Угольная масса для заделки катодных стержней алюминиевого электролизера Советский патент 1991 года по МПК C25C3/06 

Ё

Изобретение относится к цветной металлургии и может использоваться при монтаже катодных устройств алюминиевых электролизеров. Цель - снижение удельного электросопротивления, сокращение расхода электроэнергии и повышение стойкости подины. Угольная масса для заделки катодных стержней алюминиевого электролизера содержит твердый углерод и связующее, состоящее из каменноугольного пека и поглотительного масла, а также содержит смолу карбамидно-формальде- гидную и кислоту щавелевую при следующем соотношении компонентов, мас.%: связующее 16,0 - 17,0; смола карбамидно- формальдегидная 9,07 - 13,0; кислота щавелевая 0,27 - 0,43, твердый углерод - остальное. 1 табл.

Изобретение относится к цветной металлургии и может использоваться при монтаже катодных устройств алюминиевых электролизеров.

Цель изобретения - снижение удельного электросопротивления, сокращение расхода электроэнергии и повышение стойкости подины.

Угольная масса для заделки катодных стержней алюминиевого электролизера, содержащая твердый углерод и связующее, состоящее из каменноугольного пека и поглотительного масла, дополнительно содержит карбамидно-формальдегидную смолу и щавелевую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Связующее16,0-17,0

Смола карбамидноформальдегидная9,07-13,0

Кислота щавелевая0,27 - 0,43

Твердый углеродОстальное

Наличие в составе угольной массы дополнительно карбамидно-формальдегид- ной смолы и щавелевой кислоты обеспечивает снижение удельного электросопротивления угольной массы,увеличение механического сцепления ее с катодным стержнем и блоком, а также сокращение расхода электроэнергии при получении электролитического алюминия и повышение стойкости подины за счет улучшения качества заделки стержней в блоки.

Снижение удельного электросопротивления достигается за счет повышения сцепления частиц материала в результате твердения утрамбованной пластичной массы, обеспечиваемого совместным действием карбамидно-формальдегидной смолы и щавелевой кислоты. Кроме того, твердение уголькой массы обеспечивает высокое меО 00

о о со

00

ханическое сцепление ее с катодным стержнем и блоком благодаря наличию в составе угольной массы карбамидно-формальдегид- ной смолы. За счет твердения угольной массы достигается повышение прочности промежуточного слоя, образованного из этой массы, что в сочетании с высоким механическим сцеплением обеспечивает сохранение целостности указанного контакта при транспортировке и кантовании подовых секций. Снижение удельного электросопротивления угольной массы и сохранение целостности контакта блок - стержень ведет к снижению напряжения в подине электролизера и за счет этого к сокращению расхода электроэнергии на получение электролитического алюминия. За счет сохранения прочного и плотного контакта блок - стержень повышается стойкость подины электролизера.

При уменьшении содержания щавелевой кислоты менее 0,27 мас.% и увеличении содержания карбамидно-фопмальдегидной смолы более 13,0 мас.% угольная масса не твердеет, что ведет к уменьшению механического сцепления ее со стальным токопод- водящим стержнем и нарушению целостности контакта блок - стержень при транспортировке и кантовании подовых секций.

При увеличении содержания щавелевой кислоты более 0,43 мас.% и уменьшении содержания карбамидно-формальдегидной смолы менее 9,07 мас.% угольная масса хотя и твердеет, но механическое сцепление не достигает величин, обеспечивающих сохранение целостности указанного контакта.

Проверку физико-механических свойств угольной массы проводят в лабораторных условиях и при монтаже подовых секций.

Для испытания приготовляют смеси, содержащие компоненты в предлагаемых пределах (составы 1 - 3), за их пределами (составы 4 - 7) и в известных соотношениях (состав 8).

Из приготовленных смесей готовят образцы-кубики размерами 40x40x40 мм для определения удельного электрического сопротивления после их обжига и охлаждения. Нагрев осуществляют до 950°С со скоростью 80°С/ч.

Приготовленной смесью также заполняют пространство между угольной плитой и стальной пластиной, установленными в специальную матрицу. Размеры набойки из данной массы 40x40x100 мм. После твердения и естественной сушки в течение 10 ч производят испытание образца на механическое сцепление набойки из угольной массы со стальной пластиной, моделирующей стальной катодный стержень.

При монтаже подовой секции зазор между стальным стержнем и угольным блоком заполняют приготовленной угольной массой. После твердения угольной массы подовую секцию транспортируют к месту монтажа подины электролизера. Перед установкой подовые секции обследуют на

0 предмет состояния контакта блок - стержень и измеряют в нем электросопротивление. Из подовых секций монтируют подины алюминиевых электролизеров. В процессе эксплуатации опытных электролизеров про5 изводят измерение падение напряжения в подине и обследование состояния последней.

Результаты испытания приведены в таблице.

0Как видно из данных таблицы, величина

электросопротивления ниже, а механическое сцепление выше у предлагаемой угольной массы,чем у известной.

Повышение механического сцепления

5 (до 3,4 - 3,9 кгс/см2) позволяет создать плотный и прочный контакт блок - стержень и сохранить его целостность после транспортировки и кантования подовых секций, на что указывает хорошее состояние данно0 го контакта и величина электросопротивления в нем (ниже в 1,2 раза).

Снижение удельного электросопротивления предлагаемой угольной массы (на 17%) и сохранение целостности контакта

5 блок - стержень после транспортировки и кантования подовых секций позволяет снизить падение напряжения в подине на 37 мВ и за счет этого сократить удельный расход электроэнергии на получение электролити0 ческого алюминия. Сохранение целостности указанного контакта ведет к повышению стойкости подины электролизера. Формула изобретения Угольная масса для заделки катодных

5 стержней алюминиевого электролизера, содержащая твердый углерод и связующее, состоящее из каменноугольного пека и поглотительного масла, отличающаяся тем, что, с целью снижения удельного элек0 тросопротивления, сокращения расхода электроэнергии и повышения стойкости подины, она содержит карбамидно-фор- мальдегидную смолу и щавелевую кислоту при следующем соотношении компонентов,

5 мас.%:

Связующее16-17

Карбамидно-форм- альдегидная смола9,07 - 13,0

Щавелевая кислота0,27 - 0,43

Твердый углеродОстальное.