SU771193A1 - Способ монтажа катодного узла электролизера дл получени алюмини - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области металлургии алюмини  электролизом и может быть использовано при монтаже катодного узла алюминиевого электролизера .5

Известен способ монтажа катодного узла электролизера дл  получени  алюмини , включающий установку на огнеупорную теплоизол ционную футеровку углеродистьах боковых и подовых катод- О ных блоков и заделку межблочных и периферийных швов углеродистой массой 1.

Недостатком данного способа монтажа электролизера  вл етс  то, что при коксовании углеродистой массы в пе- 15 риод обжига в швах образуютс  пары и щели, по которым в процессе эксплуатации электролизера под катодные блоки просачиваютс  и электролит, и алюминий . От этого проникновени  разрушают-20 с  стальные катодные стержни и возниKcUOT объемные изменени  в шамотной футеровке, что приводит к подн тию катодных блоков .и раскрытию швов. По указанной причине сортность алюмини  25 ухудшаетс  и электролизер отключают на капитальный ремонт.

Известны также способы монтажа катодного узла электролизера дл  полу-, чени  алюмини , согласно которым в 30

межблочные и периферийные швы зас;лпают порошкообразный материал, например смеси, составленные из компонентов электролита: глинозем, криолит, фториды кальци  и магни . Сверху швы заделывают углеродистой массой 2 .

Недостаток данного способа состоит в том, что смеси пропускают электролит и происходит .подн тие подины и ее корродирование.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  способ, по которому под углеродистые блоки и в нижнюю часть межблочных и периферийных швов засыпают карбид кремни , а верхнюю часть швов заделывают углеродистой массой 3.

Использование указанных порошкообразных материалов дл  засыпки швов не устран ет просачивание под блоки как электролита, так и металла , в результате чего срок службы электролизера существенно не возрастает .

Цель изобретени  - увеличение срока службы электролизера.

