Способ монтажа подины алюминиевого электролизера Советский патент 1993 года по МПК C25C3/08 

сл

с

Использование: цветная металлургия, в частности производство алюминия электролизом расплавленных солей, монтаж катодных устройств алюминиевого электролизера. Сущность: набивку подушки подины алюминиевого электролизера осуществляют смесью из подовой массы, угольной пены, образующейся при электролизе алюминия, и борного ангидрида при их соотношении в смеси 1: (0,5-0,9):(0,1-0,4). Способ позволяет снизить расход электроэнергии и увеличить срок службы алюминиевого электролизера за счет повышения стойкости подины от воздействия расплавов и снизить стоимость монтажа подины. 1 табл.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству алюминия электролизом расплавленных солей, и касается монтажа катодных устройств алюминиевого электролизера.

Целью изобретения является снижение расхода электроэнергии и увеличение срока службы электролизера за счет повышения стойкости подины от воздействия расплавов и снижение стоимости монтажа подины.

Указанная цель достигается тем, что по предлагаемому способу подины алюминиевого электролизера, включающему кладку теплоизоляционного цоколя из огнеупоров, набивку подушки, установку подовых блоков и набивку межблочных швов, набивку подушки осуществляют смесью из подовой массы, угольной пены, образующейся при электролизе алюминия, и борного ангидрида или борной кислоты в пересчете на борный ангидрид при их соотношении в смеси 1:(0,5-0,9):(0,1-0,4).

Набивка подушки подины алюминиевого электролизера смесью из подовой массы, угольной пены, образующейся при электролизе алюминия и борного ангидрида или борной кислоты в пересчете на борный ангидрид при их соотношении в смеси 1:(0,5- 0,9):(0,1-0,4) обеспечивает снижение расхода электроэнергии и увеличение срока службы электролизера за счет повышения стойкости подины от воздействия расплавов и снижение стоимости монтажа подины.

Достигается это благодаря наличию в смеси угольной пены, содержащей 65-80 мас.% фторсодержащих солей, что позволяет повысить защитные свойства подушки от проникновения таких же солей из электролита при электролизе алюминия, т.к. пропитка их вглубь подины затормаживается и проникновение в теплоизоляционный цо00

СА) О Јь

ю

xj

i

со

коль предотвращается. Борный ангидрид за счет его размягчения заполняет поры подушки, уплотняя последнюю, что препятствует проникновению в теплоизоляционный цоколь расплавленного металла и дополни- тельно - компонентов электролита. Кроме того, наличие борного ангидрида способствует повышениючстрйкости подушки от воздействий компонентов электролита по мере образования химически стойкого соедине- ния - алюминида бора по реакциям:

2AI }- В20з А120з + 2В

Af + .

Таким образом, предотвращение проникновения расплавов в теплоизоляцией- ный цоколь ведет к повышению Суммарного теплового сопротивления подины (цоколь, подушка, подовый блок), что снижает расход электроэнергии на получение электролитического алюминия, и сохранению целостности подины, что способствует увеличению срока службы электролизера. Использование в качестве компонента в смеси для набивки подушки угольной пены, являющейся отходом производства алюминия, позволяет сократить расход дорогостоящей и дефицитной подовой массы, тем самым - снизить стоимость монтажа подины алюминиевого электролизера.

Выбранные условия лимитируются еле- дующими факторами.

-Уменьшение соотношения подовой массы и угольной пены в смеси менее 1:0,9 и увеличение его более 1:0,5 ведет к повышению степени пропитки в результате уве- личения пористости подушки.

-Уменьшение соотношения подовой массы и борного ангидрида или борной кислоты в пересчете на борный ангидрид в смеси менее 1:0,4 ведет к увеличению пористости подушки, а увеличение более 1:0,1 - к малоэффективному положительному влиянию добавки борного ангидрида (или борной кислоты) в смесь.

