WO2014077720A1 - Футеровка алюминиевого электролизера с инертными анодами - Google Patents

Футеровка алюминиевого электролизера с инертными анодами Download PDF

Info

Publication number
WO2014077720A1
WO2014077720A1 PCT/RU2012/000933 RU2012000933W WO2014077720A1 WO 2014077720 A1 WO2014077720 A1 WO 2014077720A1 RU 2012000933 W RU2012000933 W RU 2012000933W WO 2014077720 A1 WO2014077720 A1 WO 2014077720A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
hearth
blocks
lining
aluminum
concrete
Prior art date
Application number
PCT/RU2012/000933
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Александр Олегович ГУСЕВ
Алексей Геннадьевич БУРЦЕВ
Сергей Владимирович СКУРАТОВ
Вячеслав Георгиевич ГРИГОРЬЕВ
Сергей Викторович ТЕПИКИН
Александр Викторович ЕРМАКОВ
Борис Сергеевич ЕФРЕМОВ
Юрий Васильевич ШЕМЕТ
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр"
Priority to PCT/RU2012/000933 priority Critical patent/WO2014077720A1/ru
Priority to US14/441,450 priority patent/US9850586B2/en
Priority to BR112015010572A priority patent/BR112015010572A2/pt
Priority to AU2012394479A priority patent/AU2012394479B2/en
Priority to NO20150708A priority patent/NO347208B1/en
Priority to RU2013151916/02A priority patent/RU2544727C1/ru
Priority to CN201280076986.XA priority patent/CN104797743B/zh
Priority to CA2891221A priority patent/CA2891221C/en
Publication of WO2014077720A1 publication Critical patent/WO2014077720A1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
    • C25C3/08—Cell construction, e.g. bottoms, walls, cathodes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
    • C25C3/16—Electric current supply devices, e.g. bus bars

