SU1766266A3 - Катод дл электролитического рафинировани алюмини по трехслойному методу и способ подготовки катода - Google Patents

Abstract

Использование: подготовка и конструкци  катода дл  рафинировани  алюмини . Сущность: катод заключают в газонепроницаемую оболочку, предпочтительно из керамики , с содержанием оксида алюмини  не менее 99,7%. При подготовке катода его нагревают сначала в течение 6-10 ч над расплавом , а затем погружают катод в верхний слой рафинированного алюмини  в два этапа: погружают нижнюю торцову  поверхность углеграфитового стержн  и выдерживают 6-10 ч, а потом погружают оболочку стержн . 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к конструкции угольного электрода дл  электролитической очистки алюмини  в расплаве, который окружен прочным газонепроницаемым и тем- пературостойким защитным колпаком.

При электролитической очистке алюмини  в расплаве, например, при трехслойном электролизе, в качестве катодов обычно используютс  угольные электроды Эти электроды опускают непосредственно в расплав катодного металла. За счет высокой температуры электродов и свободного доступа кислорода воздуха углерод очень сильно выгорает непосредственно над зеркалом расплава , Сечение электрода при этом может так сильно уменьшитьс , что нижн   часть электрода обломаетс . Это ведет к значительному расходу углерода - пор дка 8% от полученного количества металла. Чтобы снизить это высокое потребление углерода, необходимо предотвратить доступ кислорода из воздуха. Дл  этого ранее предлагалось несколько способов.

За счет пропитки угольных электродов, например, бурой или фосфатами, расход углерода можноснизить примернодо4%, При этом, однако, катодный материал загр зн етс  пропитывающим средством.

Покрытие или заливка угольных электродов уже очищенным алюминием не дает достаточной защиты от кислорода. Алюминий при рабочей температуре поверхности электрода может расплавитьс  и стечь, так что углерод обгорает под защитным слоем.

Была предложена еще одна возможность защиты - покрывать угольные электроды керамическим слоем толщиной несколько миллиметров, например, посредством плазменного нанесени . Различный температурный коэффициент расширени  угл  и керамики под тепловой нагрузкой приводит к разрушению керамического сло .

Поэтому задачей данного изобретени   вл етс  эффективна  и устойчива  защита угольных электродов против доступа кислорода , так что расход углерода на обгорание

Ё

sj

о о

1Ю

о о

IGO

снижалс  бы до величины пор дка 1 %. При этом не должны вноситьс  загр знени  в катодный металл,

Известен катод дл  электролитического рафинировани  алюмини , содержащий уг- леграфитовый стержень в газонепроницаемой оболочке и способ подготовки катода погружением в расплав алюмини  (Бел ев А.И. и др. Получение чистого алюмини . М., Мет., 1967, с, 72-74}у 1/. Недостатком/1/ вл етс  невысокий срок службы катода.

Цель изобретени  - повышение срока службы катода,

Основна  мысль изобретени  заключаетс  в том, чтобы окружить угольный электрод свободнонесущим защитным колпаком из возможно более газонепроницаемого и температуростойкого материала. При этом под свободнонесущим понимаетс  такой защитный колокол или колпак, который удерживаетс  на рассто нии от электрода, при необходимости с помощью опорного приспособлени . Электрод и защитный колпак вместе погружены в катодный металл, так что электрод полностью изолирован от окружающего врздуха.

Защитный колпак должен быть выполнен свободнонесущим и не должен плотно прилегать к электроду, так как защитный колпак в противном случае будет разрушен за счет различного температурного расширени  угл  и керамики. Рассто ние между внешней поверхностью электрода и внутренней поверхностью защитного колпака должно составл ть, по меньшей мере, 1 мм, Ниже этой величины имеетс  опасность, что за счет капилл рного эффекта металлический расплав поднимаетс  в зазоре и застынет в более холодных част х. Это может привести к разрушению защитного колпака или снизить возможность повторного использовани  колпака,

В качестве подход щего материала дл  защитного колпака показала себ  керамика на основе с содержанием , равным или более 99,7% по весу и полой пористостью , равной или менее 5%. Этот материал достаточно плотен, чтобы предотвратить доступ кислорода воздуха. Высока  чистота обеспечивает отсутствие загр знени  катодного металла. Дл  хорошей прочности при монтаже и обращени  с ним колпак должен выполн тьс  с толщиной стенки 5 мм не менее.

