Футеровка катодной части алюминиевого электролизера Советский патент 1990 года по МПК C25C3/08 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству алюминия электролизом расплавленных солей.

Цель изобретения - снижение расхода электроэнергии и повышение срока службы электролизера

В катодной части алюминиевого электролизера слой из красного кирпича, расположенный между огнеупорным и теплоизоляционным слоями футеровки катодной части алюминиевого электролизера, выполнен с замкнутыми воздушными каналами, расположенными по вертикали ярусами, причем суммарный объем каналов составляет (0,2-0,3) общего объема слоя красного кирпича, а ярусы расположены по высоте от основания красного кирпича с шагом, равным (0,16-0,30) толщины слоя красного кирпича.

Наличие в слое красного кирпича по всей его площади замкнутых воздушных каналов, расположенных по вертикали ярусами с определенным шагом относительно основания слоя красного кирпича и имеющих определенный объем (соотношение пустот и сплошной кладки), обеспечивает повышение теплового сопротивления футеровки и за счет этого снижение расхода электроэнергии и увеличение срока службы электролизера.

Достигается это тем, что часть каналов не заполняется компонентами электролита при эксплуатации электролизера в течение длительного времени, что обеспечивается ярусным расположением каналов по вертикали с наличием (в результате такого расположения) перемычек между каналами по высоте из материала красного кирпича. Верхел

ние каналы способствуют ускоренному образованию пластической массы за счет увеличения площади контакта компонентов электролита с материалом красного кирпича, нижние продолжают выполнять роль теплоизоляционных элементов длительное время, что ведет к увеличению теплового сопротивления футеровки в процессе эксплуатации алюминиевого электролизера.

Замкнутость каналов повышает эффективность теплоизолирования за счет предотвращения движения воздуха в каналах в любом направлении, в ре- щ зультате чего уменьшаются теплопоте- ри конвекцией.

Выбранные условия лимитируются следующими факторами. Уменьшение или увеличение суммарного объема каналов 2 соответственно менее 0,2 и более 0,3 общего объема слоя красного кирпича не обеспечивает достижение цели в результате быстрого заполнения каналов компонентами электролита: в пер- 2 вом случае из-за малого объема каналов, во-втором - тонких перемычек между каналами по высоте; уменьшение щага расположения ярусов каналов по высоте менее 0,16 толщины слоя 3 красного кирпича снижает тепловое сопротивление футеровки, а увеличение более 0,30 не обеспечивает необходимое соотношение объемов каналов и слоя красного кирпича, 3

На фиг. 1 и 2 показаны схемы футеровки катодной алюминиевого электролизера, разрезы.

Футеровка содержит бортовой угольный блок I, расположенный на шамотной 4 бровке 2, огнеупорную засыпку 3, подовые блоки 4 5 соединенные между собой ивами 5 из подовой массы, токопод- водящие стержни 6, огнеупорный слой 7 из шамотного кирпича, теплоизоляцион- ный слой 8 из диатома и промежуточный слой 9 из щелевого красного кирпича, выложенного с замкнутыми воздушными каналами 10.

Исполнение предложенной футеровки осуществляется следующим образом.

Пример 1„ На металлическое днище после подсыпки шамотного порошка укладывают два ряда диатомового кирпича, на которых разме- щают слой из красного кирпича, имеющего сквозные щели. Кирпичи размещают таким образом, чтобы щели соседних кирпичей совпадали по горизонтали.

Из набора таких кирпичей образуются воздушные каналы любой протяженности. Замкнутость этих каналов достигается изменением расположения в конце канала кирпичей относительно друг друга

Суммарный объем созданных каналов 0,72 м3 и 0,2 общего объема слоя из щелевого красного кирпича (3,6 м3) . Шаг расположения ярусов по высоте 19 мм или 0,16 толщины слоя красного кирпича (120 мм). Используют щелевой красный кирпич размерами 120x138. х х 250 мм с пустотностью 20%.

На слой щелевого красного кирпича укладывают ряд шамотного кирпича.

После пуска электролизера и по истечении 6 мес его эксплуатации производят измерения температуры катодного днища в десяти точках„ Тепловые потери днищем (они характеризуют тепловое сопротивление футеровки) определяют как сумму потерь тепла конвекцией (горизонтальной стенкой, обращенной вниз) и лучеиспусканием. Периодически измеряют длину подовой настыли и температуру электролита.

В процессе эксплуатации электролизера происходит пропитка футеровки компонентами электролита, которые взаимодействуют химически с материалом красного кирпича, причем не только за счет контакта с его верхней поверхностью, но и посредством верхних каналов. Создается пластичный слой, который способствует предотвращению разрушения подины При этом нижние каналы продолжают выполнять роль теплоизолирующих элементов, так как они не подвержены заполнению компонентами электролита,

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

Пример 2. Суммарный объем каналов 0,90 м или 0,25 общего объема слоя из красного кирпича. Шаг расположения ярусов по высоте 28 мм или Ор23 толщины слоя красного кирпича.

Пример 3. Суммарный объем каналов 1,08 м или 0,3 общего объема слоя из красного кирпича. Шаг расположения ярусов по высоте 36 мм или 0,30 толщины слоя красного кирпича.

В примерах 4-7 футеровку выполняют. и испытывают аналогично примерам 1-3 за пределами указанных интервалов.

Приме р4„ Суммарный объем каналов 0,54 м или 0Е15 общего объема слоя из красного кирпича, I lar расположения ярусов по высоте 28 мм или 0,23 толщины слоя красного кирпича.

Пример 5. Суммарный объем каналов 1,44 м или 0,4 общего объема слоя из красного кирпича. Шаг расположения ярусов по высоте 28 мм или 0,23 толщины слоя красного кирпича.

Пример 6. Суммарный объем каналов 0,90 м3 или 0,25 общего слоя из красного кирпича. Шаг расположения ярусов по высоте 12 мм или 0,10 толщины слоя красного кирпича.

Пример 7. Суммарный объем каналов 0,54 м или 0,15 общего объема слоя из красного кирпича. Шаг расположения ярусов по высоте 42 мм или 0,35 толщины слоя красного кирпича.

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

Результаты испытаний приведены в таблице.

Формула изобретения

Футеровка катодной части алюминиевого электролизера, выполненная из слоев огнеупорного и теплоизоляционного материалов и размещенного между ними слоя красного кирпича с образованием пустот, отличающаяся тем, что, с целью снижения расхода электроэнергии и повышения срока службы электролизера, пустоты образованы сквозными каналами в кирпиче и расположены ярусами по высоте от основания слоя кирпича с шагом между ярусами, равным (0,16-0,30) толщины слоя кирпича, причем суммарный объем каналов составляет (0,2-0,3) общего объема слоя кирпича.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству алюминия электролизом расплавленных солей. Цель изобретения - снижение расхода электроэнергии и повышение срока службы электролизера. Между огнеупорным и теплоизоляционными слоями размещен слой из щелевого красного кирпича. Пустоты в слое щелевого красного кирпича выполнены в виде воздушных каналов и расположены по вертикали ярусами, причем суммарный объем каналов составляет (0,2-0,3) общего объема слоя красного кирпича. Ярусы расположены по высоте от основания слоя красного кирпича с шагом, равным (0,16-0,30) толщины слоя красного кирпича. 2 ил., 1 табл.

/

го

СЧ1

3