SU1135811A1 - Method for reinforcing bottom of aluminium electrolytic cell - Google Patents

Method for reinforcing bottom of aluminium electrolytic cell Download PDF

Info

Publication number
SU1135811A1
SU1135811A1 SU833656061A SU3656061A SU1135811A1 SU 1135811 A1 SU1135811 A1 SU 1135811A1 SU 833656061 A SU833656061 A SU 833656061A SU 3656061 A SU3656061 A SU 3656061A SU 1135811 A1 SU1135811 A1 SU 1135811A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
titanium
zirconium
aluminum
boron
electrolyte
Prior art date
Application number
SU833656061A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Васильевич Нерубащенко
Владимир Яковлевич Никитин
Станислав Арсеньевич Артеменко
Владимир Вячеславович Волейник
Александр Владимирович Филиппенко
Георгий Иванович Баталин
Елена Арсентьевна Белобородова
Original Assignee
Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Алюминиевой,Магниевой И Электродной Промышленности
Институт Титана
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 Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Алюминиевой,Магниевой И Электродной Промышленности, Институт Титана filed Critical Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Алюминиевой,Магниевой И Электродной Промышленности
Priority to SU833656061A priority Critical patent/SU1135811A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1135811A1 publication Critical patent/SU1135811A1/en

Links

Landscapes

  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

Abstract

СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ПО;ЦИНЫ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА, включающий введение в электролит титана или циркони  с осалздением iна подине тугоплавких соединений титана и циркони , о т л и ч а ющ и и с   тем, что, с целью снижени  степени загр знени  электролитического алюмини , титан шш цирконий ввод т до содержани  их в алюминии 0,5-4,0 мас.%, после чего ввод т соединение бора в количестве, обеспечивак цем атомное соотношение бора к титану ипи цирконию в пределах A METHOD FOR STRENGTHENING ON; ALUMINUM ELECTROLYZER CINS, including the introduction of titanium or zirconium into the electrolyte with an oxidation at the bottom of refractory titanium and zirconium compounds, so that, in order to reduce the degree of contamination of electrolytic aluminum, titanium Zirconium is injected to an aluminum content of 0.5–4.0 wt.%, after which the boron compound is introduced in an amount that ensures the atomic ratio of boron to titanium and of zirconium within

