SU1331906A1 - Футеровка катодной части алюминиевого электролизера - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к цветной металлургии, в частности к получению алюмини  электролизом расплавленных солей, и касаетс  конструкции алюминиевого электролизера. Целью изобретени   вл етс  увеличение срока службы электролизера. Футеровка катодной части алюминиевого электролизера состоит из боковых угольных плит 1, сборных подовых секций 2, теплоизол ционного цокол  из огнеупоров 3, углеродсодержащей подушки 4, дополнительного сло  5, нанесенного на стальной лист 6, подовой массы 7. Благодар  тому, что дополнительный слой состоит из кислородсодержащих соединений бора в смеси с титаном и алюминием, при обжиге и пуске электролизера формируетс  плотный слой, включающий диборид титана . В результате предотвращаетс  проникновение алюмини  в нижние слои, сохран ютс  теплоизол ционные свойства футеровки, что способствует по- вьпиению технико-экономических показателей электролизера. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.,1 табл. (Л Од 00 со о Oi

Description

Изобретение относитс  к цветной металлургии, в частности к получению алюмини  электролизом расплавленных солей, и касаетс  конструкции алюминиевого электролизера.

Целью изобретени   вл етс  увеличени  срока службы электролизера.

На чертеже изображена футеровка катодной части алюминиевого электро лизера.

Футеровка состоит из боковых угоных плит 1, сборных подовых секций теплоизол ционного цокол  3 из огнеупоров , углеродсодержащей подушки 4 и промежуточного сло  5, нанесенног на стальной лист 6. Пространство между боковыми плитами и подовыми секци ми заполнено подовой массой 7

При обжиге и пуске электролизера с достижением температуры 850-920 С в зоне дополнительного сло  происходит алюминотермическое восстановлени борного ангидрида с образованием в конечном итоге соединени  , из которого формируетс  плотный слой с защитными свойствами (TiB стоек к воздействию электролита и расплавленого алюмини ),

В процессе эксплуатации элект.ро- лизера расплав, проника  через подовые секции и углеродсодержащую по душку (в случае нарушени  их целостности ) , достигает дополнительного сло , который  вл етс  надежной за- щитой дальнейшему проникновению рас- плсГва в теплоизол ционный цоколь из огнеупоров, В результате- предотвращаетс  вредное взаимодействие расплава с огнеупорами, разбухание последних и разрушение подины. Предотвращение проникновени  алюмини  в нижние слои цокол  обеспечивает, кроме Того, Сохранение его теплоизол ционных свойств на более длитель- ный период, что способствует повышению технико-экономических показателей работы электролизера.

Пример 1. Толщина дополнительного сло  12 мм или 0,6 толщины углеродсодержащей подушки. Толщина стального листа 2,4 мм или 0,2 толщины дополнительного сло ,

Состав дополнительного сло , мас,%:.

Борньй ангидрид9

Титан6

Алюминий85

при отношении B,0j: Ti 1,5.

Пример 2. Толщина дополнительного сло  8 мм или 0,4 толщины углеродсодержащей подушки. Толщина стального листа 2,4 или 0,3 толщины дополнительного сло .

Состав дополнительного сло , мае.%:

Борный ангидрид . 18 Титан9

Алюминий73

при отношении Ti .2,0,

П р и м е р 3, Толщина дополнительного сло  4 мм или 0,2 толщины углеродсодержащей подушки. Толщина стального листа 2 мм или 0,5 толщин дополнительного сло .

Состав дополнительного сло , мае,%:

Борньй ангидрид25

Титан10

Алюминий65

при отношении Т; 2, 5,

Пр.и меры 4-7. Испытани  провод т за пределами интервалов состава дополнительного сло .

Пример 8, Испытани  провод т при толщине дополнительного сло  и стального листа менее нижних граничных значений предлагаемых интервалов .

