СПОСОБ ФУТЕРОВКИ КАТОДНОЙ ЧАСТИ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА Российский патент 1994 года по МПК C25C3/08 C04B33/02 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к получению алюминия электролизом расплава, и касается катодного устройства алюминиевого электролизера огнеупорными материалами.

Целью изобретения является уменьшение расхода электроэнергии на обжиг подины электролизера за счет дополнительного источника тепла под углеродистой подиной и увеличение срока службы электролизера.

Указанная цель достигается тем, что промежуточный слой футеровки катодной части алюминиевого электролизера, включающей теплоизоляционный слой и углеродистую подину, выполнен из высушенных отформованных заготовок глиняного кирпича-сырца, содержащих 1-5 мас.% выгоревших добавок, причем он уложен в зоне рабочих температур катодной футеровки электролизера 740-920^оС, а толщина его равна 0,2-0,6 высоты углеродистой подины. Высушенные заготовки глиняного кирпича содержат шихтовые компоненты при следующем их соотношении, мас.%: Выгорающая добавка 1-5 Отощитель 5-20 Глина Остальное
В качестве отощителя высушенные заготовки глиняного кирпича содержат фторсодержащие материалы при следующем соотношении компонентов, мас.%: Выгорающая добавка 1-5 Фторсодержащий материал 20-35 Глина Остальное
В качестве фторсодержащего материала высушенные заготовки глиняного кирпича содержат фтористый натрий.

П р и м е р 1. Спрессованные и высушенные заготовки глиняного кирпича размерами 8х16х32 мм укладывают на теплоизоляционный цоколь из диатомитового кирпича толщиной 130 мм, размещенного на металлическом днище. Заготовки имеют следующий шихтовый состав, мас.%: выгорающая добавка 1; отощитель 5 и глина 94. Толщина кладки (промежуточного слоя) из заготовок глиняного кирпича составляет 8 мм или 0,2 высоты углеродистой подины (40 мм). Укладка из них размещена в зоне рабочих температур 820-920^оС (по высоте футеровки). На промежуточный слой из высушенных заготовок глиняного кирпича устанавливают угольные блоки высотой 40 мм, промежутки между которыми заполняют измельченной подовой массой, нагретой до 180^оС. Боковая футеровка выступает над поверхностью подины, на которую насыпают слой из алюминиевых опилок (для моделирования процесса проникновения расплавленного алюминия под подину при обжиге последней). Изготовленный образец помещают в электрическую печь сопротивления и нагревают со скоростью 50^оС в час. Температуру под подиной контролируют с помощью хромель-алюминиевой термопары, установленной при монтаже подины. При достижении рабочих температур и после 2-часовой выдержки печь отключают. После охлаждения определяют суммарное тепловое сопротивление диатомового цоколя с промежуточным слоем из высушенных заготовок глиняного кирпича, которое определяют и в исходном состоянии, т.е. до нагрева футеровки. Исследуют состояние цоколя на предмет наличия (или отсутствия) в нем алюминия.

В примерах 2 и 3 испытания проводят аналогично примеру 1 при следующих параметрах.

П р и м е р 2. Толщина промежуточного слоя из высушенных заготовок глиняного кирпича 15 мм или 0,4 высоты углеродистой подины. Интервал рабочих температур в зоне размещения заготовок глиняного кирпича 780-920^оС. Шихтовый состав заготовок глиняного кирпича, мас.%: выгорающая добавка 3; отощитель 12 и глина 85.

П р и м е р 3. Толщина пpомежуточного слоя 24 мм или высоты углеродистой подины. Интервал рабочих температур 740-920^оС. Шихтовый состав, мас.%: выгорающая добавка 5; отощитель 20 и глина 75.

П р и м е р 4. Толщина промежуточного слоя 8 мм или 0,2 высоты углеродистой подины. Интервал рабочих температур 820-920^оС. Шихтовый состав, мас. %: выгорающая добавка 1; фтористый натрий 20 и глина - 79.

П р и м е р 5. Толщина промежуточного слоя 16 мм или 0,4 высоты углеродистой подины. Интервал рабочих температур 780-920^оС. Шихтовый состав, мас.% : выгорающая добавка 3; фтористый натрий 27 и глина 70.

П р и м е р 6. Толщина промежуточного слоя 24 мм или 0,6 высоты углеродистой подины. Интервал рабочих температур 740-920^оС. Шихтовый состав, мас. %: выгорающая добавка 5; фтористый натрий 35 и глина 60.

В качестве выгорающей добавки используют каменный уголь или антрацит.

Результаты испытаний представлены в таблице, из данных которой видно, что по предлагаемому решению за счет рационального использования тепла от обжига заготовок глиняного кирпича повышается температура углеродистой подины снизу с 920 до 93,-950^оС, что позволяет сократить продолжительность обжига подины (в среднем на 5,2 ч) и за счет этого уменьшить расход электроэнергии на ее обжиг) на 3120 кВт.ч). Сохранение целостности подины за счет двустороннего ее нагрева (на что указывает отсутствие алюминия под углеродистой подиной, а значит, и образование трещин в ней) обеспечивает увеличение срока службы электролизера не менее чем на 3 мес.

Изобретение относится к способам футеровки катодной части алюминиевого электролизера. С целью уменьшения расхода электроэнергии на обжиг подины электролизера за счет дополнительного источника тепла под углеродистой подиной и увеличения срока службы электролизера в способе, включающем укладку теплоизоляционного слоя, промежуточного слоя из кирпича на основе глины и углеродистой подины и обжиг, промежуточный слой в зоне рабочих температур 740 - 920°С выполняют из отформованного высушенного глиняного кирпича-сырца, содержащего 1 - 4 мас.% выгорающих добавок, при этом толщина его равна 0,2 - 0,6 высоты углеродистой подины, а обжиг сырца ведут одновременно с обжигом подины. Одновременный обжиг сырца и подины не требует специальных обжиговых печей, что ведет к сокращению капитальных затрат на изготовление кирпича. При нагреве катодной футеровки первоначально происходит окончательная досушка сырца с последующим обжигом, процесс которого протекает аналогично обжигу сырца в обжиговых печах с той разницей, что тепло от сгорания выгорающих добавок расходуется одноверменно на протекание химических реакций в сырце и на нагрев углеродистой подины, за счет чего уменьшается расход электроэнергии на ее обжиг. Кроме того, обеспечивается двусторонний нагрев подины, в результате чего уменьшается ее прогиб и предотвращается трещинообразование в блоках и межблочных швах. Сохранение целостности подины при ее обжиге ведет к увеличению срока службы электролизера. 1 табл.

СПОСОБ ФУТЕРОВКИ КАТОДНОЙ ЧАСТИ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА, включающий укладку теплоизоляционного слоя, промежуточного слоя из кирпича на основе глины и углеродистую подину и обжиг, отличающийся тем, что, с целью уменьшения расхода электроэнергии на обжиг подины электролизера за счет дополнительного источника тепла под углеродистой подиной и увеличения срока службы электролизера, промежуточный слой в зоне рабочих температур 740 - 920^oС выполняют из отформованного высушенного глиняного кирпича-сырца, при этом толщина его равна 0,2 - 0,6 высоты углеродистой подины, а обжиг сырца ведут одновременно с обжигом подины.