Definitions

  • the invention relates to non-ferrous metallurgy, in particular to the electrolytic production of aluminum, namely, the lining of an aluminum electrolyzer.
  • Known lining for an aluminum electrolyzer performed by blocks of refractory concrete.
  • the concrete mix is prepared in the following proportion: 15% quick setting cement, 85% aggregate-anthracite, 10% lime and 6% water.
  • the blocks After the blocks are formed by classical methods of vibrational compaction, they enter the drying chamber to obtain setting and removal of the main part of the water at a temperature of 450 ° C.
  • the installation of the blocks in the electrolyzer and the connection of the seams is carried out in the traditional way (SU, copyright certificate J b 1050574, ⁇ 25 ⁇ 3/08, publ. 23.10.83).
  • a lining is known for an aluminum electrolyzer (multi-cell) made by pre-cast blocks based on cryolite or cryolite mixed with aluminum oxide (alumina) and carbon material. Blocks are made as follows, a certain amount of crushed carbon material is poured into the mold, about 20% by weight is added. aluminum oxide and everything poured with pre-molten cryolite. A hearth and side lining are laid out from the obtained blocks, a layer of powdery or molten cryolite is applied to the abutting surfaces, and then the entire lining is heated to weld the blocks together into a common monolith (USSR Patent ⁇ ° 252224, C 22 D 3/02, 3/12, publ. 10.09.69).
  • an aluminum electrolyzer in which the hearth is made of refractory, non-carbon material (concrete), and is coated with a layer of titanium diboride that does not interact with liquid aluminum.
  • the collector elements are made of aluminum in the form of a truncated cone, liquid in the upper part in contact with the molten cathode aluminum, and solid in the lower part in contact with the cathode bus and installed vertically passing through the hearth (RF Patent ⁇ "2281986, ⁇ 25 ⁇ 3/08, publ. . 08.20.2006).
  • This design allows you to: eliminate horizontal currents in the cathode, and, accordingly, reduce the circulation and wave formation of the border of the metal with the electrolyte, and this directly affects the current output and power consumption; reduce melt filtration through the bottom and at the borders of the cathode collector - lining, reduce the introduction of alkali metals into the bottom, and thereby increase the life of the cell.
  • collector elements in the form of an inverted truncated cone the upper part of which is in a liquid state, and the lower part in a solid state will cause the alumina not dissolved in the electrolyte to settle at the bottom of the bath and clog the channels of the collector elements in the bottom.
  • This will lead to an increase in the voltage drop in the cathode, and in the case of the worst case scenario, it can even lead to a complete loss of contact between the liquid cathode and the solid parts of the collector elements, which in turn can cause a rupture of a series of electrolyzers, and thereby drastically reduce the energy efficiency of the electrolyzer .
  • the installation and execution of the collector elements in the form of an inverted cone with a ratio of the upper section to the bottom as 1: 2 and in an amount equal to or greater than the number of anodes in the prototype has serious drawbacks in the form of significant heat removal carried out by the collector elements from aluminum, to make up for which it will be necessary to increase the interelectrode gap.
  • increasing the energy consumption required to produce a ton of electrolytic aluminum is determined by the current density acceptable for aluminum
  • the objective of the invention is the development of an energy-efficient design of the lining, which allows to reduce the energy consumption for producing aluminum and to ensure trouble-free operation of electrolytic cells, by eliminating the cases of clogging of channels with collector elements in hell.
  • the technical result is to reduce the heat removal carried out by the collector elements of aluminum and to obtain a stable electrical resistance of the collector elements throughout the life of the cell.
  • the hearth is made of hearth blocks of higher height with protrusions and hearth blocks of lower height, while smaller blocks of height are installed at the ends of the hearth, and hearth blocks of a lower height alternate with hearth blocks of a higher height with protrusions, and vertical channels for installing current-carrying elements are made in the projections of the blocks, the entire thickness of the block, in addition, the current-carrying elements in the lower part are attached to current-carrying collector made in the form of a plate, horizontally withdrawn from the ends of the hearth blocks and through the longitudinal sides of the cathode casing.
  • hearth blocks of smaller and greater heights as well as the fact that the hearth blocks of a greater height are provided with protrusions, and channels for collector elements are made in them, and the entrance to the channel is located higher relative to the level of the hearth, reduces the likelihood of clogging of the channels and reduce energy losses.
  • connection of the current-conducting elements with the current-carrying collector made in the form of a plate, horizontally withdrawn from the ends of the hearth blocks, in contrast to the vertical output down (according to the prototype), provides a significant reduction in heat loss, which leads to a reduction in energy consumption when producing tons of aluminum.
  • the plates are located inside the casing, and most of the heat remains in the bath.
  • the invention is complemented by private distinguishing features that contribute to the achievement of the task.
  • downstream elements are made in a G or T-shape, which allows you to arrange the channel outlet on the side surface of the ledge of the hearth block.
  • the hearth blocks are made of high alumina refractory concrete, which is annealed to 1200 ° C or several layers, the working layer made of high alumina concrete with a thickness equal to 0.4 - 0.6 of the thickness of the block, and a secondary layer made of aluminosilicate concrete - the rest.
  • the sintering process of the concrete components proceeds, ceramic bonds are formed, and concrete gains maximum strength.
  • the working layer is impregnated with electrolyte components, the latter, upon reaching the secondary layer, will react with the formation of albite, which, in turn, dissolving metal fluorides in itself, will create a highly viscous glassy silicate system, preventing the further penetration of electrolyte components.
  • formulas of the invention - the filling of interblock joints between the individual blocks of the hearth is carried out by refractory high-alumina concrete with reduced viscosity or by means of an adhesive or cementitious composition with a joint thickness of 5-20 mm.
  • the invention is illustrated graphic material.
  • Figure 1 shows the proposed lining of an aluminum electrolyzer, shown with a cutout V * part;
  • FIG. 2 presents the hearth assembly, shown with a cut;
  • Fig. 3 shows current collector assemblies with a current-carrying collector;
  • figure 4 - presents the lining of an aluminum electrolyzer with current-carrying elements of the L-shaped form
  • figure 5 hearth block with current-carrying elements of the L-shaped form
  • figure 6 - shows the collector elements of the L-shaped assembly with a current-carrying collector
  • Fig.7 - shows a hearth block with current-carrying elements of a T-shaped
  • Fig. 8 shows T-shaped collector elements assembled with a current-carrying collector
  • Fig.9 shows a hearth assembly assembled according to claim 6.
  • the lining of an aluminum electrolyzer with inert anodes includes a steel cathode casing 1, hearth blocks of a higher height with protrusions 2, hearth blocks of a lower height 3 installed in the channels 4 of the hearth blocks 2 collector elements 5 of aluminum, with a liquid part
  • downstream elements 5 are made in a G or T-shape, i.e. the upper part of the collector element 6 is rotated 90 ° with the exit of the channel to the side surface of the protrusion of the block 2 in the case of an L-shaped. Or in the case of a T-shaped block, the upper part of the collector 6 is bifurcated and also extends to the side surfaces of the protrusion of the hearth block 2.
  • blocks of refractory high alumina concrete are fired to a temperature of 900 ° C, in this case it is proposed to burn them to 1200 ° C. At this temperature, the sintering process of the concrete components proceeds, ceramic bonds form, and concrete gains maximum strength. In this case, the hearth blocks are highly resistant to cryolite-alumina melt.
  • the bogie blocks are made of several layers, the working layer of high-alumina concrete with a thickness of 0.4 - 0.6 of the thickness of the block and the secondary layer made of aluminosilicate concrete, then when the working layer is impregnated with electrolyte components, the latter, reaching the secondary layer will react with the formation of albite. Which, in turn, dissolving metal fluorides in itself, will create a highly viscous glassy silicate system. Preventing further penetration of electrolyte components
  • a hearth made of refractory high-alumina concrete is carried out in separate blocks, which, after the molding process, go through the drying and firing stages, is mounted for 5-8 hours, while the quality of the blocks will be obviously higher than that of a monolithic hearth poured in place.
  • the assembly of the hearth blocks is carried out, for this purpose, pre-connected current-carrying collector with current-conducting elements (vertical rods) are mounted in the molded hearth block equipped with channels, thereafter, the hearth block is transported to the lining installation site.
  • pre-connected current-carrying collector with current-conducting elements vertical rods
  • the protruding parts of the current-carrying collectors are lined with lateral lining, while ensuring the tightness of the “edge” while not preventing the thermal expansion of aluminum collectors.
  • "Brow” is the basis for the installation of the side lining. Installation of airborne blocks from non-metallic refractory compounds is carried out in a row along the walls of the casing 1, with their gluing to the walls of the casing, and the coating of all supporting and connecting surfaces.
  • an adhesive or cementitious composition for example, shotcrete, mortar or refractory concrete containing silicon carbide powder can be used.
  • the final and responsible operation of the lining installation is the filling of inter-unit seams between the hearth blocks.
  • the proposed lining of an aluminum electrolyzer with inert anodes will allow installation while reducing labor intensity, improve technical and economic performance by reducing power consumption and increase the reliability of the electrolyzer due to the exclusion of clogging of channels with collector elements in the bottom.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