Проверку свойств смеси, из которой на- бивают подушку подины алюминиевого электролизера, проводят в лабораторных условиях. Приготавливают смеси, составленные из холоднонабивной подовой массы, угольной пены, образующейся при электролизе алюминия, и борного ангидрида или борной кислоты. Из этих смесей изготавливают образцы размерами 30 х 30 х 100 (мм), которые после прокаливания и взвешивания помещают в расплавленный алюминий при температуре 960°С. После 8-и часовой выдержки образцы извлекают и охлажденными взвешивают. Определяют степень пропитки образца расплавом, Аналогично испытывают образец, изготовленный из подовой массы без добавок угольной пены и борного ангидрида (борной кислоты).

Проводят испытания способа монтажа подины с набивкой подушки смесью из подовой массы, угольной пены, образующейся при электролизе алюминия, и борного ангидрида или борной кисло-гы.

П р и м е р 1, На выложенный цоколь из диатомового кирпича набивают подушку смесью, составленной из холоднонабивной подовой массы, угольной пены, образующейся при электролизе алюминия, и борного ангидрида при их соотношении в смеси 1:0,9:0,1. На подушку устанавливают угольные подовые блоки, швы между которыми набивают подовой массой. Монтируют исковую футеровку. На подине образованной ванны размещают алюминий и электролит, Образец помещают в электрическую печь сопротивления и нагревают до 960°С. После 2-х часовой выдержки печь отключают и после охлаждения образец исследуют на предмет наличия (отсутствия) расплавов в теплоизоляционном цоколе. Определяют суммарное тепловое сопротивление подины в исходном состоянии и после термообработки. П р и м е р ы 2 и 3. Испытания ведут аналогично примеру 1 с использованием смеси, составленной из компонентов в заявленных соотношениях, а в примерах 4 и 5 за пределами этих соотношений.

Ведут испытания по известному решению.-/:

Результаты испытаний приведены в таблице.

Из данных таблицы видно, что использование предлагаемого способа монтажа подины алюминиевого электролизера позволяет за счет снижения степени пропитки расплавом повысить стойкость подины, подушку которой набивают смесью, составленной по примерам (1-3). Предотвращение проникновения расплавов в теплоизоляционный цоколь (о чем свидетельствует их отсутствие в цоколе)обеспечивает повышение суммарного теплового сопротивления подины за период ее эксплуатации, в результате чего снижается расход электроэнергии на получение электролитического алюминия (на 13 кВт ч/т). Сохранение целостности подины способствует увеличению срока службы электролизера. Использование в смеси для набивки подушки отходов производства (угольной пены, образующейся при электролизе алюминия) снижает стоимость монтажа подины алюминиевого электролизера, т.к. сокращается удельный расход дорогостоящей подовой массы в среднем на 49%.

Способ может быть использован также при монтаже подовой секции алюминиевого электролизера, когда набивку части паза блока, свободной от токоподводящего стержня, осуществляют предложенной смесью с получением дополнительного положительного эффекта, а именно: за счет повышения защитных свойств набивки паза блока предотвращается проникновение расплавленного алюминия к токоподводящим стержням и исключается тем самым растворение последних в этом алюминии, что ведет к уменьшению степени загрязнения электролитического алюминия примесями от токо- подводящих стержней, в результате чего повышается качество получаемого электролитического алюминия.

Формула изобретения Способ монтажа подины алюминиевого электролизера, включающий кладку теплоизоляционного цоколя из огнеупоров, набивку подушки, установку подовых блоков и набивку межблочных швов, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода электроэнергии и увеличения срока службы электролизера за счет повышения стойкости подины от воздействия расплавов и снижения стоимости монтажа подины, набивку подушки осуществляют смесью из подовой массы, угольной пены, образующейся при электролизе алюминия, и борного ангидрида или борной кислоты в пересчете на борный ангидрид при их соотношении в смеси 1:(0,5-0,9):(0.1-0,4).