SU865989A1 - Способ уплотнени угольной футеровки алюминиевого электролизера - Google Patents

Description

Изобретение относится к электролитическому получению алюминия и предназначено в частности, для повышения качества угольной футеровки по- дины электролизера, а также может быть использовано в электродной промышленности для получения плотных углеродистых изделий.

Известна сборноблочная конструкция угольной футеровки алюминиевого электролизера, которая собирается из подовых и бортовых угольных блоков. Межблочные пазы угольной футеровки обычно заполняют подовой массой, набиваемой в разогретом состоянии трамбовками под давлением 6 кг/см¹ Г13Пористость подовой массы, набиваемой в швы между бортовыми и подовыми блоками, достигает 30%. При нагреве подовой массы во время обжига и пуска электролизера происходит улетучивание легких составляющих связующего и его коксование, сопровождающееся дегидрированием, что приводит к усадке подовой массы.

Поэтому между швами и блоками образуются зазоры. В результате повышенной пористости межблочных швов и наличия зазоров между ними и блоками пропитка футеровки и кирпичного цоколя катодного устройства электролизера происходит главнЬвл образом через межблочные швы.

Таким образом, повышенная пористость межблочных пввов и Недостаточная их связь с угольными блоками является одной из основных причин пропитки подины расплавом и последующего её разрушения, ухудшения качества алюминия и сокращения срока службы электролизера.

Наиболее близким по технической сущности является способ уменьшения пористости футеровкиj по которому снижение пористости угольной футеровки достигается подачей углеродных газов в пространство между катод3 футеровкой, углеводородов ным кожухом и бортовой Термическое разложение на поверхности бортовых блоков и в стыках между ними приводит к снижению пористости бортовой футеровки и уменьшению ее пропитки расплавом после пуска электролизера [2] .

Однако известный способ уменьшения пористости футеровки не позволяет уменьшить пористость подины и поэтому исключить пропитку цоколя расплавом и разрушение подины. В результате подачи углеводородов в бортовую теплоизоляцию катода и низкой газопроницаемости бортовых блоков достигается лишь поверхностное снижение их пористости, при этом скорость реакции пиролиза невысока, так как углеводороды подаются в зону относительно низких температур (ниже 900°С), что значительно увеличивает расход газа и время уплотнения.

Цель изобретения - увеличение срока службы электролизера.

Поставленная цель достигается тем, что углеводороды вводят в объем подовой массы, набитой в пазы межблочных швов подины.

Во время обжига подины электролизера в объем межблочных швов подается через специальные пористые или перфорированные трубки инертный газ, например чистый азот. Перед заливкой жидкого электролита подача инертного газа прекращается и одновременно подаются газообразные или жидкие углеводороды, например пропан. Газ- подается под давлением, достаточным для преодоления сопротивления спеченной пористой подовой массы и гидростатического давления столба расплава в ванне электролизера.

Скорость подачи газа и его давление зависят от швов и глубины ных трубок, по

Пример подовой массы пиролитическим углеродом в лабораторных условиях.,

Углерод выделяется при термическом разложении пропана в порах образцов ,' подовой массы, нагретой до 900-960^oC. При продувке образца предварительно обожженной подовой масал пропаном при 960° С эффективное уплотнение достигается через 45 мин. Привес образца за счет выделения в его объеме пиролитического углерода составляет 1,5%, а абсолютное снижение пористости - 1,1%.

скорости уплотнения заложения газопроводкоторым он подается. 45 . Проводят уплотнение высоких темпиролиза и выше,- поскольустья лор, j·

865989, 4

Давление газа при продувке возрастает с 30 до 300 мм рт.ст. за счет снижения проницаемости образца.

При температуре 900°С эффективное уплотнение достигается через 3 ч, привес образца составляет 2,5%, абсолютное снижение пористости - 2,5%, а увеличение-давления возрастает с 30 до 90 мм рт.ст.