Description

:о :л: o: l

х 1 Изобретение относитс  к цветной металлургии, в частности к футеровке электролизеров дл  получени  алюмини . Известен способ футеровки электр дов, согласно которому катоды, состо щие из Графитовых блоков, покрыв ют сверху и сбоку слоем боридов, нитридов, карбидов или силицидов металлов первых подгрупп 4,5-, или 6-ой группы периодической системы элементов. Покрыти  из указанных ма териалов на блоки нанос т гор чим прессованием П . Недостатком данного способа  вл етс  его сложность, т.е. требуетс  создание спе1Ц1ального оборудовани  дл  обеспечени  гор чего прес совани , которое с увеличением габаритов катодных блоков должно при мать также увеличивающиес  размеры. Кроме того, при выполнении монтажиых работ из таких блоков между блоками остаютс  швы, которые сами по себе резко снижают надежность эксплуатации подины. Известен также способ обработки подины электролизера, согласно кото рому углеродистую подину покрьюают слоем боридов титана, карбидов титана или карбидов кремни  толщиной О,1 мм и более путем плазменного на ш шени  2j . Недостатками способа  вл ютс  сложность оборудовани , большие зат раты труда при нанесении покрыти  плазменным способом. W Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаем му эффекту  вл етс  способ упрочнени  электродов,согласно которому дл  получени  ..заащтного сло  на угольном катоде в электролит ввод т тугоплавкий металл (титан или цирконий) или его соединени . Защитный слой из карбидов образует с  непосредственно в процессе работ электролизера З. Недостатком известного способа  вл етс  то, что при введении в электролит электролизной ванны любы соединений, особенно соединений .тугоплавких металлов (цирконий, титан , кремний), повышающих защитные свойства подины от воздействи  мета лического натри , электролитический алюминий в значительной степени загр зн етс . Большое содержание пр 12 мёсей т желых металлов в алюминии (более 0,1%) ухудшает электротехнические и литейные свойства алюмини , что делает практически невозможным использование алюмини  как товарного продукта. Цель изобретени  - снижение степени загр знени  электролитического алюмини . Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу упрочнени  подины алюминиевого электролизера , включающему введение в электролит титана или циркони  с осаждением на подине тугоплавких соединений титана и циркони , последние ввод т до содержани  их в алюминии 0,5- . 4,0 мае. %, после чего ввод т соединение бора в количестве, обеспечивающем атомное соотношение бора к титану или цирконию в пределах (2-3):1. Первоначальное введение титана и циркони  предотвращает образование карбида алюмини  на поверхности подины и позвол ет реализовать реакцию взаимодействи  углерода с титаном , и цирконием с образованием плотного сло  карбидов. Последующее введение бора приводит к взаимодействию бора с титаном и 1щрконием в объеме жидкого алюмини  и высаждению боридов титана и циркони  из этого объема на карбидизированную поверхность углеграфитовой подины. Кристаллы боридов титана и циркони , имеющие удельный вес значительно превьш1ающий удельный вес алюмини , осаждаютс  под действием гравитационных сил и температуры, заполн   все неровности на подине, спекаютс  с карбидным слоем, и, таким образом,формируетс  смешанный защитный карбидно-боридный слой покрыти  на углеграфИтовой подине. После снижени  содержани  титана и циркони  в сплаве до 0,01% за счет вьщелени  боридов получают товарный алюминий. При содержании титана или циркони  в алюминии ниже 0,5% образование карбидов титана и циркони  на поверхности затруднено из-за пониженной активности титана и циркони , а. .при содержании выше 4% интенсивно ., выпадают соединени  AlaTi fAl.Zr, что вызывает загр знение электролитического алюмици .x 1 The invention relates to non-ferrous metallurgy, in particular to the lining of electrolysis cells for the production of aluminum. There is a known method of lining electrodes, according to which cathodes consisting of graphite blocks are coated on top and side with a layer of borides, nitrides, carbides or silicides of metals of the first subgroups of the 4,5- or 6th group of the periodic system of elements. The coatings from the above materials are applied to the blocks by hot pressing. The disadvantage of this method is its complexity, i.e. Special equipment is required to provide hot pressing, which, with an increase in the dimensions of the cathode blocks, must also increase in size. In addition, when performing installation work from such blocks, seams remain between the blocks, which themselves dramatically reduce the reliability of operation of the hearth. There is also a known method of treating the bottom of the electrolyzer, according to which the carbon bottom is coated with a layer of titanium borides, titanium carbides or silicon carbides with a thickness O, 1 mm or more by means of plasma 2j. The disadvantages of the method are the complexity of the equipment, the large labor costs of applying the coating by the plasma method. W The closest to the technical essence of the invention and the achieved effect is a method of hardening electrodes, according to which a refractory metal (titanium or zirconium) or its compounds is introduced into the electrolyte to obtain a protective layer on the carbon cathode. A protective layer of carbides forms directly during the operation of the electrolyzer Z. A disadvantage of this method is that with the introduction of any electrolyte bath into the electrolyte, any compounds, especially high-melting metals (zirconium, titanium, silicon), increase the protective properties of the hearth. sodium, electrolytic aluminum is heavily polluted. The high content of pr 12 months of heavy metals in aluminum (more than 0.1%) impairs the electrical and casting properties of aluminum, which makes it almost impossible to use aluminum as a commercial product. The purpose of the invention is to reduce the degree of contamination of electrolytic aluminum. This goal is achieved by the fact that according to the method of hardening the bottom of the aluminum electrolysis cell, including the introduction of titanium or zirconium into the electrolyte with deposition of refractory compounds of titanium and zirconium on the bottom, the latter are introduced to an aluminum content of 0.5-. 4.0 May %, after which the boron compound is introduced in an amount that provides the atomic ratio of boron to titanium or zirconium within (2-3): 1. The initial introduction of titanium and zirconium prevents the formation of aluminum carbide on the surface of the bottom and makes it possible to realize the reaction of the interaction of carbon with titanium and zirconium with the formation of a dense layer of carbides. The subsequent introduction of boron leads to the interaction of boron with titanium and 1chrconium in the volume of liquid aluminum and the precipitation of titanium and zirconium borides from this volume onto the carbidized surface of the carbon graphite bottom. Titanium and zirconium borides crystals, having a specific weight significantly exceeding the specific weight of aluminum, are deposited under the influence of gravitational forces and temperatures, fill all unevenness on the bottom, sintered with a carbide layer, and thus a mixed protective carbide-boride layer of the coating is formed on the carbon graphite. . After reducing the content of titanium and zirconium in the alloy to 0.01%, commercial aluminum is obtained due to the increase in borides. When the content of titanium or zirconium in aluminum is below 0.5%, the formation of titanium and zirconium carbides on the surface is difficult due to the reduced activity of titanium and zirconium, a. When the content is higher than 4% intensively, AlaTi fAl.Zr compounds precipitate, which causes contamination of the electrolytic aluminum.

