Футеровка катодной части алюминиевого электролизера Советский патент 1987 года по МПК C25C3/08 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к получению алюминия электролизом расплавленных солей, и касается конструкции алюминиевого электролизера.

Целью изобретения является увеличения срока службы электролизера.

На чертеже изображена футеровка катодной части алюминиевого электро лизера.

Футеровка состоит из боковых угоных плит 1, сборных подовых секций теплоизоляционного цоколя 3 из огнеупоров, углеродсодержащей подушки 4 и промежуточного слоя 5, нанесенног на стальной лист 6. Пространство между боковыми плитами и подовыми секциями заполнено подовой массой 7

При обжиге и пуске электролизера с достижением температуры 850-920 С в зоне дополнительного слоя происходит алюминотермическое восстановлени борного ангидрида с образованием в конечном итоге соединения , из которого формируется плотный слой с защитными свойствами (TiB стоек к воздействию электролита и расплавленого алюминия),

В процессе эксплуатации элект.ро- лизера расплав, проникая через подовые секции и углеродсодержащую по душку (в случае нарушения их целостности) , достигает дополнительного слоя, который является надежной за- щитой дальнейшему проникновению рас- плсГва в теплоизоляционный цоколь из огнеупоров, В результате- предотвращается вредное взаимодействие расплава с огнеупорами, разбухание последних и разрушение подины. Предотвращение проникновения алюминия в нижние слои цоколя обеспечивает, кроме Того, Сохранение его теплоизоляционных свойств на более длитель- ный период, что способствует повышению технико-экономических показателей работы электролизера.

Пример 1. Толщина дополнительного слоя 12 мм или 0,6 толщины углеродсодержащей подушки. Толщина стального листа 2,4 мм или 0,2 толщины дополнительного слоя,

Состав дополнительного слоя, мас,%:.

Борньй ангидрид9

Титан6

Алюминий85

при отношении B,0j: Ti 1,5.

Пример 2. Толщина дополнительного слоя 8 мм или 0,4 толщины углеродсодержащей подушки. Толщина стального листа 2,4 или 0,3 толщины дополнительного слоя.

Состав дополнительного слоя, мае.%:

Борный ангидрид . 18 Титан9

Алюминий73

при отношении Ti .2,0,

П р и м е р 3, Толщина дополнительного слоя 4 мм или 0,2 толщины углеродсодержащей подушки. Толщина стального листа 2 мм или 0,5 толщин дополнительного слоя.

Состав дополнительного слоя, мае,%:

Борньй ангидрид25

Титан10

Алюминий65

при отношении Т; 2, 5,

Пр.и меры 4-7. Испытания проводят за пределами интервалов состава дополнительного слоя.

Пример 8, Испытания проводят при толщине дополнительного слоя и стального листа менее нижних граничных значений предлагаемых интервалов.

Проверку свойств составов, из которых выполнен дополнительньй слой проводят в лабораторных условиях, для чего изготавливают опытные образцы. Смеси готовят из борной кислоты, титановой губки и алюминиевой стружки. Смесь наносят слоем на стальной лист, после чего такую композицию укладывают на огнеупорную кирпичную кладку. После уплотнения н дополнительный слой накатывают углеродсодержащую подушку толщиной 20 мм (из измельченной подовой массы, нагретой до 200 С), на поверхность которой помещают .твердьй алюминий. Периферия образца ограничивается выступами из листового асбеста. Приготовленные образцы помещают в электрическую печь и разогревают до 850-9СО°С. После 20-часовой вьщерж- ки образцы извлекают и исследуют на предмет определения защитных свойств слоя, способного предотвратить проникновение расплавов через него к огнеупорной кирпичной кладке.

Результаты проверки приведены в таблице.

Примечание

Знак (+) - протекание А1 не отмечено, знак (-) - отмечено.