Таким образом, в зоне ператур скорость реакции эффективность уплотнения ку пироуглерод блокирует резко снижая газопроницаемость подо- ' вой массы, и, следовательно, возможность пропитки межблочных швов-расплавом,. увеличивая тем самым срок службы электролизера.

Проводят уплотнение подовой массы в условиях моделирующих швов подины электролизера. Подовую массу набивают в жестяной кожух цилиндрической формы, диаметром 36 мм затем нагревают до 950°С. При 400°С в объем подовой массы подают инертный газ (азот) через трубку с прорезью шириной 2,5 мм. При температуре 950°С подают пропан, который продувают в течение 2-х ч.. В результате выделения пироуглерода давление газа возрастает до 500 мм рт.ст.

После охлаждения жестяной кожух .снимают. Между кожухом и цилиндром обожженной массы обнаружен слой пироуглерода толщиной до 1 мм, который заполнил зазор, образовавшийся в результате термическогб расширения жести и усадки подовой массы.

Аналогичный процесс выделения пироуглерода и заполнения неплотностей будет происходить в межблочных швах футеровки электролизера.

Использование предлагаемого способа уплотнения угольной футеровки алюминиевого электролизера позволит увеличить .срок службы электролизера за счет заполнения неплотностей, дефектов набойки и сквозных пор межблочных швов пиролитическим углеродом.

Годовой экономический эффект от применения изобретения составит 960 тыс. рублей.

Claims (2)