Защитный колпак должен, несмотр  на сравнительно высокую устойчивость к температурному удару, перед погружением в расплав предварительно нагреватьс , чтобы избежать повреждений. Угольный электрод по изобретению в предпочтительной

форме исполнени  позвол ет экономичный предварительный подогрев производить непосредственно в электролизной печи. В этом случае защитный колпак окружает не

всю поверхность угольного электрода, а заканчиваетс  на определнном рассто нии от погруженной в расплав стороны электрода. Это рассто ние составл ет, по меньшей мере , 10 мм. Весь электрод вводитс  в электр0 лизную печь и сначала предварительно нагреваетс  над расплавом в течение 6-10 ч. После этого нижнюю часть электрода опускают в расплав, причем сам защитный колпак еще не имеет пр мого контакта с

5 расплавом. В этом положении электрод предварительно подогревают 6-10 ч. В заключение электрод опускают настолько, что и защитный колпак опускаетс  в расплав. , Максимальное рассто ние между нижним

0 краем электрода и нижним краем колпака ограничиваетс  толщиной сло  жидкого катодного металла. Рассто ние не должно существенно превышать величины 30 мм. Угольный электрод по изобретению

5 предпочтительно выполн етс  цилиндрической формы. Он с выгодой может быть использован в качестве катода при электролитической очистке металлов в расплаве . При этом особенно электрод приго0 ден дл  использовани  в трехслойном электролизе дл  очистки алюмини . В этом случае расход углерода может быть снижен примерно до 1 % по весу от полученного металла. Дальнейшие преимущества изо5 бретени  - большой срок службы и возмож- ност ь повторного использовани  защитного колпака, а также избегаетс  загр знение катодного металла,

Один пример исполнени  будет ниже

0 разъ снен подробнее с использованием чертежа.

На чертеже показан готовый к установке смонтированный угольный электрод с керамическим защитным колпаком. Угольный

5 электрод 1 выполнен цилиндрическим. Со стороны токоподвода в электрод 1 запрессован медный ниппель 7 с использованием графитовой заполнительной массы 8. Защитный колпак 2 состоит из керамики на

0 основе с содержанием А1аОз, равным или более 99,7% по весу, и полной пористости менее или равной 5%. Он выполнен трубчатым и соосным и расположен соосно вокруг угольного электрода 1. Защитный

5 колпак 2 на одном конце имеет радиально выступающий внутрь окружный воротничок

9.Крепление защитного колпака 2 производитс  посредством свинчивани  воротничка 9 и медного ниппел  7 посредством гайки

10.Свинчивание производитс  с помощью

нажимных шайб 11, 12 с температуростой- кими уплотнени ми в виде колец 13, 14, 15, и уплотнительных масс 16. Рассто ние между поверхностью электрода 3 и внутренней поверхностью 4 защитного колпака 2 со- ставл ет 1-5 мм. На стороне, погруженной в расплав, угольный электрод 1 выступает из защитного колпака 2. Рассто ние между нижним краем электрода 5 и нижним краем 6 защитного колпака составл ет 30 мм.

Claims (6)

1. Формула изобретени 

   1,Катод дл  электролитического рафинировани  алюмини  по трехслойному методу , содержащий углеграфитовый стержень, заключенный в оболочку толщи- ной не менее 5 мм, выполненную из газонепроницаемого материала пористостью не более 5%, отличающийс  тем, что, с целью повышени  срока службы, оболочка выполнена из термостойкого материала и рассто ние между наружной поверхностью углеграфитового стержн  и внутренней поверхностью оболочки составл ет не менее 1 мм.
2. 2.Катод по п. 1,отличающийс  тем, что в качестве термостойкого материала оболочки содержит керамику с содержанием оксида алюмини  не менее 99,7%.
3. 3.Катод по п. 2, отличающийс  тем, что рассто ние между наружной поверхностью углеграфитового стержн  и внутренней поверхностью оболочки составл ет 1-5 мм.
4. 4.Катод по п. 3, отличающийс  тем, что углеграфитовый стержень и оболочка выполнены цилиндрической формы.
5. 5.Катод по п. 4, отличающийс  тем, что рассто ние между нижними торцовыми поверхност ми углеграфитового стержн  и оболочки составл ет не менее 10 мм.
6. 6.Способ подготовки катода дл  электролитического рафинировани  алюмини  по трехслойному методу, включающий нагрев катода погружением в расплав сло  алюмини , отличающийс  тем, что предварительно осуществл ют нагрев катода над расплавом в течение 6-10 ч, а погружение катода Б расплав провод т в два этапа: сначала нижней торцовой поверхности углеграфитового стержн  в течение 6-10 ч, а затем - до погружени  оболочки стержн .

   13