Способ обжига электролизеров для получения алюминия Советский патент 1985 года по МПК C25C3/06 

Изобретение относится к области получения алюминия и предназнаггено для обжига электролизеров всех типов после капитального ремонта и при пуске новых корпусов, При обжиге электролизеров да:я по лучения алюминия производится коксо вание набивных участков углеродисто подины и прогрев всей футеровки. Од ним из основных требований к обжигу является достижение достаточно высокой температуры подины (ЭбО-ЭЗО С чем обеспечивается снижение скорост взаимодействия углеродистых материа лов с натрием И;, в конечном итоге, повышение срока службы электролизеровВажнь ми требованиями являются также сокращение затрат труда, особенно ручного, и длисельности опера ций обжига и пуска. Распространенные способы обжига электролизеров для получения альэминля предусматривают введение дополнительного электросопротивлени между анодом и подиной и разогрев постоянным током. В качестве дополнительного электросопротивления служит металл или дробленьй угольны материал - орешек f 1 , 2. При обжиге на металле прогрев производится за счет тепла, выделяющегося при прохождении тока серии в угольной футеровке и аноде, алюминий заливается для улучшения контакта анода с подиной. Недостатком обжига на металле является низкая конечная температура подины электролизера, редко превьшающая в результате чего пуск осуществляется з неблагоприятных для достижения максимального срока службы условиях. Кроме того,, проникновение алюминия в усадочные трещины и щели подины может привести к ухудшению сортности металла после пуска. При обжиге на орешке слой ленпого угольного материала, помещаемого между анодом и подиной, служит дополнительным -электросопротивлением, в котором выделяется теп ло, в результате чего достигаемая конечная температура подины вьше, чем при обжиге на металле, Однако об}киг на орешке связан с весьма трудоемкими операциями по осуществлению равномерного нагре ва подины и извлечению орешка из шахты электролизера перед пуском. Отключение электролизера на чистку приводит к снижению температуры подины« Таким образом, существующие способы обжига с применением тока серии не позволяют обеспечить равномерный и высокотемпературный прогрев футеровки с малыми трудозатратами. Целью изобретения является повышение срока службы, сокращение затрат труда и времени обжига и пуска электролизера. Поставленная цель достигается тем, что в качестве дополнительного электросопротивления на подину электролизера заливают расплав, состоящий из солей, выбранных из группы фторидов и хлоридов алюминия, кальция,, магния, при этом температуру расплава поддерживают в пределах 600-1000 0, а плотность 2,4-3,От/мЗ. Расплавы двойной системы фторид алюминия - фторид кальция, состава, мае.%; А1Рз 35-55 CaF 45-65 имеют температуру плавления в интервале 820-1000с, на плотность ZJA-SjO (выше плотности алюминия). При необходимости снижения температуры плавления в расплав вводится хлорид либо фторид магния в количестве до 20%, Изменяя содержание компонентов в вышеуказанных пределах можно подобрать температуру, наиболее соответствующую данным конкретным условиям обжига. Такой расплав не содержит в своем составе солей металлов, взаимодействие которьгх; с угольными материалами вызывает их деформацию (натрий, калий и др,), поэтому заливка расплава даже на холодную подину и пропускание тока серии не приведет к опасности преждевременного ее разрушения. Достижение при обжиге достаточно высокой конечной температуры подины обеспечивается более высоким, чем у угольных материалов, удельным электросопротивлением расплава и возмохшостью регулирования количества выделяемого тепла за счет изменения междуполюсного расстояния (уровня расплава), Алюминий, выделяющийся электрохимически на подине в процессе обжига, вследствие разности плотностей расплава и металла, вспльгаает вверх, вновь окисляясь на поверхности анода. Подина, таким образом, все время покрыта слоем тяжелого расплава, который, заполняя усадочные трещины и щели, предохраняет подину от проникновения в нее алюМИНИН. Все операции, связанные с проведением обжига, в частности заливка и выпивка