Abstract

 Изобретение относится к футеровке алюминиевого электролизера. Футеровка алюминиевого электролизера с инертными анодами, заключенного в катодный кожух, содержит подину, выполненную из подовых блоков, большей высоты с выступами и подовых блоков меньшей высоты, при этом подовые блоки меньшей высоты установлены у торцов подины катодного устройства, причем подовые блоки меньшей высоты чередуются с подовыми блоками большей высоты с выступами, в выступах блоков на всю толщину блока выполнены вертикальные каналы для установки токоотводящих элементов, выполненных из алюминия и в нижней части прикрепленных к токоведущему коллектору, выполненному в виде пластины, выведенной из торцов подовых блоков и через продольные стороны катодного кожуха. Обеспечивается снижение теплосъема, осуществляемого токоотводящими элементами из алюминия и достижение стабильного электрического сопротивления токоотводящих элементов в течение всего срока службы электролизера.

Description

Футеровка алюминиевого электролизера с инертными анодами
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия, а именно к футеровке алюминиевого электролизера.
Известна футеровка для алюминиевого электролизера, выполняемая блоками из огнеупорного бетона. Бетонная смесь готовится в следующей пропорции: 15% быстросхватывающего цемента, 85% заполнителя- антрацита, 10% известь и 6% воды. После формования блоков классическими способами вибрационного уплотнения они поступают в сушильную камеру для получения схватывания и отвода основной части воды при температуре 450 °С. Установка блоков в электролизер и соединение швов производится традиционным способом (SU, авторское свидетельство J b 1050574, С 25 С 3/08, опубл. 23.10.83).
Недостатком данной футеровки алюминиевого электролизера является то, что при таком способе изготовления блоков с заполнителем из антрацита при работе электролизера будет иметь место окисление угольной составляющей огнеупорных блоков воздухом с внешней стороны, через отверстия в катодном кожухе и с внутренней стороны (со стороны расплава), оксидом углерода (СО). В результате чего, будет происходить разрушение огнеупорных блоков, которое в дальнейшем приведет к проникновению расплава электролита- к катодному кожуху и в случае наихудшего развития событий приведет к уходу металла и электролита из ванны.
Также, известна футеровка, для алюминиевого электролизера (многоячеистого) выполненная предварительно отлитыми блоками на основе криолита или криолита в смеси с оксидом алюминия (глинозема) и углеродистого материала. Блоки изготавливаются следующим образом, в литейную форму засыпается определенное количество измельченного углеродистого материала, добавляется около 20% вес. оксида алюминия и все заливается предварительно расплавленным криолитом. Из полученных блоков выкладывается подовая и боковая футеровка, на стыкуемые поверхности наносится слой порошкообразного или расплавленного криолита и затем вся футеровка нагревается для сварки блоков между собой в общий монолит (Патент СССР ·Ν°252224, С 22 D 3/02, 3/12, опубл. 10.09.69).
Недостатком данной конструкции футеровки алюминиевого электролизера является то, что при использовании таких блоков на основе криолита с температурой плавления 1010°С всегда есть риск, расплавления блоков в результате расстройства технологического процесса и роста температуры расплава.
Наиболее близкой к заявленному изобретению является футеровка алюминиевого электролизера, в которой подина выполнена из огнеупорного, неугольного материала (бетона), и покрыта слоем диборида титана, не взаимодействующего с жидким алюминием. Токоотводящие элементы выполнены из алюминия в виде усеченного конуса, жидкими в верхней части в контакте с расплавом катодного алюминия, и твердыми в нижней части в контакте с катодной шиной и установлены проходящими вертикально через подину (Патент РФ ϋΥ«2281986, С25С 3/08, опубл. 20.08.2006).
Данная конструкция позволяет: исключить горизонтальные токи в катоде, и соответственно, уменьшить циркуляцию и волнообразования границы металла с электролитом, а это напрямую влияет на показатели выхода по току и расхода электроэнергии; уменьшить фильтрацию расплава через подину и по границам катодный токоотводящий элемент - футеровка, снизить внедрение в подину щелочных металлов и обеспечить благодаря этому увеличение срока службы электролизера.
Однако, установка вертикальных токоотводящих элементов в монолитную подину, укладываемую в 4-5 слоя крайне не технологично: во- первых - требуется сложная опалубка, во-вторых - заливка бетона объемом
50-60 т - это достаточно сложный и долгий процесс; в третьих - сушка и разогрев такой бетонной футеровки займет от 10 до 20 дней в противном случае возможно взрывоопасное выделение пара, приводящее к разрушению футеровки.
Кроме того, использование токоотводящих элементов в виде перевернутого усеченного конуса, верхняя часть, которых находится в жидком состоянии, а нижняя в твердом приведет к тому, что не растворившийся в электролите глинозем будет оседать на дне ванны и забивать каналы токоотводящих элементов в подине. Это приведет к росту перепада напряжения в катоде, а в случае наихудшего развития событий может привести даже к полной потери контакта между жидким катодом и твердыми частями токоотводящих элементов, что в свою очередь может вызвать разрыв серии электролизеров, и тем самым резко снизить энергетическую эффективность работы электролизера.