Цель достигаетс  тем, что в способе монтажа катодного узла электролизера дл  получени  алюмини , вк.пючающем засыпку под углеродистые катодные блоки и в нижнюю часть межблочных и периферийных швов порошкообразного м териала и заделк-у верхней 1асти швов углеродистой массой, под блоки и в нижнюю часть швов засыпают кремнезем предпочтительно в виде природного кварцевого песка. Кремнезем засыпают т.акже между боковой футеровкой и сте кой катодного кожуха. Кроме того, пространство между верхней кромкой боковой футеровки и фланцевым листом заделывают смесью кремнезема со св зующим, предпочтительно водным раствором силиката натри . Использование кремнезема дл  засыпки под катодные блоки, в швы и между стенкой катодного кожуха и боковой футеровкой,а также дл  задел ки пространства между верхней кромкой боковой футеровки и фланцевым листом, преп тствует просачиванию электролита и металла в полости, за полненные им..Происходит это потому что в услови х, существующих на дей ствующем электролизере, при соприко новении с кремнеземом первых просочившихс  по щел м порций электролита происходит образование в зкой стеклообразной массы, труднорастворимой в криолите, котора  преп тств ет дальнейшей пропитке кремнезема электролитом. При проникновении до образовавшегос  стеклообразного сло алюмини  он за счет химического вза имодействи  со стеклом покрываетс  прочной оболочкой из окислов, алюмини  и кремни , также стойкой к воздействию криолита. Если в первую очередь до кремнезема просочитс  алюминий, то вследствие плохой смачиваемости им SiO,, а также значительного уплотнени  засыпки от расширени  кремнезема (от 20 до 900°С на 1%) проникновение его в межзеренное пространство при существующем в электролизере гидростатическом напоре маловеро тно . Кроме того, при контакте алюмини  с кремнеземом также протекает химическа  реакци  с образованием на границе раздела тугоплавких окислов, закупоривающих поры. Таким образом, принципиальное отличие предложенного способа монтажа катодного узла электролизера дл  получени  алюмини  с использованием засыпки из кремнезема от всех известных способов заключаетс  в том, что он в услови х, существую щих на действующем электролизере, а тивно вступает во взаимодействие с алюминием и электролитом с образов нием новых фаз, преп тствующих дал нейшей фильтрации расплавов. Пример. Проводили исслед ние пропитки кварцевого песка (наи лее распространенна  форма кремнез ма в природе) криолитоглиноземным p плавом и алюминием а непол ризован ной  чейке, В графитовом блоке размером ЮОх х100х120 мм было сделано углубление размером 60x60x50 мм, ниже которого была выполнена щель глубиной 60 мм и шириной 15.мм. В щель на высоту 40 мм насыпали сухого кварцевого песка со средней крупностью зерен основной фракции 0,315 мм, после чего в ель закладывали Г-образную пластину из алюмини  шириной 55 м и толщиной 2 мм таким образом, что одной своей частью она горизонтально укладывалась на песок, а другой касалась вертикальной стенки щели. Затем  чейку помещали , в печь при 150-200°С, в оставшуюс  часть щели набивали подовую массу . При нагреве  чейки до 800-850с в нее загружали 100 г алюмини  и 150 г электролита, вз того из промьшшенного электролизера. Выдержку  чейки в печи при 970-1000с проводили в течение 1 ч. После охлаждени   чейки она была разрезана поперек щели.Осмотр показал , .что вс  масса песка была пропитана электролитом, а объем алюмини , наход щийс  в контакте с пропитанным песком,был покрыт корочкой окислов толщиной около 0,5 мм. П р и м е р 2. Проводили исследование пропитки кварцевого песка криолитоглиноземным расплавом и алюминием в пол ризованной  чейке. Конструктивно  чейка была выполнена так же, как и в примере 1. Модель отвечала условию, при котором первым до кварцевого песка по щели в нее просочилс  алюминий. После расплавлени  в  чейке алюмини  и электролита ее подключали к источнику посто нного тока. Катодом служил корпус  чейки, анодом - погруженный в электролит графитовый стержень диаметром 20 мм. Сила тока в Цепи 5 А; выдержка  чейки в печи при 670-1000°G в течение 5 ч. Осмотр поперечного разреза  чейки показал, что верхний слой песка толщиной около 5 мм, наход щийс  под слоем алюмини , превратилс  в стеклообразное вещество черного цвета, а сам алюминий был покрыт оболочкой из окислов. Под слоем стеклообразного вещества находилс  сыпучий песок . Пример 3. Исследовали пропитку кварцевого песка криолитоглиноземным расплавом и алюминием в пол ризованной  чейке, моделирующей услови , при которых первым до песка просочилс  электролит. Дл  этого в щель вставл ли плоскую пластину из алюмини  толщиной 1 мм, которую извлекали после набивки подовой массы. Анализ разрезанной  чейки после выдержки ее в печи в течение 5 ч показал , что верхний слой песка превратилс  в стеклообразное вещество, а остальна  его масса осталась сыпучей. Металла в шали не обнаружили.

П р и м е р 4. Качественно оценивали свойства образующихс  в  чейке веществ. Стеклообразное вещество, извлеченное из  чейки, нагревали до 850-900°С. Было установлено, что при этих температурах оно представл ет собой очень в зкую массу.

В расплав синтетического криолита (криолитовое отношение 2,7) с температурой ЮЗО-ЮбО С погружали стеклообразное вещество и корочку окислов с поверхности алюмини . Дл  визуального наблюдени  за их поведением расплав просвечивали фокусированным лучом света от электрической лампочки. Установлено, что после 30-тиминутной выдержки оба образца практически не растворились в криолите.

Приведенные результаты показывают, что при пол ризации  чейки кремнезем активно взаимодействует как с электролитом , так и с алюминием с образованием фаз, обладающих антифильтрацион ,ными свойствами и стойкостью по отношению к криолиту.

Claims (3)

1. Способ монтажа катодного узла электролизера дл  получени  алюмини .

включающий засыпку под углеродистые катодные блоки ич в нижнюю часть межблочных и периферийных швов порошкообразного материала и заделку верхней части швов углеродистой массой, о т .личающийс  тем, что, с це лью увеличени  срока службы электролизера , под блоки и в нижннж) часть швов засыпают кремнезем,предпочтительно в виде, природного кварцевого песка .

o

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щи и с   тем, что кремнезем засыпают между боковой футеровкой и стенкой катодного кожуха.

3. Способ по пп. 1и2, отличаю щ и и с   тем, что пространство между верхней кромкой боковой футеровки и фланцевым листом заделывают смесью кремнезема со св зующим, предпочтительно водным раствором силиката натри .

Источники информации/ прин тые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3871986, кл. 204-243, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР № 576353, кл. С 25 С-3/06, 1976. .

3 Авторское свидетельство СССР 289618, кл. С 22 d 3/02, 1968.