SU1127919A1

SU1127919A1 - Cathode of electrolytic cell for electrolytical refining of aluminium

Info

Publication number: SU1127919A1
Application number: SU833623405A
Authority: SU
Inventors: Валентин Михайлович Можаев; Борис Сергеевич Громов; Сергей Семенович Романченко; Сергей Якимович Черепанов; Геннадий Дмитриевич Козьмин; Николай Сергеевич Михалицын; Иван Васильевич Борисов; Валерий Иванович Шпаков
Original assignee: Предприятие П/Я А-7504
Priority date: 1983-04-07
Filing date: 1983-04-07
Publication date: 1984-12-07

Abstract

1. КАТОД ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА ДЛЯ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО РАФИНИРОВАНИЯ АЛЮМИНИЯ, содержащий тсокоподвод щую штангу, цилиндрический уг- ; леграфитовый блок с защитным покрытием , отличающийс тем, что, с целью увеличени срока служ-. бы и снижени затрат на подготовку катода к работе, углеграфитовый блок с торца., противоположного торцу с присоединенной токоподвод щей штангой, выполнен с радиальным выступом без защитного покрыти , причем высота выступа составл ет 0,20 ,25 высоты углеграфитового блока. 2. Катод по п.1, о т л и ч a ющ и и с тем, что защитное покрытие выполнено из огнеупорного бетона , химически устойчивого в расплавленном металле. (Л 1. ELECTROLYSER CATHODE FOR ELECTROLYTIC ALUMINUM REFINING, containing a rod-holding rod, a cylindrical corner; Legrafit block with a protective coating, characterized in that, in order to increase the service life -. and reducing the cost of preparing the cathode for operation, the carbon-graphite block from the end face opposite to the end with attached current lead bar is made with a radial protrusion without a protective coating, the height of the protrusion being 0.20, 25 the height of the carbon-graphite block. 2. The cathode according to claim 1, about tl and h ayushch and with the fact that the protective coating is made of refractory concrete, chemically stable in the molten metal. (L

