Сырьевая смесь для теплоизоляционного покрытия анодного кожуха алюминиевого электролизера Советский патент 1993 года по МПК C25C3/08 

ел

с

Изобретение относится к составам ог- еупорных смесей и может быть использо- ано в цветной металлургии для получения плоизоляционного покрытия, в частности йодного кожуха алюминиевого электррлй- ера.

Известна сырьевая смесь для изготов- ения огнеупорных изделий, включающая, ас,%: жидкое стекло 10-13, глинозем 4-8. ремнефтористый натрий 2,5-7,0, каустиче- кий магнезит 30-34, каолин 7-11 и шамот- ый заполнитель остальное.

Недостаток - высокая адгезия пбкры- ия, изготовленного из данной сырьевой меси, к поверхности угольного анода, при- одящая к нарушению целостности покры- тия при перемещении анода относительно анодного кожуха, в результате чего снижается тепловое сопротивление покрытия.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является огнеупорная масса, включающая периклаз, каолин, триметафосфат натрия и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Каолин9-12 Триметафосфат натрия 3-10 Вода 2-6 Периклаз Остальное Недостатком является то, что покрытие, изготовленное из известного состава, обладает высокой адгезией к угольному аноду, что ведет к выкрашиванию и отслаиванию покрытия при перемещении анода относительно анодного кожуха, несмотря на высокие механические свойства известного состава. Из-за нарушения целостности покрытия происходит проникновение жидкой

VJ

о ю

4 СЛ СЯ

СО

анодной массы в образующиеся пустоты. что ведет к значительному снижению теплового сопротивления на участке покрытие- анодный кожух. С увеличением теплоотвода ухудшаются термические усло.вия формирования анода (особенно периферийного слоя), в результате чего увеличивается его осыпаемость, а значит, и расход анодной массы на Производство алюминия. Загрязнение углеродом электролита ведет к увеличению его электросопротивления и за счет этого - к повышению температуры электролита, что снижает выход по току. Повышению падения напряжения в междуполюсном зазоре ведет к увеличению расхода электроэнергии на получение электролитического алюминия.

Наличие в составе сырьевой смеси дополнительно оксида кальция и борного ангидрида или борной кислоты (в пересчете на борный ангидрид) в заданных соотношениях обеспечивает снижениеоадгезии покрытия к угольному аноду с сохранением прочности при сдвиге и прочности сцепления покрытия с анодным металлическим кожухом, повышение теплоизоляционных свойств покрытия за счет сохранения его целостности, сокращение расхода анодной массы за счет уменьшения осыпаемости угольного анода, повышение выхода потоку и уменьшение расхода электроэнергии на производстве алюминия за счет улучшения технологического режима электролизера.

Снижение адгезии покрытия к угольному аноду достигается введением в состав сырьевой смеси дополнительно оксида кальция, что обеспечивает целостность теплоизоляционного покрытия при перемещении угольного анода относительно анодного металлического кожуха с сохранением прочности при сдвиге и прочности сцепления покрытия с анодным кожухом, что а свою очередь достигается введением в состав смеси борного ангидрида или борной кислоты. Сохранение целостности теплоизоляционного покрытия обеспечивает высокое тепловое сопротивление на участке покрытие - анодный кожух. Повышение качества анода (особенно периферийного слоя) в результате улучшения термических условий его формирования ведет к уменьшению осыпаемости анода и сокращению за счет этого расхода анодной массы на производство алюминия. Уменьшение электросопротивления электролита от снижения степени загрязнения его углеродом ведет к снижению температуры электролита и повышению выхода по току. Снижение падения напряжения в междуполюском зазоре ведет к уменьшению расхода электроэнергии на получение электролитического алюминия.

Выбранные пределы лимитируются следующими факторами.

Уменьшение содержания оксида кальция менее 10 мас.% и увеличение содержания борного ангидрида или бороной кислоты (в пересчете на борный ангидрид) более 5 мас.% не обеспечивает сохранение

0 целостности покрытия из-за недостаточного снижения адгезии к угольному аноду, а увеличение содержания оксида кальция более 25 мас.% и уменьшение содержания борного ангидрида или борной кислоты (в

5 пересчете на борный ангидрид) менее 1 мае. % ведет к снижению предела прочности при сдвиге и прочности сцепления покрытия с анодным кожухом, что также нарушает целостность покрытия.

