Футеровочный материал Советский патент 1982 года по МПК C25C3/06 

(5) ФУТЕРОВОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ

1

Изобретение относится к металлургии, где может быть использовано при футеровке подины катодного узла алюминиевого электролизера.

Известен футеровочный материал на основе подовой массы, в состав которой вводят шунгит СП.

Известен также футеровочный ма териал, в состав которого вводят нитрид 2...

Применение этих добавок способствует повышению прочности сформированного межблочного шва, однако сцепление швов с угольными блоками не улучшается, так как данные добавки не обладают поверхностно-активными свойствами.

Кроме того, они являются дефицит ными материалами. Поэтому футеровочные материалы с такими добавками не нашли широкого применения.

Наиболее близким к изобретению по достигаемому эффекту и технической сущности является футеровочный материал, содержащий углеродистый наполнитель, связующее в виде пека 3.

Однако в условиях обжига и пуска электролизеров после, капитального ремонта большие скорости роста температуры приводят к интенсивному выгора.нию связующего, в результате чего значительно увеличивается пористость межблочных швов, снижается

10 сила сцепления их с угольными блоками. При этом расплав через образовавшиеся неплотности между швами и блоками проникает под блоки, растворяет стальные токоподводящие катодные .стержни, приводит к снижению сортности выпускаемого алюминия и преждевременному отключению электролизера на kaпитaльный ремонт.

20

Целью изобретения является улучшение механических свойств футеровочного материала при сцеплении с уголь ными блоками. Указанная цель достигается тем, что в состав футеровочного материала на основе углеродистого наполнителя и связующего в виде пека введены криолит и глинозем при следующем соотношении компонентов, масД: Связущее 25,0-45,0 Криолит .8,,0 Глинозем 6,0-25.0 Углеродистый наполнитель Остальное Кроме того, с целью экономии крио лита и подовой массы, а также рационал1 ног:о использования отходов произвоДсУва, для приготовления натюлни теля футеровочного материала использована угольная пена. ; Глинозем добавляют из расчета насыщения им расплава криолита при высокой температуре, так как насыщенный раствор наиболее вязок и фильтрация его через слой футеровочного материала исключена. Приготовление футеровочного материала в производственных условиях не вызывает затруднений ввиду того, что рекомендуемые ингредиенты широко используются в алюминиевой промышленности. При демонтаже катодноГО узла угольная футеровка подвергается переработке и криолито-глинозем ное сырье возвращается в производстПрименение предлагаемого футеровочного материала позволяет использовать в качестве наполнителя для него угольную пену, извлекаемую из электролизера, а также угольную пену из хвостов флотации, направляемых в отвал. Наличие глинозема в футеровочном материале значительно повышает смачиваемость угольных блоков расплавом криолита, поэтому добавка криолитоглиноземной шихты обеспечивает повышение механической прочности формиру емого межблочного шва и улучшает . сцепление его с угольнь1ми блоками в процессе обжига и последующей работы электролизера. Криолито-глиноземная фракция футеровочного материала межблочных швов, пропитанная пеком и окруженная частицами углеродистого наполнителя, химически устойчива в электролите промышленных электролизеров. Пример. В лабораторных условиях были испытаны три партии предлагаемого футеровочного материала и одна партия известного материала. В каждой партии предлагаемого футеровочного материала,испытано по три состава с различным содержанием входящих в него компонентов. Партия известного футеровочного материала имеет одинаковый состав во всех трех опытах. Состав футеровочного материала партии N 1 содержит подовую массу с 18 мас. связующего в виде каменноугольного пека и 82 мае. наполнителя в виде кокса и термоантрацита, криолит и глинозем. Для партии № 2 материал готовят из угольной пены (не гюошедшей флотационную обработку и содержащую 70 мас. криолита и 30 мас. углеРРдистого наполнителя), глинозема и каменноугольного пека. Футеровочный материал партии № 3 готовят из угольной пены, подвергнутой флотационной обработке и содержащей 20 мас. криолита и 80 мас.% углеродистого наполнителя, каменноугольного пека и глинозема. Партия № k имеет известный футеровочный материал - подовую массу С 18 мас. связующего и 82 мас. наполнителя. Количественный состав компонентов используемых футеровочных материалов Представлен в таблице. Составляющие подовой массы и угол ной пены даны в пересчете на количество углеродистого наполнителя, связующего (в суммарном количестве с добавками пека) и криолита. Исходную шихту для футеровочного материала опытных партий готовят 8 сухом виде. Пек и пену вводят в, измельченном виде крупностью не более 1 мМо Количество пека добавляют из расчета обеспечения пластичнос ти футеровочного материала при набой ке. Усредненную по составу шихту нагревают до , в зависимости от содержания пека, и перемешивают до получения однородной вязкой массы Угольные образцы размером ЮхЮх х4 см, вырезанные из промышленных подовых блоков, устанавливают в спе циальную металлическую матрицу с зазором между блоками 4 см. Межблоч ное пространство набивают разогреты футеровочным материалом путем уплот нения материала трамбовкой, Обжиг набитых образцов проводят в условиях, приближенных к условиям пламенного обжига электролизеров.. Скорость подъема температуры состав ляет 25 град/ч с выдержкой в течение часа при 500°С и в течение четырех часов при . Обожженные образцы испытывают на коэффициент связи блоков со швом. Для определения стойкости футеро вочного материала набитые и обожженные образцы выдерживают вэлектроли те действующего электролизера в течение 30 ч при температуре электрол та . Затем из этих образцов готовят шлифы и визуально определяют глубину материала электролитом, пористость и границу раздела между швом. Как видно из таблицы, опытные образцы, набитые предлагаемым футеровочным материалом, имеют сравнительно высокий коэффициент связи шв свблоком, обладают хорошей стойкостью а электролите промышленных элек ролизеров при высокой температуре. Применение футеровочного материала с добавками криолита и глинозема позволяет повысить механическую проч-; ность межблочных швов, сформированных из этого материала, улучшить сцепление швов с блоками и тем самым увеличить срок службы алюминиевых электролизеров. Возможность применения угольной пены способствует решению проблемы безотходного производства. Ожидаемый годовой экономический эффект составляет около 300 тыс.руб за счет увеличения срока службы электролизеров и использования отходов производства. Формула изобретения 1.Футеровочный материал, содержащий углеродистый наполнитель, связующее в виде пека, отличающийс я тем, что, с целью улучшения механических свойств футеровочного материала при сцеплении с угольными блоками, он дополнительно содержит криолит и глинозем при следующем соотношении компонентов, мас.: Связующее 25,,0 Криолит8,6-42,0 Глинозем6,0-25,0 Углеродистый наполнитель Остальное 2.Футеровочный материал по п.1, отличающийся тем, что, с целью экономии криолита и подовой массы, а также рационального использования отходов производства, для Приготовления наполнителя футеровочного материала использована угольная пена. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 283205, кл. С 25 С 3/06, 1976. 2.Авторское свидетельство СССР N 46197, кл. С 25 С 3/08, 19б3. 3. Спрабочник металлурга по цветТ1ЫМ металлам, «Производство алюминия Металлургия, 1971, с.194-206.