Способ уплотнения угольной футеровки алюминиевого электролизера Советский патент 1981 года по МПК C25C3/06 

(54) СПОСОБ УШЮТНЕНИЯ УГОЛЬНОЙ ФУТЕРОВШ АЛШИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА , , . изобретение относится к электролитическому получению алюминия и предназначено в частности, для новышения качества угольной футеровки по дины электролизера, а также может быть использовано в электродной про мьпвленности для получения плотных углеродистых изделий. Известна сборноблочная конструкци угольной футеровки алн 1иниевого эле тролизера, которая собирается из подовых и бортовых угольных блоков. Межблочные пазы угольной футеровки обычно заполняют подовой массой, набиваемой в разогретом состоянии трамбовками под давлением 6 кг/см ГО Пористость подовой массы, набивае мой в швы между бортовыми и подовыми блоками, достигает 30%. При нагреве подовой массы во время обжига и пуска электролизера происходит улетучивание легких составляющих связующего и его коксование, сопровождающееся дегидрированием, что приводит к усадке подовой массы. Поэтому между швами и блоками образуются зазоры. В результате повышенной пористости межблочных швов и наличия зазоров между ними и блоками пропитка футеровки и кирпичного цоколя катодного устройства электролизера происходат главн В4 образом через меноблочшле швы. Таким o6pa3jffl4, поаьшенная пористость мажблочншс швов и keRocTaTO4ная их связь с угольными блоками Шляется одной из основных причин пропитки подины расплавом и последующего её разрушекшя, ухудшения качества алккминия и сокращения срока службы электро шзера. Наиболее близким по технической сущности является способ уменьшения пористости футеровкиj по которому снижение пористости угольной футеровки достигается подачей углеродных газов в пространство между катодным кожухом и бортовой футеровкой. Термическое разложение углеводородов на поверхности бортовых блоков и в стыках между ними приводит к снижению пористости бортовой футеровки и уменьшению ее пропитки расплавом после пуска электролизера 2 . Однако известный способ уменьшения пористости.футеровки не позволяет уменьшить пористость подины и поэтому исключить пропитку цоколя расплавом и разрушение подины. В результате подачи углеводородов в бортовую теплоизоляцию катода и низкой газопроницаемости бортовых блоков до тигается лишь поверхностное снижение их пористости, при этом скорость реакции пиролиза невысока, так как углеводороды подаются в зону отнбсител но низких температур (ниже 900°с), что зна-чительно увеличивает расход газа и время уплотнения. Цель изобретения - увеличение .срока службы электролизера. Поставленная цель достигается тем, что углеводороды вводят в объем подовой массы, набитой в пазы межблочных швов подины. Во время обжига подины электролизера в объем межблочных швов подается через специальные пористые или перфорированные трубки инертный газ, например чистый азот. Перед заливкой жидкого электролита подача инертного газа прекращается и одновременно подаются газообразные шш жидкие углеводороды, например пропан Газ- подается под давлением, достаточ ным для преодоления сопротивления спеченной пористой подовой массы и гидростатического давления столба расплава в ванне электролизера. Скорость подачи газа и его давление зависят от скорости уплотнения швов и глубины заложения газопроводных трубок, по которым он подается. П р и м е р . Проводят уплотнение подовой массы пиролитическим углеродом в лабораторных условиях., Углерод выделяется при термическо разложении пропана в порах образцов подовой массы, нагретой до ЭСО-ЭбО С При продувке образца предварительно обожженной подовой масал пропаном пр эффективное уплотнение jnocTHгается через 45 мин. Привес образца за счет вьщеления в его объеме пиролитиче кого углерода составляет 1,5%, а абсолютное снижение пористости - I,1% Я4 Давление газа при продувке возрастает с 30 до 300 мм рт.ст. за счет снижения проницаемости образца. При температуре 900 С эффективное уплотнение достигается через 3ч, привес образца составляет 2,5%, абсолютное снижение пористости - 2,5%, а увеличение-давления возрастает с 30 до 90 мм рт.ст. Таким образом, в зоне высоких температур скорость реакции пиролиза и эффективность уплотнения выше, поскольку пироуглерод блокирует устья пор, резко снижая газопроницаемость подовой массы, и, следовательно, возможность пропитки межблочных швов-расплавом,, увеличивая тем срок службы электролизера. Проводят уплотнение подовой массы в условиях моделирующих швов подины электролизера. Подовую массу набивают в жестяной кожух цилиндрической формы, диаметром 36 мм затем нагревают до 950С. При 400С в объем подовой массы подают инертный газ (азот) через трубку с прорезью шириной 2,5 мм. При температуре 950°С подают пропан, который продувают в течение 2-х ч.. В результате вьаделения пироуглерода давление газа возрастает до 500 мм рт.ст. После охлаждения жестяной кожух снимают. Между кожухом и цилиндром обожженной массы обнаружен слой пироуглерода толщиной до 1 мм, который заполнил зазор, образовавшийся в результате термическогб расширения жести и усадки подовой массы. Аналогичный процесс выделения пироуглерода и заполнения неплотностей будет происходить в межблочных швах футеровки электролизера. Использование предлагаемого способа уплотнения угольной футеровки алюминиевого электролизера позволит увеличить .срок службы электролизера за счет заполнения неплотностей, дефектов набойки и сквозных пор межблочньк швов пиролитическим углеродом. Годовой экономический эффект от применения изобретения составит 960 тыс. рублей. Формула изобретения Способ уплотнения угольной футеровки алюминиевого электролизера путем введения углеводородов, одновре- менно с обжигом и пуском, отличающийся тем, что, с целью

5865989 :6

увеличения срока службы электролизера, 1. Костюков А.А. .гПроизводство алюуглеводороды вводят в пазы межблочных миния,п еправочник металлурга по цветшвов подины и бортовой футеровки,. ным металлам. Изд-во Металлургия, .набитые подовой массой.1971. с. 194-196.

Источники информацш,5 2. Авторское сввдетельство СССР принятые во внимание при экспертизе № 638642, кп. С 25 С 3/06, Г977.