ФУТЕРОВКА КАТОДНОЙ ЧАСТИ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА Российский патент 1997 года по МПК C25C3/08 

Описание патента на изобретение RU2097450C1

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству алюминия электролизом расплавленных солей, и может быть использовано при монтаже катодной футеровки алюминиевого электролизера.

Известна футеровка катодной части алюминиевого электролизера, выполненная из слоев огнеупорного и теплоизоляционного материалов и размещенного между ними слоя красного кирпича с образованием пустот сквозными каналами в кирпиче и расположенными ярусами по высоте от основания слоя кирпича с шагом между ярусами, равным (0,16 0,30) толщины слоя кирпича [1]
Недостатком данной футеровки является сложность создания горизонтальных каналов, что ведет к увеличению затрат на монтаж такой футеровки. Кроме того, толщина серо белого слоя, образующегося под угольной подиной в процессе эксплуатации электролизера, достигает значительной величины, что отрицательно влияет на целостность угольной подины.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результат является футеровка катодной части алюминиевого электролизера, выполненная из слоев огнеупорного и теплоизоляционного материалов и размещенных между ними слоев красного кирпича с пустотами в виде сужающихся колодцев при соотношении объемов пустот и сплошной кладки 1:(7-9) [2]
Недостатком известного решения является сложность создания пустот - колодцев, на монтаж которых требуются значительные затраты, невысокое тепловое сопротивление футеровки из-за малого соотношения суммарного объема пустот и сплошной кладки (доля пустот в объеме промежуточного слоя составляет всего 10 12,5%) не обеспечивает снижения тепловых потерь днищем электролизера, что не позволяет в значительной степени уменьшить расход электроэнергии на получение электролитического алюминия. Кроме того, из-за малого соотношения суммарного объема пустот и сплошной кладки толщина серо белого слоя, образующегося под угольной подиной в процессе эксплуатации электролизера, достигает значительной величины, что отрицательно влияет на целостность угольной подины. Срок службы электролизера уменьшается.

Целью изобретения является снижение затрат на монтаж катодной футеровки, уменьшение расхода электроэнергии и увеличение срока службы электролизера.

Цель достигается тем, что пустоты колодцы в слое из красного кирпича, размещенного между слоями огнеупорного и теплоизоляционного материалов, образованы сквозными щелями в кирпиче, расположенными в промежуточном слое вертикально, причем соотношение суммарного объема пустот и сплошной части кладки составляет 1 (2 4).

Снижение затрат на монтаже катодной футеровки достигается за счет упрощения создания в промежуточном слое пустот колодцев, которые образованы кладкой щелевого красного кирпича, кладка осуществлена аналогично кладке данного слоя из обычного красного кирпича с той лишь разницей, что щели в слое расположены вертикально. При этом обеспечивается высокое соотношение суммарного объема пустот и сплошной кладки (доля суммарного объема пустот в промежуточном слое составляет 20 33%), за счет этого в значительной степени повышается тепловое сопротивление катодной футеровки, а значит, снижаются тепловые потери катодным днищем в результате снижения его температуры, что ведет к снижению расхода электроэнергии на получение электролитического алюминия. Кроме того, увеличение соотношения суммарного объема пустот и сплошной кладки обеспечивает уменьшение толщины серо белого слоя, образующегося под угольной подиной в процессе эксплуатации электролизера, что способствует увеличению срока службы последнего.

Выбранные условия лимитируются следующими факторами.

Уменьшение соотношения суммарного объема пустот и сплошной кладки менее 1 4 ведет к увеличению расхода электроэнергии, а увеличение более 1 2 нецелесообразно из-за образования тонких перемычек между щелями, что снижает надежность целостности слоя из красного кирпича и катодной футеровки в целом.

В результате поиска по патентной и научно технической литературе не были обнаружены технические решения с признаками, отличающими предлагаемый объект изобретения от прототипа, а именно позволяющими обеспечить упрощение создания пустот колодцев при одновременном увеличении соотношения суммарного объема пустот и сплошной кладки.

Пример исполнения футеровки катодной части алюминиевого электролизера показан на чертеже.

Футеровка содержит бортовой угольный блок 1, расположенный на шамотной бровке 2, огнеупорную засыпку 3, подовые блоки 4, соединенные между собой швами 5, токоподводящие стержни 6, огнеупорный слой 7, теплоизоляционный слой 8 и промежуточный слой 9 из щелевого красного кирпича, из щелей которого образованы пустоты колодцы 10.

Пример 1. На металлическое днище после выравнивающей подсыпки крупки из огнеупорного теплоизоляционного материала укладывают два три ряда теплоизоляционного материала, например, из диатома, на которые размещают слой красного кирпича, имеющего сквозные щели. Кирпичи укладывают с вертикальным расположением щелей. В этом слое образуются пустоты колодцы.

Соотношение суммарного объема пустот 0,83 м3 и сплошной кладки - 3,31 м3 составляет 1: 4 (общий объем промежуточного слоя 4,14 м3).

При этом используют щелевой красный кирпич размерами 138 х 120 х 250 мм. На слой красного кирпича (толщиной 138 мм) укладывают ряд шамотного кирпича.

После пуска электролизера и по истечении 6 мес его эксплуатации измеряют температуру поверхности катодного днища в десяти точках.

В процессе эксплуатации электролизера при взаимодействии компонентов электролита с красным кирпичом образуется пластичный слой. При заявленном соотношении суммарного объема пустот и сплошной кладки этот процесс ускоряется. При этом одновременно уменьшается толщина серо белого слоя, образующегося под угольной подиной в процессе эксплуатации электролизера. Эти факторы положительно влияют на целостность угольной подины, что способствует увеличению срока службы электролизера. Повышение теплового сопротивления футеровки за счет увеличения соотношения суммарного объема пустот и сплошной кладки обеспечивает уменьшение расхода электроэнергии на получение электролитического алюминия, о чем свидетельствует снижение температуры поверхности катодного днища. За счет упрощения создания пустот колодцев снижаются затраты на монтаж катодной футеровки электролизера.