35

.40

Наличие борного ангидрида (или 30 борной кислоты), титана и алюминия обеспечивает получение при рабочих температурах (850-920 С) тугоплавкого соединения TiB . Алюминий, находясь при этих температурах в расплавленном состоянии,, служит средой, в которой растворяется титан и происходит алюминотермическое восстановление борного, ангидрида с образованием в конечном итоге диборида титана, из которого формируется плотный слой, защищающий теплоизо- ляционньй цоколь от проникновения расплавов (TiB стоек к воздействию электролита и расплавленного алюминия) .

Проникновение избыточного алюминия в низ чележащие слои цоколя предотвращается стальным листом в результате образования интерметаллида FeAlj с т.пл. .

С уменьшением толщины дополнительного слоя (менее 0,2 от толщины уг- лесодержащей подушки) не обеспечивается надежная защита теплоизоля- 55 ционного цоколя от проникновения рас- ппавов, а с увеличением (более 0,6) снижается теплоизоляция катодной части электролизера.

45

5

0

0

5

5

С уменьшением толщины стального листа (менее 0,2 толщины дополнитель- ного слоя) не обеспечивается предотвращение протекания в цоколь расплавленного алюминия, содержащегося в составе дополнительного слоя, а с увеличением (более 0,5) снижается теплоизоляция катодной части электролизера.

Уменьшение содержания борного ангидрида или борной кислоты в пересчете на борньш ангидрид (менее 9%) и титана (менее 6%) ведет к проникновению жидкого алюминия в цоколь, а увеличение содержания этих компонентов (соответственно более 25 и 10Z) - к образованию рыхлого защитного слоя.

При отношении борного ангидрида (или борной кислоты в пересчете на борный ангидрид) к титану менее 1,5 и более 2,5 жидкий алюминий проникает в цоколь в результате формирования рыхлого слоя.

Получение плотного слоя из TiB позволяет предотвратить проникновение расплавов в огнеупорную кладку катодной части алюминиевого электролизера.

Изобретение целесообразно использовать при монтаже катодных устройств алюминиевого электролизера, что позволяет увеличить срок службы последнего.

Формула изобретения

1. Футеровка катодной части алюминиевого электролизера, содержащая теплоизоляционньй цоколь из огнеупоров, углеродсодержащую подущку, подо B|jie секции, отлич ающая с я тем, что, с целью увеличения срока службы электролизера, футеровка выполнена с дополнительным слоем, состоящим из стального листа с нанесенным на него покрытием, причем толщин покрытия составляет 0,2-0,6 толщины углеродеодержащей подушки, а толщина

Редактор -Н . Гулько

Составитель Л. Романова Техред м.Ходанич

Заказ 3771/24 Тираж 612Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

0,2-0,5 толщины

по п. 1, о т л

тем.

и что покрытие

вьшолнено из материала следующего

состава, мас.%:

Борный ангидрид или борная кислота в пересчете на бор- ньй ангидрид Титан Алюминий

при отношении (по массе) борного ангидрида (или борной кислоты в пересчете на борный ангидрид) к титану (1,5-2,5):1.

Корректор М. Шароши

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к получению алюминия электролизом расплавленных солей, и касается конструкции алюминиевого электролизера. Целью изобретения является увеличение срока службы электролизера. Футеровка катодной части алюминиевого электролизера состоит из боковых угольных плит 1, сборных подовых секций 2, теплоизоляционного цоколя из огнеупоров 3, углеродсодержащей подушки 4, дополнительного слоя 5, нанесенного на стальной лист 6, подовой массы 7. Благодаря тому, что дополнительный слой состоит из кислородсодержащих соединений бора в смеси с титаном и алюминием, при обжиге и пуске электролизера формируется плотный слой, включающий диборид титана. В результате предотвращается проникновение алюминия в нижние слои, сохраняются теплоизоляционные свойства футеровки, что способствует по- вьпиению технико-экономических показателей электролизера. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.,1 табл. (Л Од 00 со о Oi