органической связки используется термореактивная фенолоформальдегидная смола, а в качестве неорганической связки - насыщенный кислый раствор трихлорида алюминия. Composition for coating a wettable cathode of an aluminum electrolyzer, containing titanium diboride powder, a binder and inert fillers, characterized in that it contains a binder in the form of inorganic and organic bonds, moreover, a thermosetting phenol-formaldehyde resin is used as an organic bond, and a saturated acidic one is used as an inorganic bond aluminum trichloride solution.
RU2013101285/02A 2013-01-10 2013-01-10 Compound for material of cathode wetted coating in aluminium electrolyser RU2518032C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013101285/02A RU2518032C1 (en) 2013-01-10 2013-01-10 Compound for material of cathode wetted coating in aluminium electrolyser

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013101285/02A RU2518032C1 (en) 2013-01-10 2013-01-10 Compound for material of cathode wetted coating in aluminium electrolyser

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2518032C1 true RU2518032C1 (en) 2014-06-10

Family

ID=51216267

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013101285/02A RU2518032C1 (en) 2013-01-10 2013-01-10 Compound for material of cathode wetted coating in aluminium electrolyser

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2518032C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016171580A1 (en) 2015-04-23 2016-10-27 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" Aluminum electrolyzer electrode (variants)
RU2724236C1 (en) * 2019-09-24 2020-06-22 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" Method of protecting cathode blocks of aluminum electrolysis cells with burned anodes, a protective composition and a coating

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5753163A (en) * 1995-08-28 1998-05-19 Moltech. Invent S.A. Production of bodies of refractory borides
US6783655B2 (en) * 1999-06-10 2004-08-31 Moltech Invent S.A. Slurry and method for producing refractory boride bodies and coatings for use in aluminium electrowinning cells
WO2005052218A1 (en) * 2003-11-26 2005-06-09 Alcan International Limited Stabilizers for titanium diboride-containing cathode structures
RU2371523C1 (en) * 2008-06-23 2009-10-27 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" Composite material for moistened cathode of aluminium electrolytic cell
RU2412283C1 (en) * 2010-02-24 2011-02-20 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" Wettable cathode material for aluminium electrolysis cell
RU2412284C1 (en) * 2009-08-05 2011-02-20 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" Material of moistened cathode of aluminium electrolyser

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5753163A (en) * 1995-08-28 1998-05-19 Moltech. Invent S.A. Production of bodies of refractory borides
US6783655B2 (en) * 1999-06-10 2004-08-31 Moltech Invent S.A. Slurry and method for producing refractory boride bodies and coatings for use in aluminium electrowinning cells
WO2005052218A1 (en) * 2003-11-26 2005-06-09 Alcan International Limited Stabilizers for titanium diboride-containing cathode structures
RU2371523C1 (en) * 2008-06-23 2009-10-27 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" Composite material for moistened cathode of aluminium electrolytic cell
RU2412284C1 (en) * 2009-08-05 2011-02-20 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" Material of moistened cathode of aluminium electrolyser
RU2412283C1 (en) * 2010-02-24 2011-02-20 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" Wettable cathode material for aluminium electrolysis cell

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016171580A1 (en) 2015-04-23 2016-10-27 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" Aluminum electrolyzer electrode (variants)
RU2724236C1 (en) * 2019-09-24 2020-06-22 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" Method of protecting cathode blocks of aluminum electrolysis cells with burned anodes, a protective composition and a coating
RU2724236C9 (en) * 2019-09-24 2020-09-03 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" Method of protecting cathode blocks of aluminum electrolysis cells with burned anodes, a protective composition and a coating
WO2021061014A1 (en) * 2019-09-24 2021-04-01 Общество С Ограниченной Ответственностью "Объединенная Компания Русал Инженерно -Технологический Центр" Method for protecting cathode blocks of aluminium electrolyzers having prebaked anodes, protective composition and coating
CN114450437A (en) * 2019-09-24 2022-05-06 俄罗斯工程技术中心有限责任公司 Method for protecting cathode blocks of aluminium electrolysis cells with baked anodes, protective composite mixture and coating

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4376029A (en) Titanium diboride-graphite composits
JPH0124229B2 (en)
EP0134797A1 (en) Refractory hard metal containing tiles for aluminum cell cathodes.
RU2518032C1 (en) Compound for material of cathode wetted coating in aluminium electrolyser
CN101876079A (en) Titanium boride cathode material for aluminium electrolysis and preparation method thereof
RU2371523C1 (en) Composite material for moistened cathode of aluminium electrolytic cell
CN103194101A (en) Titanium boride-based coating composite material for aluminum electrolysis, preparation method and coating method thereof
JP5714108B2 (en) Cathode block for aluminum electrolytic cell and method for producing the same
KR100961798B1 (en) Low adhesion material, resin molding die, and soil resistant material
JPS58501172A (en) Sintered refractory hard metal
JPH039195B2 (en)
RU2666806C2 (en) Method of manufacturing cathode block for electrolytic cell for aluminum production
EP0102186A2 (en) Improved cell for electrolytic production of aluminum
RU2412284C1 (en) Material of moistened cathode of aluminium electrolyser
CA2805562C (en) Process for producing a cathode block for an aluminium electrolysis cell and a cathode block
RU2412283C1 (en) Wettable cathode material for aluminium electrolysis cell
WO2021061014A1 (en) Method for protecting cathode blocks of aluminium electrolyzers having prebaked anodes, protective composition and coating
KR100613259B1 (en) A zirconia-carbon refractory composition
RU2418888C2 (en) Manufacturing method of cathode of vertical electrolysis unit for aluminium manufacture
CN102639462B (en) High porosity/low permeability graphite bodies and process for the production thereof
CA1163762A (en) Titanium diboride-graphite composites
EP3247821B1 (en) Improved method for fabricating a dense, dimensionally stable, wettable cathode substrate in situ
PL238496B1 (en) Carbon-graphite composite with increased porosity and method for producing it
AU8826882A (en) Sintered refractory hard metals

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160111