К тому же, установка и выполнение токоотводящих элементов в виде перевернутого конуса с отношением площади верхнего сечения к нижнему, как 1 :2 и в количестве, равном или большем количества анодов в прототипе, имеет серьезные недостатки в виде существенного теплосъема осуществляемого токоотводящими элементами из алюминия, для восполнения которого необходимо будет увеличивать межэлектродный зазор. Тем самым, увеличивая расход электроэнергии необходимой на производство тонны электролитического алюминия. При этом площадь нижнего сечения определяется допустимой для алюминия плотностью тока
0,65 А/мм2. Это означает, что для условного электролизера на силу тока 120 кА с 16-ю анодами, при 16-ти токоотводящих элементах, размеры последних составят 0120 мм в нижней и 0170 мм в верхней частях соответственно.
Задача изобретения - разработка энергоэффективной конструкции футеровки, позволяющей снизить расход электроэнергии на получение алюминия и обеспечить безаварийную работу электролизеров, путем исключения случаев забивания каналов с токоотводящими элементами в подине.
Техническим результатом является снижение теплосъема осуществляемого токоотводящими элементами из алюминия и получение стабильного электрического сопротивления токоотводящих элементов в течение всего срока службы электролизера.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в футеровке алюминиевого электролизера с инертными анодами, заключенного в катодный кожух, включающей подину, выполненную из огнеупорного, неугольного материала, и токоотводящие элементы из алюминия, выполненные жидкими в верхней части в контакте с расплавом алюминия и, твердыми в нижней части, и установленные проходящими вертикально через подину, согласно заявляемому решению, подина выполнена из подовых блоков большей высоты с выступами и подовых блоков меньшей высоты, при этом подовые блоки меньшей высоты установлены у торцов подины, причем подовые блоки меньшей высоты чередуются с подовыми блоками большей высоты с выступами, а в выступах блоков, на всю толщину блока выполнены вертикальные каналы для установки токоотводящих элементов, кроме того, токоотводящие элементы в нижней части прикреплены к токоведущему коллектору, выполненному в виде пластины, выведенной горизонтально из торцов подовых блоков и через продольные стороны катодного кожуха.
Выполнение подовых блоков меньшей и большей высоты, а также то, что подовые блоки большей высоты снабжены выступами, и в них выполнены каналы для токоотводящих элементов, а вход в канал расположен выше относительно уровня подины, позволяет снизить вероятность забивания каналов и сократить потери электроэнергии.
Соединение токоотводящих элементов с токоведущим коллектором выполненным в виде пластины, выведенной горизонтально из торцов подовых блоков в отличие от вертикального вывода вниз (по прототипу), обеспечивает значительное снижение тепловых потерь, что приводит к снижению расхода электроэнергии при получении тонны алюминия. Пластины расположены внутри кожуха, и большая часть тепла остается в ванне.
Изобретение дополняют частные отличительные признаки, способствующие достижению поставленной задачи.
Согласно п.2. формулы изобретения - с целью полного исключения случаев забивания каналов с токоотводящими элементами в подине глиноземом, токоотводящие элементы выполнены Г или Т-образной формой, что позволяет расположить выход канала на боковую поверхность выступа подового блока.
Согласно п.З. формулы изобретения - подовые блоки выполнены из высокоглиноземистого огнеупорного бетона, который обожжён до 1200°С или из нескольких слоев, рабочего слоя, выполненного из высокоглиноземистого бетона толщиной, равной 0,4 - 0,6 от толщины блока, и второстепенного слоя, выполненного из алюмосиликатного бетона - остальное.
При температуре 1200°С протекает процесс спекания компонентов бетона, образуются керамические связи и бетон набирает максимальную прочность. При пропитке рабочей слоя компонентами электролита, последний, дойдя до второстепенного слоя, будет вступать в реакцию с образованием альбита, который, в свою очередь, растворяя в себе фториды металлов, будет создавать высоковязкую стекловидную силикатную систему, препятствуя дальнейшему проникновению компонентов электролита.
Согласно п.4. формулы изобретения - заполнение межблочных швов между отдельными блоками подины осуществляется огнеупорным высокоглиноземистым бетоном с пониженной вязкостью или при помощи клеящей или цементирующей композиции с толщиной шва 5-20 мм.
Заполнение межблочных швов огнеупорным высокоглиноземистым бетоном с пониженной вязкостью обеспечивает хорошую заполняемость швов на всю высоту, даже при сложном профиле боковой поверхности подового блока. Соединение швов при помощи клеящей или цементирующей композиции уменьшает площадь межблочных швов, и обеспечивает монолитность подины, а это в свою очередь снижает вероятность протеков электролита в футеровку.
Сущность изобретения поясняется графическим материалом.
На фиг.1 изображено предлагаемая футеровка алюминиевого электролизера, показано с вырезом V* части;
на фиг.2 - представлено подовый блок в сборе, изображено с вырезом; на фиг.З - изображены токоотводящие элементы в сборе с токоведущим коллектором;
на фиг.4 - представлена футеровка алюминиевого электролизера с токоотводящими элементами Г-образной формы;
на фиг.5 - подовый блок с токоотводящими элементами Г-образной формы;
на фиг.6- показаны токоотводящие элементы Г-образной формы в сборе с токоведущим коллектором;
на фиг.7- изображен подовый блок с токоотводящими элементами Т- образной формы;
на фиг.8- представлены токоотводящие элементы Т-образной формы в сборе с токоведущим коллектором;
на фиг.9- показан подовый блок, в сборе выполненный по п.6. формулы изобретения.