обжигового расплава, могут выполняться механизированно (ва куум-ковшом) с малыми трудозатратам При проведении обжига дтредпочтительнее заливать в подготовленный к обжигу электролизер расплав, подготовленный вне данного электролизера Однако, при необходимости, подготов ка расплава может производиться и в электролизере известными способами, например пламенным нагревом. В этом случае может оказаться необходимым целенаправленное измене ние состава расплава в процессе обжига. Например, начинать наплавление расплава с самого легкоплавкого состава, а затем, по мере наплавления, вводить компоненты, повьшающие температуру плавления таким образом чтобы перегрев расплава бьт бы все время оптимальным с точки зрения потерь солей на испарение и санитар но-гигиенических условий. 1 Расплав можно использовать много кратно, переливая из одного электро лизера в другой. Пример 1. Для обжига элект ролизера может быть использован расплав состава, мас.%: CaF261 А1Рз39 Плотность 3 т/мн. Температура плавления 820°С, Смесь солей указанного состава расплавляют в специальной печи, например в печи для наплавления элект ролита, в количестве, необходимом для создания на подине слоя расплав высотой 3-5 см. Вакуум-ковшом перен сят расплав в подготовленный для пу ка электролизер, погружают анод в расплав и подключают электролизер в цепь серии. Высоту слоя расплава увеличивают до 15-20 см путем залив ки расплава или загрузки твердых солей. Напряжение на электролизере при этом увеличивают с 2-3 В до 5-8 В. Время обжига составит 10 ч. По достюкении температуры футеровки, близкой к эксплуатационной - 950- . , обжиговый расплав извлекается вакуум-ковшом из электролизера и переносится в другой электролизер, подготовленный к обжигу, а в обожженный электролизер заливается эксплуатационный электролит и производится его пуск. Эти операции производятся без разрьша цепи и снятия токовой нагрузки путем опускания анода при выпивке обжигового расплава, Пример 2. Для обжига электролизера применяют расплав состава, мас,%: Плотность 2,4 т/м Температура плавления . Анод подготовленного к обжигу электролизера устанавливают на подину. В шихту засыпают солевую смесь вьопеприведенного состава, и электролизер включают в цепь серии. После этого в электролизер заливают алюминий с таким расчетом, чтобы образовался слой в 4-5 см. Анод отрывают от подины, следя за тем, чтобы подошва анода была все время погружена в металле. По мере расплавления солевой смеси загружают новые порции солей до наплавления требуемого количества расплава. При таком способе обжига боковая футеровка шахты электролизера защищается от контакта с расплавленньм алюминием облицовкой из магнезитового кирпича. Заполнивший первоначально щели и трещины в подине алюминий вьгтесняется в процессе обжига более тяжелым обжиговьм расплавом. По окончании обжига расплав выливается, а в электролизер заливается ксплуатационный электролит. Если в корпусе (цехе) не имеется электролизеров, подготовленных обжигу, обжиг вьй расплав разивается в .металлическим формы, где затвердевает и хранится до следующегообжига. Данный способ обжига алюминиевых лектролизеров обеспечивает по 5 сравнению с существующими способами следующие преимущества: увеличение срока службы на 0,5-1 год; уменьшение длительности обжига 704308Л до 10 ч сокращение послепускового периода до 1 сут за счет прогрева электролизера на обжиге до эксплуатационных температур.

1. СПОСОБ ОБШГА ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮШИИЯ, включающий введение дополнительного электросопротивления между анодом и подиной и разогрев постоянным током, о т- л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повьшения срока службы, сокращения затрат труда и времени обжига и пуска электролизера, в качестве дополнительного электросопротивления .. на подину электролизера заливают расплав солей, выбранных из группы, содержащей фториды и хлориды алюминия, кальция и магния, при этом температуру расплава поддерживают в пределах бОО-ЮОО^С, а плотность 2,4 - 3,0 т/мз.2. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что скорость обжига регулируют изменением расстояния между анодом и подиной.<е(ЛМ^ОЭОоо