Электродная масса для анодов Советский патент 1980 года по МПК C25B11/12 C25C3/36 

(54) ЭЛЕКТРОДНАЯ МАССА ДЛЯ АНСДС©

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов и может быт использовано при получении сплавов алюминия, содержащих бор, электролизом рас плавленных солей. В настоящее время имеется потребность в бескислородных сплавах (лига- . турах) алюмини я, соде ржащи х 1 -1,5 вес. % бора, необходимого для получения высококачественных литейных сплавов на основе алюминия. Борсодержащие сплавы алюминия получают путем алюмотермического восстанов ления бора из фторборатов или из борного ангидрида. Однако отмечается высокая стоимость исходных соединений, наличие кислорода в сплаве и неоднородность по химическому составу и структуре, низкая производительность. Известна электродная масса для анодов, включающая углеродное связующее, борсодержащие соединения и углеродный наполнитель. В качестве борсодержащих сое динений используют борную кислоту или борат натрия в количестве до 1 вес.% l. Недостаток известной электродной массы состоит в том, что кислородные соединения бора восстанавливаются алюминием в объеме электролита, т.е. лигатура получается не электролизом, что снижает ее качество в ведет к потере бори. Кроме того, кислородные соединения бора неэлектропроводны. Это усложняет технологию производства лигатур. Целью изобретения является получение лигатур на основе алюминия электролизом, снижение стоимости лигатур, упрощение технологии производства и повышение их качества. Поставленная цель достигается тем, что в качестве борсодержащих соединений используют бескислородные борсодержа- щие соединения с температурой плавления выше температуры электролиза при следующем соотнощении компонентов, вес.%. Углеродное свяаукяцее15-30 Бескислородные борсодержащие соединения1,5-25 Углеродный наполнитель Осгалыюе В качестве бескислородных борсодержащих соединений могут быть использова ны карбиды бора или бориды титана. При использовании данной электродной массы легирование алюминия происходит путем анодного растворения бора в электролите с последующим восстановлением ионов бора и титана (совместно с ионами алюминия) на жидком алюминиевом ка тоде, который в результате этого постепенно превращается в сплав. Таким образом, легирование алюминия происходит электрохимическим путем непосредственно в электролизере. При этом можно получить С1шавы, не содержащие примеси кислорода я имеющие однородный состав, поскольку исходное борное сырье не содержит кислорода и сплав формируется путем совместного ка тодного восстановления ионов. Это обеспечивает полное и равномерное распределение атомов бора и титана в алюминии. Кроме того, карбиды бора и бориды титана по своим физическим и химическим свойствам близки к материалу анода углерода {и графиту), поэтому образуют спекаемые смеси с ним почти во всех отношени51Х. Карбиды бора, в частности В4.С, выпускаются в больших количествах нашей промыщденностью. . Для опытов по получению сплавов при готовлены три анода. В анодную массу, состоящую из дробленого кокса и каменн угольного пека, дополнительно вводят кар биды бора (и борид титана) в виде порош ка, равномерно размешав его в объеме анодной массы: в анод № в количестве 1,5 вес.% (в пересчете на обожженный анод); в анод № 2 - смесь + + В.„С2 (ill) в количестве 25 вес.%; в анод Мз 3 - Ti В 2.В количестве 10 вес Обжиг анодов ведут 50 ч , постепенно поднимая температуру от 150 до ЮООС Об}киг можно также вести по стандартной промышленной тех 1ологии, принятой на алюминиевых заводах. Проводят электролиз криолитглиноземного расплава с использованием приготовленных и обоженны анодов и получают на катоде сплавы алю миния. Пример 1.АНОД № 1 (1,5 вес. температура 9бО :5:1О°С, состав расплав 7 вес.%, криолитовое отношение 2,8;меж 7 6/( лектродное расстояние 4 см; плотность ока: анодная 0,8, а катодная 1,2 А/см . Проведен электролиз - 7,5 ампер-ласов задачей получить сплав алюминия с соержанием бора 0,5 вес.%. Химический анализ полученного сплава оказал содержание бора 0,62 вес.%. Пример 2. ,Анод М) 2 (25 вес.% BJ + /1:1). Остальные условия те же, что в примере 1. Проведен электролиз 30 ампер.ласов с задачей получить сплав с содержанием бора 2,0 вес.%. Химический анализ полученного сплава показал содержание бора 1,8 вес.%. Пример 3. Анод N ,3 (Ю вес.% T-i В2). Остальные условия те же, что в примерах 1 и 2. Проведен электролиз 60 ампер асов с задачей получить сплав, содержащий 2,0 вес.% титана и 1 вес.% бора. X имический анализ полученного сплава показал содержание титана 1,74 вес.%, бора 0,77 вес.%. Коэффициент использования борсодержащего сырья во всех трех опытах 80-90%. Использование данной электродной массы позволяет получать лигатуры на основе алюминия с содержанием бора 1-1,5 вес.% дешевым, простым и высокопроизводительным способом. При этом в качестве легирующих элементов использу:отся бескисло- родные, богатые бором и дешевые соединения (например, цена карбида бора ВдС 5 руб. ЗО коп. за 1 кг, содержание бора в нем 77%). Для производства двойных и более сложных лигатур алюминия можно использовать промышленные электролизеры и оборудование алюминиевых заводов без их перестройки, так как процесс легко вписзывается в технологические схемы основного электролитического производства алюминия. Общая электропроводность анода, содержадего карбиды бора, а также бориды титана вплоть до 25 вес.%, практически не снижается, так как удельное электросопротивление карбида бора и чистого угольного анода одного порядка (10 ом-см), а удельное электросопротивление боридов еще меньше. Добавка карбида бора и боридов титана уменьшает обгораем ость угольного анода (непроизводительный расход анода), так как они намного более стойки к окислению при высоких температурах, чем уголь, .формула изобретения 1. Электродная масса для анодов, включающая углеродное связующее, борсодержащие соединения и углеродный наполнитель, отличающаяся тем, что, с целью получения лигатур на основе алюминия электролизом, снижения стоимости лигатуры, упрсацения технологии производства и повышения их качества, в качестле борсодержащих соединений испольауют бескислородные борсодержащие соединения с температурой плавления выше температуры электролиза при следующем соотношении компонентов, вес.%г Углеродное связующее15 0 Бескислородные бррсодержвшие соединения1,5-25 Углеродный наполнитель Осталыюе 70 6 2. Электродная масса по п. 1, о т личающаяся тем, что в качестве бескислородных борсодержящих соединений используют карбиды бора. 3. Электродная масса по п, 1, о т личающаяся тем, что в качестве бескислородных борсодержащих соединений используют бориды титана. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 293869, кл. С 22 а 3/О2, 1969.