Футеровка алюминиевого электролизера с инертными анодами включает стальной катодный кожух 1, подовые блоки большей высоты с выступами 2, подовые блоки меньшей высоты 3, установленные в каналах 4 подовых блоков 2 токоотводящие элементы 5 из алюминия, с жидкой частью
6, токоведущий коллектор 7 из алюминиевой пластины с выходящей наружу частью 8, межблочные швы 9 из высокоглиноземистого бетона, бортовые блоки 10, слои огнеупорного изготовленного, например из шамотного, высокоглиноземистого, магнезиального, периклазоуглеродистого кирпича и теплоизоляционных материалов И, которые могут быть изготовлены, например, из шамота-легковеса, вермикулита, пенодиатомита, диатомита, силиката кальция, второстепенный слой подового блока 12 изготовленный из алюмосиликатного бетона.
С целью полного исключения случаев забивания каналов с токоотводящими элементами в подине глиноземом, токоотводящие элементы 5 выполнены Г или Т-образной формой, т.е. верхняя часть токоотводящего элемента 6 разворачивается на 90 ° с выходом канала на боковую поверхность выступа блока 2 в случае Г-образной формы. Или в случае Т- образного блока верхняя часть токоотводящего элемента 6 раздваивается и также выходит на боковые поверхности выступа подового блока 2.
Для лучшего заполнения межблочных швов между подовыми блоками предлагается использовать огнеупорный высокоглиноземистый бетон с пониженной вязкостью, т.е. использовать саморастекающийся бетон. После смешивания с малым количеством воды он образуют бетон, который растекается и дегазируется без приложения вибрации. При этом он обладает всеми преимуществами низкоцементных бетонов (низкая пористость, высокая плотность, прочность, абразивостойкость, термостойкость), он образует гладкую зеркальную поверхность. Применение такого бетона целесообразно для футеровки труднодоступных мест, каковыми являются межблочные швы.
С целью образования монолитной подины из подовых блоков, возможно, использовать их склейку. Такой способ соединения, уменьшает площадь межблочных швов, и обеспечивает монолитность подины, а это в свою очередь снижает вероятность протеков электролита в футеровку. Для этого можно использовать клеящую или цементирующую композицию, толщина шва будет 5-20 мм.
Типично, блоки из огнеупорного высокоглиноземистого бетона обжигают до температуры 900°С, в данном случае предлагается обжигать их до 1200°С. При этой температуре протекает процесс спекания компонентов бетона, образуются керамические связи и бетон набирает максимальную прочность. В этом случае, подовые блоки обладают повышенной стойкостью к криолит-глиноземного расплаву.
В случае, если подовые блоки выполнены из нескольких слоев, рабочего слоя из высокоглиноземистого бетона толщиной равной 0,4 - 0,6 от толщины блока и второстепенного слоя выполненного из алюмосиликатного бетона, то при пропитке рабочей слоя компонентами электролита, последний, дойдя до второстепенного слоя, будет вступать в реакцию с образованием альбита. Который, в свою очередь, растворяя в себе фториды металлов, будет создавать высоковязкую стекловидную силикатную систему. Препятствуя дальнейшему проникновению компонентов электролита
Монтаж футеровки алюминиевого электролизера с инертными анодами осуществляется следующим образом.
Подина, из огнеупорного высокоглиноземистого бетона выполняемая отдельными блоками, которые, после процесса формования проходят стадии сушки и обжига монтируется в течение 5-8 часов, при этом качество блоков будет заведомо выше, чем у монолитной подины, заливаемой по месту.
Первоначально осуществляют сборку подовых блоков, для этого в сформованный подовый блок снабженный каналами помещаются, предварительно соединенные токоведущий коллектор с токоотводящими элементами (вертикальными стержнями) закрепляются там, после этого, подовый блок перевозится к месту монтажа футеровки.
После сборки и установки стального катодного кожуха 1, его днище футеруется огнеупорными и теплоизоляционными материалами 11, после чего, поверхность огнеупорного слоя покрывается слоем сыпучего материала играющего роль выравнивающей подушки, на которую устанавливаются подовые блоки, с определенным шагом, чтобы между соседними блоками был зазор 30-50 мм, для создания межблочного шва 9. После этого производится кладка боковой футеровки так называемой "бровки", размещенной по периметру катодного кожуха между подовыми блоками и нижней частью стенок катодного кожуха и состоящей из слоя теплоизоляционного материала устанавливаемого вплотную к стенках кожуха, и огнеупорного материала устанавливаемого вплотную к теплоизоляционному материалу. Выступающие части токоведущих коллекторов обкладываются боковой футеровкой, обеспечивая при этом герметичность "бровки" одновременно не препятствуя термическому расширению алюминиевых коллекторов. "Бровка" является основанием для монтажа бортовой футеровки. Установка бортовых блоков из неметаллических тугоплавких соединений производится в один ряд вдоль стенок кожуха 1, с приклеиванием их к стенкам кожуха, и промазкой всех опорных и стыковочных поверхностей. В качестве клеящего или цементирующего состава могут быть использованы, например, торкретмасса, мертели или огнеупорный бетон, содержащий порошок карбида кремния.
Завершающей и ответственной операцией монтажа футеровки является заполнение межблочных швов между подовыми блоками.
Предлагаемая футеровка алюминиевого электролизера с инертными анодами позволит осуществлять монтаж при снижении трудоемкости, улучшить технико-экономические показатели работы за счет снижения расхода электроэнергии и повысить надежность работы электролизера за счет исключение случаев забивания каналов с токоотводящими элементами в подине.