3 , 3,

При атомном отношении бора к титану или цирконию менее, чем 2:1, титан и цирконий частично остаютс  в алюминии, а бориды титана и циркони  практически не осаждаютс . При соотношении более, чем 3:I, остаетс  свободный бор в алюминии, что также отрицательно сказываетс  на свойствах электролитического алюмини .When the atomic ratio of boron to titanium or zirconium is less than 2: 1, titanium and zirconium partially remain in aluminum, while titanium and zirconium borides are practically not precipitated. When the ratio is more than 3: I, free boron remains in aluminum, which also adversely affects the properties of electrolytic aluminum.

Пример I. На лабораторном электролизере при силе тока 40 А выдерживают углеграфитовый образец под катодным металлом (алюминий, содержащий 0,5% Ti) 2ч при 1050. В образце сделана прорезь шириной I мм и глубиной 2 мм. Масса металлаExample I. On a laboratory electrolyzer with a current of 40 A, a carbon-graphite sample is held under the cathode metal (aluminum containing 0.5% Ti) for 2 hours at 1050. A slot of I mm width and 2 mm depth is made in the sample. Mass of metal

«составл ет 180 г. Катодна  плотность тока Ь,86 А/см.После этого в сплав было введено 73 г алютшни , содержащего 0,83 % бора (атомное соотношение B:Ti составило в образовавшемс  сплаве 3:1)."It is 180 g. Cathode current density is 86 A / cm. After that, 73 g of alyuts were added to the alloy, containing 0.83% boron (the B: Ti atomic ratio was 3: 1 in the resulting alloy).

После п тичасовой вьвдержки образец извлекают из ванны. Поверхностный слой и продукт из прорези подвергаю рентгенофазному анализу, который показал наличие в них А1, TiB, AljTi, как на поверхности образца, так и в прорези. В катодном металле содержание титана снизилось до 0,008 %.After a five hour hold, the sample is removed from the bath. The surface layer and the product from the slot are subjected to X-ray phase analysis, which showed the presence of A1, TiB, AljTi in them, both on the sample surface and in the slot. In the cathode metal, the titanium content decreased to 0.008%.