0 В результате поиска по патентной и научно-технической литературе не были обнаружены технические решения с признаками, отличающими предлагаемый состав сырьевой смеси от прототипа, а

5 именно: позволяющими повысить теплоизо ляционные свойства покрытия не за счет

снижения коэффициента теплопроводности

материла, а за счет сохранения целостности

теплоизоляционного покрытия, достигае0 мой снижением адгезии покрытия к угольному аноду, что позволяет предотвратить выкрашивание и отс ла ивание покрытия от . анодного кожуха. , - Готовят составы следующим образом.

5 П р и м е р. К 20 мае. % периклаза марки ППЭ-Зк (ГОСТ 13236-83) добавляют 10 мас.% оксида кальция (негашенной извести) и смесь тщательно перемешивают. Предварительно в 2/3 расчетного количества воды

0 (от 5 мас.%) растворяют кристаллический триметафосфат натрия (3%). В оставшейся части воды, нагретой до 60-75°С, растворяют борный ангидрид в количестве 1 мас.%. Раствор с борным ангидридом после осты- 5 вания смешивают с раствором тримета- фосфата натрия. В приготовленную порошковую смесь добавляют полученный комбинированный раствор и перемешивают. Затем при постоянном перемешивании

0 в раствор добавляют порошок каолина до получения массы необходимой консистенции. Кистью или другим методом на внутреннюю поверхность металлического анодного кожуха наносят покрытие толщи5 ной 10 мм высокой 400 мм до верха анодного кожуха. Далее анодный кожух с высушенным покрытием используют для формирования угольного анода при обжиге и пуске алюминиевого электролизера и дальнейшей эксплуатации последнего. В

процессе эксплуатации электролизера из- |Церяют температуру наружной поверхности анодного кожуха в зоне нанесения покрытия. По количеству снимаемой угольной пены, зависящей от осыпаемости анода, определяют потери углерода, а значит, и расход анодной массы. Измеряют темперауру электролита.

Аналогично готовят массу по сырьевой смеси для нанесения теплоизоляционного юкрытия в пределах заявленных интерва- лов (составы 2-6) и за их пределами (составы 7-12). Готовят состав по известному реше- 1ию (состав 13). }

Составы сырьевой смеси и результаты испытаний приведены соответственно в

абл. 1 и 2.

Из данных табл. 1 видно, что теплоизо- 1яционные свойства выше у покрытия, изгоовленного из предлагаемой сырьевой :меси, чем из известной, что обеспечивается ;нижением адгезии покрытия к угольному жоду с сохранением прочности при сдвиге 1 прочности сцепления покрытия с анодным сржухом, за счет чего сохраняется целостность покрытия и тем самым поддерживает- ;я высокое тепловое сопротивление на частке покрытие-анодный кожух, на что оказывает более низкая температура наружной поверхности анодного кожуха, меныиение осыпаемости анода обеспечи- аает сокращение расхода анодной массы на

,7 кг/т электролитического алюминия. За :чет снижения температуры электролита ювышается выход по току на 0,3%. В ре- ультате снижения среднего напряжения на

электролизере и увеличения выхода по току уменьшается расход электроэнергии на 127 кВт ч/т алюминия.

Формула изобретения Сырьевая смесь для теплоизоляционного покрытия анодного кожуха алюминиевого электролизера, включающая каолин, периклаз, триметафосфат натрия и воду, отличающая с я тем, что, с целью снижения адгезии покрытия к угольному аноду с сохранением прочности при сдвиге и прочности сцепления покрытия с анодным металлическим кожухом, повышения теплоизоляционных свойств покрытия за счет сохранения его целостности, сокращения расхода анодной массы за счет уменьшения осыпаемости угольного анода, повышения выхода по току и уменьшения расхода электроэнергии на производство алюминия за счет улучшения технологического режима электролизера, она дополнительно содержит оксид кальция и борный ангидрид или борную кислоту (в пересчете на борный ангидрид) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Периклаз10-20 Оксид кальция 10-25 Борный ангидрид или борная кислота (в пересчете на

борный ангидрид)1-5 Триметафосфат натрия 3-10 Вода 5-15 Каолин Остальное.

Таблица 1

Таблица 2