Claims

Формула изобретения
1. Футеровка алюминиевого электролизера с инертными анодами, заключенного в катодный кожух, включающая подину, выполненную из огнеупорного, неугольного материала, и токоотводящие элементы из алюминия, выполненные жидкими в верхней части в контакте с расплавом алюминия и, твердыми в нижней части, и установленные проходящими вертикально через подину, отличающаяся тем, что подина выполнена из подовых блоков большей высоты с выступами и подовых блоков меньшей высоты, при этом подовые блоки меньшей высоты установлены у торцов подины, причем подовые блоки меньшей высоты чередуются с подовыми блоками большей высоты с выступами, а в выступах блоков, на всю толщину блока выполнены вертикальные каналы для ^ установки токоотводящих элементов, кроме того, токоотводящие элементы в нижней части прикреплены к токоведущему коллектору, выполненному в виде пластины, выведенной горизонтально из торцов подовых блоков и через продольные стороны катодного кожуха.
2. Футеровка алюминиевого электролизера по п.1, отличающаяся тем, что токоотводящие элементы выполнены Г или Т-образной формы.
3. Футеровка алюминиевого электролизера по п.1, отличающаяся тем, что подовые блоки выполнены из высокоглиноземистого бетона, обожжённого до 1200°С или из нескольких слоев, рабочего слоя, выполненного из высокоглиноземистого бетона толщиной, равной 0,4 - 0,6 от толщины блока, и второстепенного слоя, выполненного из алюмосиликатного бетона - остальное.
4. Футеровка алюминиевого электролизера по п.1, отличающаяся тем, что межблочное соединение подовых блоков выполнено из высокоглиноземистого бетона с пониженной вязкостью или при помощи клеящей или цементирующей композиции с толщиной шва 5-20 мм. ю
PCT/RU2012/000933 2012-11-13 2012-11-13 Футеровка алюминиевого электролизера с инертными анодами WO2014077720A1 (ru)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2012/000933 WO2014077720A1 (ru) 2012-11-13 2012-11-13 Футеровка алюминиевого электролизера с инертными анодами
US14/441,450 US9850586B2 (en) 2012-11-13 2012-11-13 Lining for an aluminum electrolyzer having inert anodes
BR112015010572A BR112015010572A2 (pt) 2012-11-13 2012-11-13 revestimento para um eletrolisador de alumínio que tem anodos inertes.
AU2012394479A AU2012394479B2 (en) 2012-11-13 2012-11-13 Lining for an aluminium electrolyzer having inert anodes
NO20150708A NO347208B1 (en) 2012-11-13 2012-11-13 Lining for an aluminum electrolyzer having inert anodes
RU2013151916/02A RU2544727C1 (ru) 2012-11-13 2012-11-13 Футеровка алюминиевого электролизера с инертными анодами
CN201280076986.XA CN104797743B (zh) 2012-11-13 2012-11-13 用于具有惰性阳极的铝电解槽的衬垫
CA2891221A CA2891221C (en) 2012-11-13 2012-11-13 Lining for an aluminium electrolyzer having inert anodes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2012/000933 WO2014077720A1 (ru) 2012-11-13 2012-11-13 Футеровка алюминиевого электролизера с инертными анодами