1. (54) СПОСОБ УШЮТНЕНИЯ УГОЛЬНОЙ ФУТЕРОВШ АЛШИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА , , . изобретение относитс  к электролитическому получению алюмини  и предназначено в частности, дл  новышени  качества угольной футеровки по дины электролизера, а также может быть использовано в электродной про мьпвленности дл  получени  плотных углеродистых изделий. Известна сборноблочна  конструкци угольной футеровки алн 1иниевого эле тролизера, котора  собираетс  из подовых и бортовых угольных блоков. Межблочные пазы угольной футеровки обычно заполн ют подовой массой, набиваемой в разогретом состо нии трамбовками под давлением 6 кг/см ГО Пористость подовой массы, набивае мой в швы между бортовыми и подовыми блоками, достигает 30%. При нагреве подовой массы во врем  обжига и пуска электролизера происходит улетучивание легких составл ющих св зующего и его коксование, сопровождающеес  дегидрированием, что приводит к усадке подовой массы. Поэтому между швами и блоками образуютс  зазоры. В результате повышенной пористости межблочных швов и наличи  зазоров между ними и блоками пропитка футеровки и кирпичного цокол  катодного устройства электролизера происходат главн В4 образом через меноблочшле швы. Таким o6pa3jffl4, поаьшенна  пористость мажблочншс швов и keRocTaTO4на  их св зь с угольными блоками Шл етс  одной из основных причин пропитки подины расплавом и последующего её разрушекш , ухудшени  качества алккмини  и сокращени  срока службы электро шзера. Наиболее близким по технической сущности  вл етс  способ уменьшени  пористости футеровкиj по которому снижение пористости угольной футеровки достигаетс  подачей углеродных газов в пространство между катодным кожухом и бортовой футеровкой. Термическое разложение углеводородов на поверхности бортовых блоков и в стыках между ними приводит к снижению пористости бортовой футеровки и уменьшению ее пропитки расплавом после пуска электролизера 2 . Однако известный способ уменьшени  пористости.футеровки не позвол ет уменьшить пористость подины и поэтому исключить пропитку цокол  расплавом и разрушение подины. В результате подачи углеводородов в бортовую теплоизол цию катода и низкой газопроницаемости бортовых блоков до тигаетс  лишь поверхностное снижение их пористости, при этом скорость реакции пиролиза невысока, так как углеводороды подаютс  в зону отнбсител но низких температур (ниже 900°с), что зна-чительно увеличивает расход газа и врем  уплотнени . Цель изобретени  - увеличение .срока службы электролизера. Поставленна  цель достигаетс  тем, что углеводороды ввод т в объем подовой массы, набитой в пазы межблочных швов подины. Во врем  обжига подины электролизера в объем межблочных швов подаетс  через специальные пористые или перфорированные трубки инертный газ, например чистый азот. Перед заливкой жидкого электролита подача инертного газа прекращаетс  и одновременно подаютс  газообразные шш жидкие углеводороды, например пропан Газ- подаетс  под давлением, достаточ ным дл  преодолени  сопротивлени  спеченной пористой подовой массы и гидростатического давлени  столба расплава в ванне электролизера. Скорость подачи газа и его давление завис т от скорости уплотнени  швов и глубины заложени  газопроводных трубок, по которым он подаетс . П р и м е р . Провод т уплотнение подовой массы пиролитическим углеродом в лабораторных услови х., Углерод выдел етс  при термическо разложении пропана в порах образцов подовой массы, нагретой до ЭСО-ЭбО С При продувке образца предварительно обожженной подовой масал пропаном пр эффективное уплотнение jnocTHгаетс  через 45 мин. Привес образца за счет вьщелени  в его объеме пиролитиче кого углерода составл ет 1,5%, а абсолютное снижение пористости - I,1% Я4 Давление газа при продувке возрастает с 30 до 300 мм рт.ст. за счет снижени  проницаемости образца. При температуре 900 С эффективное уплотнение достигаетс  через 3ч, привес образца составл ет 2,5%, абсолютное снижение пористости - 2,5%, а увеличение-давлени  возрастает с 30 до 90 мм рт.ст. Таким образом, в зоне высоких температур скорость реакции пиролиза и эффективность уплотнени  выше, поскольку пироуглерод блокирует усть  пор, резко снижа  газопроницаемость подовой массы, и, следовательно, возможность пропитки межблочных швов-расплавом ,, увеличива  тем срок службы электролизера. Провод т уплотнение подовой массы в услови х моделирующих швов подины электролизера. Подовую массу набивают в жест ной кожух цилиндрической формы, диаметром 36 мм затем нагревают до 950С. При 400С в объем подовой массы подают инертный газ (азот) через трубку с прорезью шириной 2,5 мм. При температуре 950°С подают пропан, который продувают в течение 2-х ч.. В результате вьаделени  пироуглерода давление газа возрастает до 500 мм рт.ст. После охлаждени  жест ной кожух снимают. Между кожухом и цилиндром обожженной массы обнаружен слой пироуглерода толщиной до 1 мм, который заполнил зазор, образовавшийс  в результате термическогб расширени  жести и усадки подовой массы. Аналогичный процесс выделени  пироуглерода и заполнени  неплотностей будет происходить в межблочных швах футеровки электролизера. Использование предлагаемого способа уплотнени  угольной футеровки алюминиевого электролизера позволит увеличить .срок службы электролизера за счет заполнени  неплотностей, дефектов набойки и сквозных пор межблочньк швов пиролитическим углеродом. Годовой экономический эффект от применени  изобретени  составит 960 тыс. рублей. Формула изобретени  Способ уплотнени  угольной футеровки алюминиевого электролизера путем введени  углеводородов, одновре- менно с обжигом и пуском, отличающийс  тем, что, с целью

   5865989 :6

   увеличени  срока службы электролизера, 1. Костюков А.А. .гПроизводство алюуглеводороды ввод т в пазы межблочных мини ,п еправочник металлурга по цветшвов подины и бортовой футеровки,. ным металлам. Изд-во Металлурги , .набитые подовой массой.1971. с. 194-196.

   Источники информацш,5
2. 2. Авторское сввдетельство СССР прин тые во внимание при экспертизе № 638642, кп. С 25 С 3/06, Г977.