Пример 2. В этом же электролизере образец вьщерживают под катодмьм алюминием, содержащим 4,0 % Zr, 48 ч при 950°. Масса металла 180 г. Катодна  плотность тока 0,87 А/см. После этого в сплав было введено 205 г алюмини , содержащего 0,83 % бора (атомиое отншение B:Zr в образовавшемс  сплавеExample 2. In the same electrolyzer, the sample is held under the cathode with aluminum containing 4.0% Zr, 48 hours at 950 °. The mass of the metal is 180 g. The cathode has a current density of 0.87 A / cm. After that, 205 g of aluminum containing 0.83% boron was introduced into the alloy (atomic ratio B: Zr in the resulting alloy

2,0:1). После 1О-ти часовой вьщерж58II 42.0: 1). After 1 hour watch 58II 4

ки содержание циркони  в сплаве снизилось до 0,007 %. Рентгеноструктурный анализ поверхностного сло  образца и материала из прорези показал 5 наличие в них А1, 2гВл, .The zirconium content in the alloy decreased to 0.007%. X-ray analysis of the surface layer of the sample and the material from the slot showed the presence of A1, 2 gVl, in them.

Приме рЗ.В промьшшенную апюминиеву ванну ввод т 30 кг губчатого титана. Через 12 ч после введени  титан раствор етс  в алюминии и его концентраци  в сплаве составл ет 0,93 мас.%. Ванна работает при 965-9 70с 2 сут. Затем в ванну ввод т бор в виде , загружаемого в смеси с криолитом в электролит по 5-10 кг в сутки. Всего ввод т 61 кг , что обеспечивает атомное отношение бора к титану - 2,8:1. Через 8 сут после начала введени  В О коицентраци  титана в алюминииAn example of an RZ. In an industrial bath of apemenia, 30 kg of titanium sponge is introduced. 12 hours after the introduction, titanium dissolves in aluminum and its concentration in the alloy is 0.93% by weight. Bath works at 965-9 70s 2 days. Then boron is introduced into the bath in the form that is added to the electrolyte in a mixture of cryolite 5-10 kg per day. A total of 61 kg was introduced, which provides a boron to titanium atomic ratio of 2.8: 1. 8 days after the start of the introduction of B, the co-concentration of titanium in aluminum

0 снижаетс  до 0,008 мас.%. Ванна с упрочненной таким способом подиной проработает 6,2 года.0 decreases to 0.008 wt.%. A bath with a hearth strengthened in this way will last 6.2 years.

Результаты опытов приведены в таблице.The results of the experiments are given in the table.

5 Таким образом из примеров видноj что предлагаемый способ позвол ет упростить нанесение покрыти  и заполнить им швы. Промышленный электролизер с обработанной предлагаемым способом подиной проработал длительное врем  - на 1,2 года дольше , чем ванны с необработанной подиной .5 Thus, it is clear from the examples j that the proposed method allows to simplify the coating and fill the seams with it. The industrial electrolyzer with the hearth processed by the proposed method worked for a long time - 1.2 years longer than the baths with the raw hearth.

Использование предлагаемого способа упрочнени  поверхностного сло  углегра ттовой подины алюминиевых электролизеров ,пЬ сравнению: с известными обеспечивает снижение материальных , энергетических и трудовых затрат, возможность повышени  качества ашомини  и срока службы алюминиевых электролизеров. IThe use of the proposed method of hardening the surface layer of a carbon bottom aluminum electrolyzers, compared with the known, provides a reduction in material, energy and labor costs, the possibility of improving the quality of ashomini and the service life of aluminum electrolyzers. I

Соотношение бора к титану (или цирконию) в смешанном расплаве, ат. мае.The ratio of boron to titanium (or zirconium) in the mixed melt, at. May

Лабораторный Лабораторный Промышленный {Ц; омышпенный (известный . электролизе }Laboratory Laboratory Industrial {C; omyshphen (known. electrolysis}

Продолжение таблицы Table continuation

Срок Term

Содержание службы титана (или циркони ) Service content of titanium (or zirconium)

электролизера, после выдерж- годы ки, % чelectrolyzer, after aging,% h

0,008 0,007 0,0080.008 0.007 0.008

6,2 5,06.2 5.0

Claims (1)

СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ПОДИНЫ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА, включающий введение в электролит титана или циркония с осаждением v на подине тугоплавких соединений титана и циркония, о т л и ч а тощи й с я тем, что, с целью снижения степени загрязнения электролитического алюминия, титан или цирконий вводят до содержания их в алюминии 0,5-4,0 мас.%, после чего вводят соединение бора в количестве, обеспечивающем атомное соотношение бора к титану или цирконию в пределах (2-3):I.METHOD FOR STRENGTHENING THE BOTTOM OF AN ALUMINUM ELECTROLYZER, comprising introducing titanium or zirconium into the electrolyte with deposition of v on the bottom of the refractory compounds of titanium and zirconium, and it is necessary to introduce titanium or zirconium into the electrolyte to reduce the degree of contamination until their content in aluminum is 0.5-4.0 wt.%, after which a boron compound is introduced in an amount providing an atomic ratio of boron to titanium or zirconium in the range (2-3): I. II3581 III3581 I
SU833656061A 1983-10-20 1983-10-20 Method for reinforcing bottom of aluminium electrolytic cell SU1135811A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833656061A SU1135811A1 (en) 1983-10-20 1983-10-20 Method for reinforcing bottom of aluminium electrolytic cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833656061A SU1135811A1 (en) 1983-10-20 1983-10-20 Method for reinforcing bottom of aluminium electrolytic cell

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1135811A1 true SU1135811A1 (en) 1985-01-23

Family

ID=21086779

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU833656061A SU1135811A1 (en) 1983-10-20 1983-10-20 Method for reinforcing bottom of aluminium electrolytic cell

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1135811A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Патент Англии № 1068801, кл, С 07 В, опублик. 1963. 2,Патент US IP 3856650, 1сл. 204-243, опублик. 1971. 3.Патент US № 3471380, кл. 204-67, опублик. 1969. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7347920B2 (en) Production, refining and recycling of lightweight and reactive metals in ionic liquids
US4093524A (en) Bonding of refractory hard metal
JPS59162289A (en) Production of solid cathode
CZ297064B6 (en) Process of producing metals by electrolysis
Pradhan et al. The effect of electrode surface modification and cathode overpotential on deposit characteristics in aluminum electrorefining using EMIC–AlCl3 ionic liquid electrolyte
Welch et al. Future materials requirements for the high-energy-intensity production of aluminum
WO2016171589A1 (en) Method for producing aluminium-scandium alloy and reactor for implementing the method
US3632444A (en) Graphite anode treatment
JPS60208491A (en) Purification of scrap aluminum
Wendt et al. Cathodic deposition of refractory intermetallic compounds from FLINAK melts Part II: Preparative cathodic deposition of TiB 2 and ZrB 2 and coatings thereof
US3697390A (en) Electrodeposition of metallic boride coatings
SU1135811A1 (en) Method for reinforcing bottom of aluminium electrolytic cell
US2936268A (en) Preparation of metal borides and silicides
Rao et al. Electrocoating of silicon and its dependence on the time of electrolysis
US5810993A (en) Electrolytic production of neodymium without perfluorinated carbon compounds on the offgases
CA1191816A (en) Cathode of aluminide of groups iv a, va, or vi a for producing aluminum
US4016052A (en) Electrodeposition process
RU2621207C1 (en) Method for producing aluminium-based alloy and device for its implementation
AU701370B2 (en) Maintaining protective surfaces on carbon cathodes in aluminium electrowinning cells
Hab High-temperature electrochemical synthesis of coatings of carbides, borides, and silicides of metals of the IV–VI B groups from ionic melts
CA1073400A (en) Electrodeposition process
RU2299278C2 (en) Wettable coating on aluminum cell hearth applying method
US3726772A (en) Method for removing iron impurities contained in a salt bath for nitrogenation
US3503857A (en) Method for producing magnesium ferrosilicon
US2880149A (en) Electrolytic process