SU1183564A1

SU1183564A1 - Футеровка катодного устройства алюминиевого электролизера

Info

Publication number: SU1183564A1
Application number: SU833669658A
Authority: SU
Inventors: Владимир Ефимович Прутцков; Владимир Кузьмич Никитенко; Иван Михайлович Бастрыга; Евгений Петрович Концур; Владимир Яковлевич Никитин; Станислав Арсентьевич Артеменко
Original assignee: Днепровский Ордена Ленина Алюминиевый Завод Им.С.М.Кирова
Priority date: 1983-12-06
Filing date: 1983-12-06
Publication date: 1985-10-07

Abstract

ФУТЕРОВКА КАТОДНОГО УСТРОЙСТВА АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА с.катодным кожухом и угольными подовыми блоками, включающа огнеупорный и теплоизол ционный слой, отличающа с тем, что, с целью повышени срока службы и стабилизации теплового режима электролизера , снижени расхода фтористых солей на пропитку футеровки, теплоизол ционный слой выполнен из двух слоев глубоко прокаленного глинозема различной плотности - верхнего с плотностью 1,2-1,8 т/м, нижнего ,1 т/м, обща высота теплоизол ционного сло составл ет 0,5-1,0 сл высоты подового блока, причем соотношение высот верхнего и нижнего слоев составл ет

Description

Изобретение относитс к цветной металлургии, в частности к получен1по алюмини электролизом криолитглиноземного расплава.

Цель изобретени - повьппение сро- 5 ка службы и стабилизаци теплового режима электролизера, снижение расхода фтористых солей на пропитку футеровки.:

Дл этого теплоизол ционна часть Ю футеровки, расположенна между огнеупорным кирпичем и днищем катодного кожуха, выполнена из двух слоев хо- рошоуплотн ющего насыпного материала с различной степенью уплотнени : 15 верхнего - максимально уплотненного и нижнего - уплотненного в меньшей степени, выполн ющего роль теплоизол ционного компенсационного сло .

В качестве насыпного материала может использован глубокопрокаленный глинозем с содержанием 8595 о , а так как AljO входит в состав криолитглиноземного расплава, то пос-25 ле использовани в качестве футеровки он может примен тьс как компонент при электролизе (утилизаци ). Кроме того, глубокопрокаленный глинозем имеет значительные отличи от других зо разновидностей глинозема. Высока тем пература кальцинации (более ) при участии минерализаторов приводит к резкому изменению формы зерен глинозема . Межкристальные промежутки исчезают, а поверхность зерен в результате перекристаллизации, превращени т-в вС-фазу становитс шероховатой . Такой глинозем не течет, как жидкость, имеет угол естественного 40 откос 48-50 и высокую сцепл емость. При глубокой прокалке поверхность глинозема снижаетс до 0,6-0,. Снижаетс его химическа активность, способность адсорбировать фторсоли 5 растворимость в электролитах промышленных электролизеров. Глубокопрокаленный глинозем значительно уплотн етс под действием статических . При изменении нагрузки от JQ 1 до 100 кг/см плотность его измен етс с 0,55 до 1,55 г/см, т.е. способность компенсировать усили , развивающиес в катоде электролизера, значительно выше, чем у других раз- jj новидностей глинозема. Под воздействием вибрации глубокопрокаленный глинозем уплотн етс до 1,39-1,87 г/см .

Пористость уплотненного образца менее 65%..

Уплотненный до 1,2-1,8 г/см глубокопрокаленный глинозем в верхнем слое,, име низкую удельную поверхность и малую пористость, вл етс надежной защитой днища катодного кожуха от воздействи жидкого алюмини и-значительно снижает скорость пропитки расплавом фтористых солей нижнего сло по сравнению с металлургическим глиноземом. Поэтому этот слой размещают в непосредственной близости от катодных угольных блоков или отдел ют от блоков 1-2 р дами кирпича (выравнивающим слоем).

Уплотненный до 0,8-1,2 г/см глубокопрокаленный глинозем в нижнем слое под.действием значительных вертикальных усилий, развивающихс в катоде электролизера, может уплотн тьс далее и компенсировать .эти усили , предотвраща разрушение катода. За счет более высокой пористости он обладает низкой теплопроводностью . Теплопроводность нижнего сло вследствие надежной защиты от пропитки верхним уплотненньш слоем при эксплуатации не только не повьшаетс , а наоборот уменьшаетс вследствие аномально сильного снижени теплопроводности глубокопрокаленного глинозема с повышением температуры. Этот слой размещают между днищем и слоем, уплотенным до 1,2-1,8 г/см.

На чертеже показана схема размещени слоев.

