Способ подготовки алюминиевого электролизера к обжигу Советский патент 1988 года по МПК C25C3/06 

00

оо ю

Изобретение относится к металлургии легких металлов, в частности к получению алюминия электролизом крио- литоглиноземного расплава, и может быть использовано для усовершенствования способа подготовки алюминиевого электролизера к обжигу.

Цель изобретения - Повышение качества металла и срока службы элекро- лизера,

В лабораторных условиях изготовляют ячейку, катод которой вьтолнен из подовых блоков, а анод - из анодной массы. В катоде выполнены отвер- |стия, через которые при неблагоприят- |Ных условиях может вытечь жидкий алю

|МИНИЙ.

Оксидно-углеродно-хлоридные конгло мераты переплавляют в нагревательной |печи для того, чтобы предупредить в :дальнейшем попадание влаги в подину и анод. После переплавки и охлаждения ;конгломерата его дробят до кусков не :менее 1 см, .т.е. куски меньше 1 см ри обжиге подины под воздействием пламени газовой горелки начинают хаотично перемещаться.

Загрузку конгломерата осуществляют в шахту электролитической ячейки по периметру анода в количестве 0,5-2 кг выдерживая соотношение массы конгломерата и углеродной футеровки 0,05:0,2.

Затем осуществляют нагрев окуско- ванного конгломерата с помощью газовой горелки. Образующаяся солевая -фаза после расплавления кусков конгломерата растекается по подине ровным слоем, предохраняет ее от окис- ления, заполняет дефекты и неплотности подины и пропитывает углеродные блоки. После этого в электролитическую ячейку заливают электролит и жидкий алюминий, подают электрический ток и ведут электролиз.

Результаты испытаний показаны в таблице.

При параметрах, характеризующихся заграничными значениями - значениями ниже граничных (пример 1),наблюдается протек алюминия в футеровку, так как данного количества конгломерата недостаточно по сравнению с массой углродной футеровки и весь объем футеровки не может полностью пропитать- ся расплавом солей. Кроме того, пониженное содержание Mg и С в конгломерате не способствует предотвращени

0

5

0 5

о

.,,

5

5

окисления подины, так как пленка ок-, сида магния на углероде не сплошная и не по всей поверхности футеровки образована восстановительная атмосфера. В примере 5 (значения вьш1е граничных) протек алюминия в футеровку не наблюдается, однако повьш1енное содержание оксида магния мешает ведению процесса электролиза, так как он не весь растворяется в электролите и оседает на катоде, причем повышенное количество конгломерата по отношению к массе футеровки ведет к загазованности атмосферы и повышенному расходу солей.

В примере 6 на электролитической ячейке воспроизведен известный способ . В данном случае наблюдается протек алюминия в футеровку.

Примеры 2-4 показывают, что в пределах значений, указанных в формуле, протека алюминия в футеровку не наблюдается и после пропитки катода солями электролиз не нарушается.

Переплавка конгломерата позволяет обезводить защитный материал и предупредить попадание в дальнейшем влаги 3 подину и анод.

Окускование конгломерата обеспечивает достаточную стабильность слоя защитного материала, загруженного по периметру анодного массива. Куски, в отличие от порошка, не могут хаотично перемешаться при. воздействии например, форсунки.

Загрузка конгломерата по периметру анодного массива (пространство борт-анод и под анодом на ширину до 40 см) обеспечивает достаточную толщину защитного слоя на подине именно в месте максимальной подачи тепла. При этом вся масса защитного слоя в первьй период обжига принимает на себя тепловую нагрузку и предохраняет подину от теплового удара.

Наличие в составе конгломерата хлоридов щелочных и щелочно-земель- ных металлов - магния, кальция, калия, натрия обеспечивает низкие температуру плавления и вязкость расплавленной солевой фазы. Причем эти факторы определяются прежде всего концентрацией основного наиболее легкоплавкого компонента солевой фазы - хлорида магния (25-35%). Жидкотеку- чая солевая фаза после расплавления кусков конгломерата растекается по подине ровным слоем и предохраняет

ее от окисления. В дальнейшем солевая фаза заполняет дефекты и неплотности подины и пропитывает углеродные блоки.

Наличие в составе конгломерата оксида магния обеспечивает защиту подины от окисления и ее теплоизоляцию после того, как вся солевая фаза пропитает подину. Оксид магния оседает на подине в виде пленки,состоящей из отдельных сфероидов.В дальнейшем при заливке электролита оксид магния растворяется и корректирует его состав. Нижний предел содержания оксида магния (20%) определяется необходимой площадью сфероидальной пленки. Верхний предел содержания оксида магния (36%) обусловлен тем, что избыток оксида магния способствует излишней теплоизоляции и может привести к созданию местного градиента температур и соответственно к появлению трещин в подине. Кроме того, избыток оксида магния может не раствориться в электролите при пуске электролизера и выпадает в осадок.

Наличие в составе конгломерата углерода позволяет получить в зоне сфероидальной пленки восстановительную атмосферу оксида углерода, которая вьтолняет роль дополнительной защиты подины от окисления. В дальнейшем при заливке алюминия частички углерода будут центрами образования карбида алюминия, защищающего подину от проникновения натрия. Нижний предел содержания углерода (1%) определяется необходимостью создания восстановительной атмосферы необходимой концентрации по оксиду углерода. Верхний предел содержания углерода (4%) обусловлен тем, что избыток углерода может способствовать

0

5

5

0

5

0

науглероживанию электролита при пуске электролизера.

Необход1даость соблюдения соотношения массы конгломерата и углеродной футеровки электролизера (0,05-0,2) обусловлена следующими обстоятельствами. При соотношении ниже 0,05 объем конгломерата не обеспечивает защиту и необходимую степень пропитки углеродной футеровки. При соотношении выше 0,2 после обжига остается избыток конгломерата, которьш придется извлекать из шахты перед пуском электролизера.

Таким образом, изобретение позволяет предотвратить протеки /жидкого алюминия в футеровку электролизера и за счет этого повысить качество металла и срок службы электролизера.

Формула изобретения

Способ подготовки алюминиевого электролизера к обжигу, включающий загрузку защитного материала на футерованную подину, отличающийся тем, что, с целью повьш1е- ния качества металла и срока службы электролизера, загрузку защитного материала осуществляют по периметру анодного массива при отношении массы защитного материала к массе футеровки подины 0,05-0,2, причем в качестве защитного материала используют переплавленный и окускован- ный конгломерат на магниевой основе, содержащий оксид магния, углерод, хлориды щелочных и щелочно-зе- мельных металлов при следующем соотношении компонентов, масс,%:

Оксид магния 20-36

Углерод1-4

Хлориды щелочных и щелочно-земельных металлов Остальное

40

0,21

То же

Заграничное

Изобретение относится к металлургии легких металлов, в частности к получению алюминия электролизом. Целью изобретения является повышение качества металла и срока службы электролизера. Применение конгломерата в качестве заЕцитного материала и загрузка конгломерата по периметру анодного массива обеспечивает защиту подины от теплового удара.1 табл.

Известный6

Протек алюминия в футеровку