Description

Изобретение относитс к электроме таллургии алюмини и может быть использовано дл получени алюмини высокой чистоты электролитическим рафинированием. Известен катод электролизера дл электролитического рафинировани алюмини , содержащий токоподвод щую металлическую штангу и углеграфитовый блок СООднако в результате интенсивного взаимодействи графита с кислородом воздуха в услови х высоких темп ратур поверхность углеграфитового блока быстро разр5пшаетс . Наиболее близким по технической сущности и Достигаемому результату к изобретению вл етс катод электролизера дл электролитического рафинировани алюмини , содержащий токо .подвод щую штангу, цилиндрический углеграфитовый блок с защитным покрытием С 22Недостатком известного устройства вл етс то что в процессе эксгшуатации ЭТИХ катодов алюминие ,ва оболочка на высоте до 50-70 Miji от поверхности катодного aJtюмини подплавл етс , обнажа тело углеграфитового блока, что приводит к окислению графита атмосферой воздуха С другой стороны вследствие большой разнихда коэффициентов объемного расширени алюмини и графита, алюминие ва оболочка при нагре0е отходит от графита, при этом воздух, попада под оболочку, разрушает всю поверхность блока. Целью изобретени вл етс увеличение срока службы катода снижение затрат на подготовку катода к работе Поставленна цель достигаетс тем что в катоде электролизера дл злект ролитического рафийировдни алюмини содержащем токоподвод щую штангу, цилиндрический углеграфитовый блок с запретным покрытием, последний с торц противоположного торцу с присоединен ной токоподвод щей штангой, выполнен с радиальным выступом без защитного покрыти , причем высота выступа соетавл ет 0,2-0,25 высоты углеграфитового блока. Кроме того, защитное покрытие выполнено из огнеупорного бетона, химически устойчивого в расплавленном металле. Наличие радиального выступа в нижней части углеграфитового блока обеспечивает герметичность границы углеграфитовый блок - защитное покрытие за счет образовани прижимного контакта нижней торцовой части защитного покрыти с радиальным выступом углеграфитового блока при объемном расширении покрыти и графита при нагреве. Этим самым закрываетс доступ воздуха под.защитное покрытие блока..Применение в этом случае в качестве защитного покрыти алюминиевой оболочки не дает положительных результатов , поскольку алюминий на границе с радиальньш выступом блока подштавл етс и обнажает графитовый блок, открыва доступ воздуху. Поэтому в предлагаемой конструкции катода в качестве защитного покрыти используетс огнеупорный бетон, химически устс чивый по отношению к расплавленному . Разность ме зду коэффициентами объемного расширени графита и бетона почти втрое меньше, чем разность в этих величинах дл графита и алюмини .Поэтому бетонное защитное покрытие плотнее охватывает блок, чем алюминиева оболочка, и снижает степень , окисл емости графита. Предлагаема конструкци катодов позвол ет иск вочить операцию про питки углеграфитовых блоков электролитом и другими веществами и снизить, тем самым, затраты на подготовку катодов к работе. На чертеже изображена предлагаема конструкци катода, разрез. Катод содержит токоподвод щую металлическую штангу 1, углеграфитовый 1щлиндрический блок 2, в нижней части которого имеетс радиальный вйступ 3, и бетонное защитное покрытие 4 блока. После установки катода на электролизёр дл рафинировани алюмини в результате объемного расширени углеграфитового блока 2 и бетонного защитного покрыти 4 на границе за1цитного покрыти 4 с радиальным выступом 3 происходит образование прижимного контакта бетона с графитом. Это обеспечивает герметичность границы защитное покрытие - радиальный выступ и предотвращает попадание воздуха под .защитное покрытие. Радиальный выступ 3 полностью погружен в расплавленный алюминий, что защищает его от взаимодействи с кислородом воздуха.This invention relates to an aluminum tallumorium electrode and can be used to produce high-purity aluminum by electrolytic refining. The cathode of the electrolytic cell for the electrolytic refining of aluminum is known, which contains a current-carrying metal bar and a carbon-graphite block. However, as a result of intensive interaction of graphite with atmospheric oxygen under high temperature conditions, the surface of the carbon-graphite block rapidly disintegrates. The closest in technical essence and Achievable result to the invention is the cathode of an electrolytic cell for electrolytic refining of aluminum containing a current. An inlet rod, a cylindrical carbon-graphite block with a protective coating. The disadvantage of the known device is that in the process of extracting THIS Cathodes aluminum, the shell is at a height of up to 50-70 miji from the surface of the cathode aJt-aluminum, it melts, exposing the body of the carbon-graphite block, which leads to the oxidation of graphite by the atmosphere of air Due to the large difference in the coefficients of the bulk expansion of aluminum and graphite, the aluminum shell when heated away from graphite, while the air that falls under the shell, destroys the entire surface of the block. The aim of the invention is to increase the cathode life and reduce the cost of preparing the cathode for operation. The goal is achieved in the cathode of an electrolytic cell for electrolytic aluminum containing a current-carrying rod, a cylindrical carbon-graphite block with a forbidden coating, last from the end of the opposite end with an attached current-carrying rod. the rod is made with a radial protrusion without a protective coating, and the height of the protrusion is 0.2-0.25 of the height of the carbon-graphite block. In addition, the protective coating is made of refractory concrete that is chemically stable in the molten metal. The presence of a radial protrusion in the lower part of the carbon-graphite block ensures the tightness of the boundary between the carbon-graphite block and the protective coating due to the formation of a pressure contact of the lower end part of the protective coating with the radial protrusion of the carbon-graphite block during the bulk expansion of the coating and graphite during heating. This closes the access of air to the protective cover of the block. The use in this case as a protective coating of the aluminum shell does not give positive results, since the aluminum at the border with the radial protrusion of the block forms and exposes the graphite block, opening access to air. Therefore, in the proposed cathode design, refractory concrete chemically resistant to molten is used as a protective coating. The difference between the coefficients of volumetric expansion of graphite and concrete is almost three times less than the difference in these values for graphite and aluminum. Therefore, the concrete protective coating more tightly encloses the block than the aluminum shell, and reduces the degree of oxidation of graphite. The proposed design of cathodes makes it possible to search for the operation of smelting carbon-graphite blocks with electrolyte and other substances and, thereby, reducing the cost of preparing cathodes for operation. The figure shows the proposed cathode structure, a slit. The cathode contains a current-carrying metal bar 1, a carbon-graphite 1 cylindrical block 2, in the lower part of which there is a radial access 3, and a concrete sheeting 4 of the block. After installation of the cathode on the electrolyzer for refining aluminum as a result of the volumetric expansion of the carbon-graphite block 2 and the concrete protective coating 4 on the border of the final coating 4 with the radial protrusion 3, the pressure contact between the concrete and graphite is formed. This ensures the tightness of the boundary of the protective coating - a radial protrusion and prevents air from entering under the protective coating. The radial protrusion 3 is completely immersed in molten aluminum, which protects it from interaction with atmospheric oxygen.