В примерах 2 и 3 футеровку выполняют и испытывают аналогично примеру 1 при следующих параметрах.

Пример 2. Соотношение суммарного объема пустот 1,03 м3 и сплошной кладки 3,11 м3 составляет 1 3. Пример 3. Соотношение суммарного объема пустот 1,38 м3 и сплошной кладки 2,76 м3 составляет 1 2.

В примерах 4 и 5 футеровку выполняют и испытывают аналогично примерам 1
3 за пределами заявленных интервалов. Пример 4. Соотношение суммарного объема пустот 2,07 м3 и сплошной кладки 2,07 м3 составляет 1 1. Пример 5. Соотношение суммарного объема пустот 0,69 м3 и сплошной кладки 3,45 м3 составляет 1 5.

Выполняют и испытывают футеровку катодной части алюминиевого электролизера по известному решению.

Результаты испытания приведены в таблице.

Из данных таблицы видно, что использование футеровки катодной части алюминиевого электролизера (по примерам 1 3) обеспечивает снижение затрат на ее монтаж на 15% уменьшение расхода электроэнергии на 167 кВт.ч на 1 т электролитического алюминия и увеличение срока службы электролизера на 1,4 мес.

Похожие патенты RU2097450C1

название год авторы номер документа
ФУТЕРОВКА КАТОДНОЙ ЧАСТИ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА 1996
  • Маленьких А.Н.
  • Панин А.П.
  • Горбунов В.А.
  • Тепляков Ф.К.
  • Савинов В.Н.
  • Кучер В.Л.
RU2100487C1
ФУТЕРОВКА КАТОДНОЙ ЧАСТИ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА 1996
  • Маленьких А.Н.
  • Панин А.П.
  • Горбунов В.А.
  • Савинов В.Н.
RU2098518C1
СПОСОБ ФУТЕРОВКИ КАТОДНОЙ ЧАСТИ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА 1989
  • Маленьких А.Н.
  • Тепляков Ф.К.
  • Громов Б.С.
  • Панин А.П.
  • Занин С.А.
RU2016919C1
СОСТАВ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ФУТЕРОВКИ ТЕПЛОВОГО АГРЕГАТА 1992
  • Маленьких А.Н.
  • Горбунов В.А.
  • Лисай В.Э.
  • Тепляков Ф.К.
  • Зверев Ю.А.
RU2093493C1
КАТОДНОЕ УСТРОЙСТВО АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА 1995
  • Деревягин В.Н.
RU2095485C1
Футеровка катодной части алюминиевого электролизера 1988
  • Кулябин Анатолий Николаевич
  • Тепляков Федор Константинович
  • Кравченко Валентин Иванович
  • Маленьких Анатолий Николаевич
  • Панин Александр Петрович
SU1571104A1
ФУТЕРОВКА КАТОДНОЙ ЧАСТИ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА 1996
  • Маленьких А.Н.
  • Панин А.П.
  • Горбунов В.А.
  • Савинов В.Н.
RU2095487C1
СПОСОБ ОБЖИГА И ПУСКА АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА (ВАРИАНТЫ) 1996
  • Маленьких А.Н.
  • Горбунов В.А.
  • Панин А.П.
  • Пригожих Б.И.
RU2106434C1
ФУТЕРОВКА ПОДИНЫ ОТРАЖАТЕЛЬНОЙ ПЕЧИ 1995
  • Маленьких А.Н.
  • Лисай В.Э.
  • Смирнов А.Н.
  • Горбунов В.А.
RU2088868C1
ФУТЕРОВКА КАТОДНОГО КОЖУХА АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА 1998
  • Кононов М.П.
  • Липинский Л.П.
  • Богомолов А.Н.
  • Гаврилов Л.А.
  • Никифоров В.В.
RU2131487C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 097 450 C1

Реферат патента 1997 года ФУТЕРОВКА КАТОДНОЙ ЧАСТИ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА

Использование: изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству алюминия электролизом расплавленных солей, и может быть использовано при монтаже катодной футеровки алюминиевого электролизера. Сущность изобретения: пустоты-колодцы промежуточного слоя катодной футеровки образованы сквозными щелями в кирпиче и располагаются в слое вертикально. Такая кладка данного слоя обеспечивает высокое соотношение суммарного объема пустот и сплошной кладки, равное 1:(2-4). 1 ил., 1 табл.

Формула изобретения RU 2 097 450 C1

Футеровка катодной части алюминиевого электролизера, выполненная из слоев огнеупорного и теплоизоляционного материалов и размещенного между ними слоя из красного кирпича с образованием вертикальных пустот-колодцев, отличающаяся тем, что пустоты-колодцы образованы выполненными в кирпичах сквозными щелями при укладке кирпичей с вертикальным расположением щелей, причем соотношение суммарного объема пустот и сплошной части кладки составляет 1 (2 4).

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1997 года RU2097450C1

Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
RU, авторское свидетельство, 1571104, кл
Видоизменение пишущей машины для тюркско-арабского шрифта 1923
  • Мадьяров А.
  • Туганов Т.
SU25A1
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
RU, авторское свидетельство, 1014993, кл
Видоизменение пишущей машины для тюркско-арабского шрифта 1923
  • Мадьяров А.
  • Туганов Т.
SU25A1

RU 2 097 450 C1

Авторы

Маленьких А.Н.

Горбунов В.А.

Панин А.П.

Тепляков Ф.К.

Савинов В.Н.

Даты

1997-11-27Публикация

1996-01-12Подача