Проверку свойств составов, из которых выполнен дополнительньй слой провод т в лабораторных услови х, дл  чего изготавливают опытные образцы . Смеси готов т из борной кислоты , титановой губки и алюминиевой стружки. Смесь нанос т слоем на стальной лист, после чего такую композицию укладывают на огнеупорную кирпичную кладку. После уплотнени  н дополнительный слой накатывают углеродсодержащую подушку толщиной 20 мм (из измельченной подовой массы, нагретой до 200 С), на поверхность которой помещают .твердьй алюминий. Перифери  образца ограничиваетс  выступами из листового асбеста. Приготовленные образцы помещают в электрическую печь и разогревают до 850-9СО°С. После 20-часовой вьщерж- ки образцы извлекают и исследуют на предмет определени  защитных свойств сло , способного предотвратить проникновение расплавов через него к огнеупорной кирпичной кладке.

Результаты проверки приведены в таблице.

Примечание

Знак (+) - протекание А1 не отмечено, знак (-) - отмечено.

35

.40

Наличие борного ангидрида (или 30 борной кислоты), титана и алюмини  обеспечивает получение при рабочих температурах (850-920 С) тугоплавкого соединени  TiB . Алюминий, наход сь при этих температурах в расплавленном состо нии,, служит средой, в которой раствор етс  титан и происходит алюминотермическое восстановление борного, ангидрида с образованием в конечном итоге диборида титана, из которого формируетс  плотный слой, защищающий теплоизо- л ционньй цоколь от проникновени  расплавов (TiB стоек к воздействию электролита и расплавленного алюмини ) .

Проникновение избыточного алюмини  в низ чележащие слои цокол  предотвращаетс  стальным листом в результате образовани  интерметаллида FeAlj с т.пл. .

С уменьшением толщины дополнительного сло  (менее 0,2 от толщины уг- лесодержащей подушки) не обеспечиваетс  надежна  защита теплоизол - 55 ционного цокол  от проникновени  рас- ппавов, а с увеличением (более 0,6) снижаетс  теплоизол ци  катодной части электролизера.

45

5

0

0

5

5

С уменьшением толщины стального листа (менее 0,2 толщины дополнитель- ного сло ) не обеспечиваетс  предотвращение протекани  в цоколь расплавленного алюмини , содержащегос  в составе дополнительного сло , а с увеличением (более 0,5) снижаетс  теплоизол ци  катодной части электролизера .

Уменьшение содержани  борного ангидрида или борной кислоты в пересчете на борньш ангидрид (менее 9%) и титана (менее 6%) ведет к проникновению жидкого алюмини  в цоколь, а увеличение содержани  этих компонентов (соответственно более 25 и 10Z) - к образованию рыхлого защитного сло .

При отношении борного ангидрида (или борной кислоты в пересчете на борный ангидрид) к титану менее 1,5 и более 2,5 жидкий алюминий проникает в цоколь в результате формировани  рыхлого сло .

Получение плотного сло  из TiB позвол ет предотвратить проникновение расплавов в огнеупорную кладку катодной части алюминиевого электролизера.

Изобретение целесообразно использовать при монтаже катодных устройств алюминиевого электролизера, что позвол ет увеличить срок службы последнего .

Claims (1)

1. Футеровка катодной части алюминиевого электролизера, содержаща  теплоизол ционньй цоколь из огнеупоров , углеродсодержащую подущку, подо B|jie секции, отлич ающа  с   тем, что, с целью увеличени  срока службы электролизера, футеровка выполнена с дополнительным слоем, состо щим из стального листа с нанесенным на него покрытием, причем толщин покрыти  составл ет 0,2-0,6 толщины углеродеодержащей подушки, а толщина

Редактор -Н . Гулько

Составитель Л. Романова Техред м.Ходанич

Заказ 3771/24 Тираж 612Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

0,2-0,5 толщины

по п. 1, о т л

тем.

и что покрытие

вьшолнено из материала следующего

состава, мас.%:

Борный ангидрид или борна  кислота в пересчете на бор- ньй ангидрид Титан Алюминий

при отношении (по массе) борного ангидрида (или борной кислоты в пересчете на борный ангидрид) к титану (1,5-2,5):1.

Корректор М. Шароши