Защитное покрытие катодов было выполнено из xи дачecки устойчивого по отношению к расплавленному алюминию огнеупорного бетона, приготовленного из компонентов в следующем процентном соотношении; 58% шамотного наполнител , 25% тонкомолотого магнезита, 1% кремнефтористого натри и 16% жидкого стекла с модулем 2,4-3,0 и плотносtbto 1, The protective coating of the cathodes was made of hygienic, resistant to molten aluminum, refractory concrete prepared from the components in the following percentage ratio; 58% of chamotte filler, 25% of fine-ground magnesite, 1% of sodium fluoride and 16% of liquid glass with a module of 2.4-3.0 and a density of 1,

Вследстдие взаимодействи между собой кепЬюнентов бетона в услови х высоких температур образуютс химические coeoftse tta - форстерид и кордиерит , KOTopbie и упрочн ют структуру бетона. .Due to the interaction between concrete capyunts under high temperature conditions, chemical coeoftse tta, forsteride and cordierite, KOTopbie, are formed and strengthen the concrete structure. .

Толщина стенки запдатного бетонного покрыти составл ет 40-45 М4 и была выбрана из услови мех,аннческой прочнйсти защитного покрыти . При стенки защитного покрыти менее 40-45 мм при транспортировке катодов .на поверхности защитного покрыти наблюдалось образование небольших трещин. Нанесение на графитовый блок бетонного покрыти с толщиной стенки более 40-45 мм нецелесообразно поскольку, св зано с излишним расходом бетона.The wall thickness of the zadat concrete cover is 40-45 M4 and was selected from the condition of fur, an annular strength of the protective coating. When the wall of the protective coating is less than 40-45 mm, small cracks were observed on the surface of the protective coating when transporting the cathodes. The application of a concrete coating to a graphite block with a wall thickness of more than 40-45 mm is impractical because it is associated with excessive consumption of concrete.

Высота радиального выступа равна 50 мм и отвечала глубине погружени катода в расплавленный алюминий .The height of the radial protrusion is 50 mm and corresponded to the depth of the cathode immersed in molten aluminum.

Таким образом, сортность катодного алюмини на электролизерах, оборудованных катодами с бетонным защитным покрытием, осталась в тех же пределах , что и на -злектролизерах, оборудованньк катодами с защитным покрытием из алюмини . Отслоени бетонного защитного покрыти от углеграфитовогр блока не происходило.Thus, the grade of cathode aluminum on electrolyzers equipped with cathodes with a concrete protective coating remained within the same limits as on electrolyzers, equipped with cathodes with a protective coating of aluminum. No detachment of the concrete protective coating from the carbon-graphite block did not occur.

Ожидаемый эффект о-т использовани предлагаемой конструкции катодов состоит в увеличении срока службы катодов за счет снижени степени окисл емос-га графита, исключении операции пропиТки углеграфитовых блоков . ,;электра итом , следовательно, снижении трудозатрат на подготовку катодов к работе, а также в снижении рас1 хода алюмини высокой чистоты дл защиты углеграфитовых блоков от окислени .The expected effect of the use of the proposed cathode design is to increase the service life of the cathodes by reducing the degree of oxidation of graphite, eliminating the operation of carbon-graphite blocks. ,; electromy, therefore, reducing labor costs for preparing cathodes for operation, as well as reducing the consumption of high-purity aluminum to protect carbon-graphite blocks from oxidation.

Claims

1. KDOD ELECTROLYZER FOR ELECTROLYTIC REFINING OF ALUMINUM, containing a current-supply rod, a cylindrical angle:

Legrafit block with a protective coating, characterized in that, in order to increase the service life and reduce the cost of preparing the cathode for operation, the carbon graphite block from the end. the protrusion is 0.20.25 height of the carbon block.

2. The cathode π о p. 1, with the fact that the protective coating is made of refractory concrete, chemically stable in molten metal.