Шихта для изготовления угольных блоков катодной футеровки алюминиевого электролизера Советский патент 1993 года по МПК C25C3/08 

Изобретение относится к цветной ме- тау||лургии, а конкретно к составу материалов, используемых при монтаже катодных устройств алюминиевого электролизера.

. Известна шихта для изготовления угольных блоков и плит катодной футеровки алюминиевого электролизера, включающая каменноугольный пек (20-22%) и твердые углеродистые материалы (остальное).

| Недостатком известной шихты является то, что угольные блоки, изготовленные из Heii, обладают высокой пористостью и недо- стс точной прочностью при сжатии, что не обеспечивает высокой эксплуатационной

стойкости угольной футеровки катода алюминиевого электролизера. Через поры расплавленные фторсодержащие соли натрия проникают в блоки и за счет увеличения объема при кристаллизации нарушают их целостность. Образование трещин из-за недостаточной прочности блоков усиливает пропитку футеровки расплавленными солями, что ускоряет разрушение футеровки (снижает ее срок службы), что, в свою очередь, способствует проникновению расплавленных солей и алюминия в теплоизоляционную Футеровку, что ведет к загрязнению электролитического алюминия

XI

О

Ю

ел о

1со

прпмгм.чми г ледова оль но, ухудшению

Г, 1 -МЛРЛ Последнего.

Целью изобретения является повышение эксплуатационных свойств блоков за счет снижения пористости и повышения предела прочности при сжатии, увеличение срока службы футеровки за счет уменьшения пропитки расплавами, повышение качества электролитического алюминия и рациональное использование отходов про- изводства.

Поставленная цель достигается тем. что шихта для изготовления угольных блоков катодной футеровки алюминиевого электролизера, включающая твердый углерод и пек, дополнительно содержит измельченную выбойку угольной футеровки алюминиевого электролизера состава, мас.%: фторсодержащие соли натрия 20-50; окись алюминия 2-5 и углерод остальное, при еле- дующем соотношении компонентов, мас.%: .Пек19-23

Измельченная выбойка

угольной

футеровки алюминиевого

электролизера указанного

состава 15-30

Твердый углерод. Остальное

Введение в шихту для изготовления угольных блоков для футеровки катода алю- миниевого электролизера дополнительно измельченной выбойки угольной футеровки алюминиевого электролизера состава, мас.%: фторсодержащие соли натрия 20-50; окись алюминия 2-5 и углерод остальное, при заданных соотношениях компонентов обеспечивает повышение эксплуатационных свойств блоков за счёт снижения пористости и повышения предела прочности при сжатии, увеличение срока службы футеровки за счет уменьшения пропитки расплавами, повышение .качества электролитического алюминия и рациональное использование отходов производства.

Снижение пористости достигается тем, что составляющие компоненты измельченной выбойки угольной футеровки алюминиевого электролизера, обладая малой усадкой, способствуют уменьшению количества пор в материале, что ведет к уплот- нению блока. Повышение предела прочности при сжатии достигается не только зэ счет уплотнения материала, но и за счет повышения прочности сцепления его частиц. Уменьшение пропитки происходит как за счет снижения пористости блока, так и за счет непосредственного наличия в материале фторсодержащих солей натрия, тормозящих диффузию в футеровку таких же солей из электролита, что способствует

предотвращению нарушения целостности футеровки. Предотвращение трещинообра- зования за счет повышения предела прочности при сжатии блоков предупреждает проникновение расплавов, в том числе алюминия, в теплоизоляционную футеровку, что способствует повышению качества электролитического алюминия в результате уменьшения загрязнения его примесями из теплоизоляционной футеровки. Рациональное использование отходов производства уменьшает стоимость угольных блоков и снижает загрязнение окружающей среды, т.к. отпадает необходимость складирования и утилизации отходов,

Выбранные пределы лимитируются следующими факторами,

Уменьшение содержания измельченной выбойки угольной футеровки алюминиевого электролизера менее 15 мас.% не обеспечивает уменьшение степени пропитки расплавом блоков, а значит, и их целостности, из-за недостаточного снижения пористости и торможения диффузии солей из электролита, а увеличение более 30 мас.% снижает предел прочности при сжатии, что ведет к образованию трещин в блоках, через которые расплавы, в том числе алюминий, проникают в теплоизоляционную футеровку катода алюминиевого электролизера.

.Проверку свойств шихты проводили в лабораторных условиях.

Для приготовления шихты использовали каменоугольный пек, твердый углерод (термоантрацит 71%, графитированные возвраты 18% и аспирационная пыль 11%) и выбойку угольной футеровки алюминиевого электролизера в виде тонкого помола.

Шихту готовят следующим образом (с соблюдением технологической схемы приготовления угольных блоков).

. Пример. К 66 мас.% твердого углерода добавляют 15 мас.% измельченной выбойки угольной футеровки алюминиевого электролизера и смесь тщательно перемешливают. Смесь смешивают с каменноугольным пеком в количестве 19 мас.% и получают тестообразную углеродистую массу, из которой прессованием под давлением 30 МПа изготавливают образцы размером 50 х 50 х 50 мм для испытания после обжига на прочность при сжатии и определения кажущейся плотности и пористости. Параллельные образцы после взвешивания помещают а расплавленный электролит (криолит + 5% глинозема). После 8-часовой выдержки образцы извлекают, повторно взвешивают и определяют степень пропитки расплавом Фиксируют наличие (отсутствие) трещин.

Аналогично готовят и испытывают шихту в заявляемых пределах (составы 2 и 3), за nk пределами (составы 4 и 5) и в известных соотношениях (состав 6).

Составы смесей и результаты испытаний приведены в таблице.

Как видно из таблицы, величина пори- с|ости ниже, а предел прочности при сжатии выше у угольных блоков, изготовленных и i предложенной шихты, чем из известной,

о снижает степень пропитки расплавом и п эедотвращаеттрещинообразованйе. Сохранив целостности блоков способствует увеличению срока службы катодной футеровки алюминиевого электролизера и повышению качества электролитического алюминия.

Формула изобретения

Шихта для изготовления угольных блоков катодной футеровки алюминиевого ектролизера, содержащая твердый углерод и пек, отличающаяся тем, что, с целью повышения эксплуатационных свойств блоков за счет снижения пористости и повышения предела прочности при сжатии, увеличения срока службы футеровки за счет уменьшения пропитки расплавами, повышения качества электролитического алюминия и рационального использования отходов производства, она дополнительно содержит измельченную выбойку угольной футеровки алюминиевого электролизера состава, мас.%: фторсодер- жащие соли натрия 20-50; оксид алюминия 2-5 и углерод остальное, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Пек19-23 Измельченная выбойка угольной футеровки алюминиевого электролизера 15-30 Твердый углерод Остальное.