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014077720A1 true WO2014077720A1 (ru) 2014-05-22

Family

ID=50731511

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2012/000933 WO2014077720A1 (ru) 2012-11-13 2012-11-13 Футеровка алюминиевого электролизера с инертными анодами

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9850586B2 (ru)
CN (1) CN104797743B (ru)
AU (1) AU2012394479B2 (ru)
BR (1) BR112015010572A2 (ru)
CA (1) CA2891221C (ru)
NO (1) NO347208B1 (ru)
RU (1) RU2544727C1 (ru)
WO (1) WO2014077720A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102953085A (zh) * 2011-08-31 2013-03-06 贵阳铝镁设计研究院有限公司 隔板多室铝电解槽

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NO347208B1 (en) * 2012-11-13 2023-07-03 Obshchestvo S Ogranichennoy Otvetstvennostyu Obedinennaya Kompaniya Rusal Inzhenerno Tekh Tsenter Lining for an aluminum electrolyzer having inert anodes
ES2876157T3 (es) * 2016-08-12 2021-11-12 Boston Electrometallurgical Corp Método de fabricación de un conjunto de colector de corriente libre de fugas para recipientes metalúrgicos
RU2698162C2 (ru) 2017-03-01 2019-08-22 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" Перфорированный металлический инертный анод для получения алюминия электролизом расплава

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5683559A (en) * 1994-09-08 1997-11-04 Moltech Invent S.A. Cell for aluminium electrowinning employing a cathode cell bottom made of carbon blocks which have parallel channels therein
WO2002097168A1 (en) * 2001-05-30 2002-12-05 Moltech Invent S.A. Aluminium electrowinning cells having a drained cathode bottom and an aluminium collection reservoir
RU2281986C1 (ru) * 2005-02-22 2006-08-20 Общество с ограниченной ответственностью "Инженерно-технологический центр" Электролизер для получения алюминия из смеси расплавленных солей и глинозема
WO2008106849A1 (fr) * 2007-03-02 2008-09-12 Northeastern University Engineering & Research Institute Co., Ltd. Cellule électrolytique de production d'aluminium comportant une cathode de blocs de carbone de structure hétérotypique
RU2011114886A (ru) * 2011-04-18 2012-10-27 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" (RU) Катодное устройство алюминиевого электролизера с рельефной подиной

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE484042A (ru) * 1947-09-08
US3607685A (en) * 1968-08-21 1971-09-21 Arthur F Johnson Aluminum reduction cell and system for energy conservation therein
US3723287A (en) * 1970-09-30 1973-03-27 C Elliott Apparatus for producing aluminum from alumina
GB8331769D0 (en) * 1983-11-29 1984-01-04 Alcan Int Ltd Aluminium reduction cells
NO883130L (no) * 1987-07-14 1989-01-16 Alcan Int Ltd Foring for aluminium reduksjonscelle.
US5560809A (en) * 1995-05-26 1996-10-01 Saint-Gobain/Norton Industrial Ceramics Corporation Improved lining for aluminum production furnace
CN1279215C (zh) * 2004-04-09 2006-10-11 清华大学 高温炉体铝电解槽侧墙用异型Si3N4结合SiC砖
CN101660176A (zh) * 2008-12-18 2010-03-03 高德金 铝电解槽阴极熔池内衬结构
CN201530871U (zh) * 2008-12-18 2010-07-21 高德金 铝电解槽阴极熔池内衬结构
CN101838820A (zh) * 2009-03-17 2010-09-22 沈阳铝镁设计研究院 一种阴极导电结构
CN101665955A (zh) * 2009-09-09 2010-03-10 河南中孚实业股份有限公司 垂直出电的铝电解槽阴极内衬结构及其砌筑方法
CN101864580B (zh) * 2010-07-08 2013-01-02 沈阳北冶冶金科技有限公司 一种阴极碳块上表面镶嵌柱形凸起的铝电解槽
CN101962783A (zh) * 2010-11-10 2011-02-02 河南中孚实业股份有限公司 一种垂直出电铝电解槽内衬的施工方法
DE102011004009A1 (de) * 2011-02-11 2012-08-16 Sgl Carbon Se Kathodenanordnung und Kathodenblock mit einer eine Führungsvertiefung aufweisenden Nut
FR2977898A1 (fr) * 2011-07-12 2013-01-18 Rio Tinto Alcan Int Ltd Aluminerie comprenant des cuves a sortie cathodique par le fond du caisson et des moyens de stabilisation des cuves
US8795507B2 (en) * 2011-08-05 2014-08-05 Alcoa Inc. Apparatus and method for improving magneto-hydrodynamics stability and reducing energy consumption for aluminum reduction cells
NO347208B1 (en) * 2012-11-13 2023-07-03 Obshchestvo S Ogranichennoy Otvetstvennostyu Obedinennaya Kompaniya Rusal Inzhenerno Tekh Tsenter Lining for an aluminum electrolyzer having inert anodes
NO347406B1 (en) * 2012-12-21 2023-10-16 Obshchestvo S Ogranichennoy Otvetstvennostyu Obedinennaya Kompaniya Rusal Inzhenerno Tekh Tsenter Aluminum electrolysis cell cathode shunt design