Дл уменьшени пропитки расплавом фторсолей цокол и. обеспечени оптим льного расхода глубокопрокаленного глинозема предлагаютс пределы соотношени верхнего и нижнего слоев от 1:1 до 1:2 при общей высоте насыпного цокол 0,5 - 1,0 Бысоты катодного блока. Эти пределы учитывают особенности конструкции катодных кожухов, примен емых в aлю fflниeвoй промьшшенности , а также расшир ют возможности в направлении снижени энергетических затрат.

Пример. В услови х действующего электролизного цеха смонтированы два электролизера: один -опытный, футеровка катодного устройства которого вьшолнена из глубопрокаленного глинозема со4-А1,,Оз 85-95%, уложенна двум сло ми в соотношении 1:1, дргой - типовой в качестве свидете- л . Верхний слой 1 на опытной ванне уплотнен до 1,6 г/см, нижний 2 до 1,05 г/см, Суммарна толщина слоев составл ет 260 мм. Поверх сло ев глинозема укладывают два р да шамотного кирпича 3 (вьфавнивающий слой), на которьй устанавливают катодные угольные блоки 4. Второй эле тролизер типовой, футеровка состоит из диатомового кирпича - 3 сло , ша мотного кирпича - 2 сло , угольной подушки толщиной 50 мм и угольных катодных блоков. Расчетное тепловое сопротивление футеровки дл опытного электролизера составл ет дл типового 2,18 ккал ккал Оба электролизера ввод т в эксплуат цию в одинаковых услови х Объективным показателем, характеризующим изменени , происход щие в футеровке вл етс изменение температуры днища кожуха электролизера при его экс плуатации. Изменение температуры днища дл опытного и типового электролизеров приведены в табл. 1, Таблица 1 Продолжение табл.I в течение 14 нес, со дн пуска Из приведенных данных видно, что опытна футеровка, име гораздо меньшее начальное тепловое сопротивление , в значительно меньшей степени подверга сь физико-химическим превращени м, медленнее пропитываетс расплавом и поэтому ее тепловое сопротивление в процессе эксплуатации становитс значительно большим, чем У типовой, уже на 10-й день после пуска. Через 42,7 мес. эксплуатации опытный электролизер специально отключен дл обследовани состо ни футеровки . Перед отключением электролизер давал алюминий высших сортов А8. Демонтаж электролизера производ т всухую, т.е. без заливки водой. В центральной части подины в верхнем уплотненном слое и нижнем не уплотненном отбирают по 3 пробы дл исследовани химическим и рентгеноструктурными анализами. Результаты представлены в табл.2, из которых следует, что защитный уплотненный слой практически не пропитьшаетс фторсол ми, а в нижнем менее уплотненном слое лишь на границе с кожухом найден сконденсировавшийс AlFj, содержание которого 8-10%.

Таблица 2

- в знаменателе содержание A Футеровку типового электролизера, отключенрюго через 42 мес., также подвергают исследованию. В центральной части подины из каждого р да диатомитовой кладки отбирают 3 гфобы (по высоте). Результаты представлены в табл. 3, из которых следует, что диатомитова футеровка пропитываетс практически на всю высоту фтористым натрием и фтористым алюминием , общее содержание которых

Футеровка из глубокопрокаленного глинозема полностью использована дл второй кампании электролизера.

Таким образом, внедрение изобретени позвол ет экономить дорогосто щие фтористые соли, защитить дншце катодного кожуха электролизера от воздействи жидкого алюмини и расплава фторидов, повысить технико-экономические показатели электролиза за счет стабилизации теплоизо 5 .л цнонных свойств футеровки во времени . Экономический эффект составл ет более 2 тыс. руб. на электролизер . составл ет 69-74%, Таким образом, использу защитный уплотненный слой из хорошр уплотн ющего малоактивного по отношению к расплаву материала можно практически полностью защитить нижний слой теплоизол ции из того же материала (в данном случае из глубокопрокаленного глинозема). Степень пропитки опытной футеровки на пор док ниже, чем обычной из .диатомита. Таблица 3

Claims

ФУТЕРОВКА КАТОДНОГО УСТРОЙСТВА АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА с.катодным кожухом и угольными подовыми блоками, включающая огнеупорный и теплоизоляционный слой, отличающаяся тем, что, с целью повышения срока службы и стабилизации теплового режима электролизера, снижения расхода фтористых солей на пропитку футеровки, теплоизоляционный слой выполнен из двух слоев глубоко прокаленного глинозема различной плотности - верхнего с плотностью 1,2-1,8 т/м³, нижнего _с

0^8-1,1 т/м³, общая высота теплоизо- ® ляционного слоя составляет 0,5-1,0 высоты подового блока, причем соотношение высот верхнего и нижнего слоев составляет (1:1)-(1:2).

SU ,..1183564 >

1 1183564 2