Футеровка алюминиевого электролизера Советский патент 1982 года по МПК C25C3/08 

Изобретение отнЪсится к цветной металлургии, в частности к технологическому оборудованию, применяемому мри получении алюминия электролизом, и может быть использовано в алюми- . ниевых электролизерах любого, типа. Известна футеровка алюминиевого электролизера, включающая боковые пл ты, подовые блоки, теплоизоляцию. Боковые плиты и подовые блоки выполняют из углеграфитового материала, а теплоизоляцию - из шамота, диатомита, перлита, глинозема и т.д. в ви де кирпичей и засыпок. Теплоизоляционный слой под углеродистыми подовыми блоками и подушкой - цоколь электролизера состоит из двух рядов -шамотного кирпича, трех рядов диатомитового кирпича и шамотной или перлитовой крупки 1 . V Недостатком указанного электролиз ра является малый срок службы. Наиболее близкой к предлагаемой ПО технической сущности и достигаемому эффекту является футеровка алюминиевого электролизера, включающая теплоизоляционный и огнеупорный слои с расположенным между ними защитным слоем t2. Однако указанная, футеровка обладает существенным недостатком: защитный слой из красного кирпича в начальный период работы электролизера не выполняет своих защитных функций. Только в результате длительного физикохимического воздействие расплава красный кирпич изменяет свои свойства за определенный период и только тогда начинает выполнять защитную роль. Кроме того, выполнение кладки из красного кирпича требует увеличения трудозатрат. Целью изобретения является повышение надежности защиты футеровки, увеличение срока ее службы и сокращение затрат на перефутеровку за счет повторного использования теплоизоляционного слоя. 3 Указанная цель достигается что в футеровке, содерж ще й те изоляционный, огнеупорный и за слои, защитный слой выполнен и лина, причем защитный слой вып из плит или порошка. Нефелин используют как в из ченном виде, так и в виде плит Нефелин - щелочной алюмосил имеющий формулу (Na,K)ACSi04j фелиновые сиениты являются сыр для производства глинозема, за которых составляют сотни милли тонн. Исследования по определению ко-; имических изменений обрабо SiOa, TiOj .. АС.20 32,75 , 2,89 FeO 0,6. MnO 0,022 MgO 0,90 CaO 0,56 0, Q,kO t),M Следы 1, 0,07 100,02

По данным рентгеноструктурного анализа непрореагировавший шамотный кирпич состоит из мерелита ( 2510) (d/n : 3,39; 2,70; 2,5 , а S.iOa в форме кристобаллита (d/n : «,05; 3, 2,9).

Обе прореагировавшие части кирпича (и более светлая и темная) состоят в основном из нефелина (d/n : 3,02; 3,28; 3,86). Линий других новообразований на рентгенограммах не обнаружено.

Рентгеноструктуриый анализ проб прореагировавшего с расплавом край- .5 ного кирпича показал, что основная фаза представлена нефелином, присутствует криолит.

Химический анализ слоя красного ирпича, %;

,38

SiOj. TiOa 0,62 I8, AEjO FeaO 3,08

FeO3,33

MgO

1,97

CaO

1,96

NaaO 21,00

K-zO

1,50

0,k

П.П.П. He обнаружено

0,11

S

0,07

ШО

Ha фиг. 1 изображена футеровка люминиевого электролизера с защит5теплоизоляционных слоев футеровки показали, что в результате процессов, протекающих в катоднополяризованной подине, шамотный и красный кирпичи превращаются в основном в нефелин. Демонтированные куски шамотного кирпича можно разделить на три части: I. Непрореагировавшая часть (не изменившая свою окраску). ||. Более светлая прореагировавшая часть (близкая к зоне расплава). Jij. Темная прореагировавшая часть, соприкасающаяся с непрореагировавшей частью кирпича. . Данные химического анализа, %; 1,11 6,96 0,0 He обнаружено 2,9 0,025 0,00 1,26 0,70 0,80 0,26 0,035 0,80 В сумму не входит 0,27 0,13 То же ,28 100,Л1

ным слоем из нефелина в виде засыпки; на фиг. 2 - то же, с защитным слоем з нефелина в видеплит.

Футеровка,состоит из боковых углеродистых плит 1 и подовых блоков 2, 5 ровки из шамотного кирпича 3, заитного слоя i и 5 и теплоизоляционного цоколя, выполненного из диатоита 6. Между металлическим кожухом 7 и футеровкой находится слой шамотной ю или перлитовой засыпки 8. Пррстранст-. во между боковыми плитами 1 и подовыми блоками 2 набивается подовой.waeсой 9.

Сравнительный анализ отработанных is проб красного кирпича и шамота показывает целесообразность замены их на нефелин в качестве защиты теплоизоляционной футеровки, что приводит к следующим преимуществам: 20

сохранение теплоизоляционных свойств футеровки и возможность использования ее в повторных кампаниях за счет уменьшения вероятности проникновения криолито-глиноземного 25 плава, в результате чего межремонтный период работы электролизёра увеличивается;

низкая стоимость материала защиты и большие природные запасы (цена 1т 30. красного кирпича 2 р, а цена 1 т нефелина 2 р);

обеспечение стабильного энергетичеркоГо режима и высоких технико-экономических показателей в процессе 9ceis го периода работы электролизера за счет сохранения теплоизоляционных свойств футеровки.

Защитный слой, выполненный из нефелина, позволяет сохранить на вто- о рую кампанию кладку цоколя э-лект ролизера издиатомитового кирпича стоимостью 368 р. на один электролизер и теплоизоляцию подины электролизера/ перлитом стоимостью 27 Р. на один 5 электролизер. Экономия материалов, которые служат две/кампании, co-:f. ставляет 395 р. наодин электролизер или 37,0 тыс. руб. на корпус. Ожида-; емая экономия от использования пред-.50 лагаемого изобретения только за счет/

увеличения срока службы может быть определена из выражения

Р Р

где Р - стоимость капитального ремонта одного серийного элеролизера на 150 кА (5 тыс руб.);

t - средний срок службы серийнго электролизера (3i5 г.);

±2 - увеличение среднего срока службы (3,2 мес. или 0,27 г.);

п - число электролизеров в корпусе (9) .

3 ,0

-)

3,77

86,0 тыс. руб.

Суммарный экономический эффект от реализации изобретения составляет V23 тыс. руб. на корпус электролизера. . .-. V

Формула изобретения

1.Футеровка алюминиевого электролизера, содержащая теплоизоляционный, огнеупорный слои и расположенный между ними защитный слой, отличающаяся тем, что, с целью увеличения срока службы и сокращения затрат на перефутеровку за счет повторного использования теплоизоляционного слоя, защитный слой выполнен из нефелина.

2.Футеровка по п.

1, о т л и что защитный чающаяся тем, слой.выполнен из плит.

3- Футеровка по п. 1, о т л и чающаяся тем, что защитный слой выполнен из порошка

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Производство алюминия. Справочник металлурга по цветным металлам.

М., Металлургия, 1971, с.198-205.

2.Авторское свидетельство СССР ff ,.кл. С 25 С 3/08, 1975

фиг.Т

(pt/2.2L