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5683559A (en) * 1994-09-08 1997-11-04 Moltech Invent S.A. Cell for aluminium electrowinning employing a cathode cell bottom made of carbon blocks which have parallel channels therein
WO2002097168A1 (en) * 2001-05-30 2002-12-05 Moltech Invent S.A. Aluminium electrowinning cells having a drained cathode bottom and an aluminium collection reservoir
RU2281986C1 (ru) * 2005-02-22 2006-08-20 Общество с ограниченной ответственностью "Инженерно-технологический центр" Электролизер для получения алюминия из смеси расплавленных солей и глинозема
WO2008106849A1 (fr) * 2007-03-02 2008-09-12 Northeastern University Engineering & Research Institute Co., Ltd. Cellule électrolytique de production d'aluminium comportant une cathode de blocs de carbone de structure hétérotypique
RU2011114886A (ru) * 2011-04-18 2012-10-27 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" (RU) Катодное устройство алюминиевого электролизера с рельефной подиной

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102953085A (zh) * 2011-08-31 2013-03-06 贵阳铝镁设计研究院有限公司 隔板多室铝电解槽

Also Published As

Publication number Publication date
CA2891221C (en) 2017-05-02
AU2012394479B2 (en) 2017-01-05
RU2544727C1 (ru) 2015-03-20
CN104797743A (zh) 2015-07-22
NO347208B1 (en) 2023-07-03
CN104797743B (zh) 2017-06-06
AU2012394479A1 (en) 2015-05-14
US9850586B2 (en) 2017-12-26
US20150284863A1 (en) 2015-10-08
BR112015010572A2 (pt) 2017-07-11
NO20150708A1 (en) 2015-06-04
CA2891221A1 (en) 2014-05-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101413136B (zh) 具有纵向和横向减波功能的新型阴极结构铝电解槽
UA96291C2 (ru) Катоды для алюминиевых электролизеров с пазом неплоской КОНФИГУРАЦИИ
RU2544727C1 (ru) Футеровка алюминиевого электролизера с инертными анодами
CN100412234C (zh) 一种大型铝电解预焙槽
CN201049966Y (zh) 一种异形结构铝电解槽的阴极碳块
CN104529485B (zh) 双层复合耐火材料及双层复合耐火材料沟罩与其制造方法和应用
CN104884678B (zh) 铝电解槽阴极分流器结构
CN112522741A (zh) 一种封闭式稀土氯化物体系电解槽
CN213680931U (zh) 一种封闭式稀土氯化物体系电解槽
CN201305634Y (zh) 一种具有纵向和横向减波功能的新型阴极结构铝电解槽
CN101302629B (zh) 铝电解槽筑炉工艺
CA3148080C (en) Aluminium reduction cell with a heat insulated side lining
CN210683970U (zh) 一种双石墨槽体稀土电解槽
CN105780053A (zh) 一种以铝作为阴极的铝电解方法
CN105648474A (zh) 大型预焙槽稳流节能施工方法
CN111271974A (zh) 一种移动式碳渣熔炼炉
RU2037565C1 (ru) Подина электролизера для получения алюминия и способ ее монтажа
CN201059876Y (zh) 一种环冷机受料斗的内衬结构
CN115852446A (zh) 一种关于电解炉的制作方法
CN101705503B (zh) 一种防止铝电解槽侧部和底部漏铝的方法
US8980069B2 (en) High temperature electrolysis cell refractory system, electrolysis cells, and assembly methods
SU1740499A1 (ru) Способ обжига и пуска электролизера дл получени алюмини
CN1049930C (zh) 工业铝电解槽化学挡板的制造方法
RU2534475C1 (ru) Электролизер для получения магния и хлора
CN114705050A (zh) 一种铜阳极泥合金炉炉衬砌筑方法

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2013151916

Country of ref document: RU

Kind code of ref document: A

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12888460

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: P567/2015

Country of ref document: AE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14441450

Country of ref document: US

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2891221

Country of ref document: CA

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2012394479

Country of ref document: AU

Date of ref document: 20121113

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12888460

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01A

Ref document number: 112015010572

Country of ref document: BR

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 112015010572

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20150508