Сырьевая смесь для теплоизоляционного покрытия анодного кожуха алюминиевого электролизера
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ПАТЕНТУ Г1ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВедОмстВО сссР (ОСПАТЕНТ СССР) 1) 4946547/02 . 2) 21.06.91 6) 30,01.93. Бюл. М 4 1) Братский алюминиевый завод 2) В.Т.Беспалов, А.Н.Маленьких и .А. 3 вере в 3) Братский алюминиевый завод 6) Авторское свидетельство СССР 1430382, кл. С 04 В 35/04, 1988, 4) СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ТЕПЛОИЗОЯЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ АНОДНОГО ОЖУХА АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЕРА 7) Использование; составы огнеупорных месей и может быть использовано в цветой металлургии для получения теплоизоляИзобретение относится к составам огеупорных смесей и может быть использоано в цветной металлургии для получения еплоизоляционного покрытия, в частности нодного кожуха алюминиевого электролиера, Известна сырьевая смесь для изготовения огнеупорных изделий, включающая, ас, ф,: жидкое стекло 10-13, глинозем 4-8, ремнефтористый натрий 2,5-7,0, каустичекий магнезит 30-34, каолин 7-11 и шамотый заполнитель остальное. Недостаток — высокая адгезия пбкрыия, изготовленного из данной сырьевой меси, к поверхности угольного анода, приодящая к нарушению целостности покрыия при перемещении анода относительно нодного кожуха. в результате чего снижатся тепловое сопротивление покрытия.,,« Ы„„1792455 А3 ционного покрытия, в частности анодного кожуха алюминиевого электролизера. Сущность: сырьевая смесь для теплоиэоляционного покрытия анодного кожуха алюминиевого электролизера содержит, мас.,: периклаз 10 — 20, оксид кальция 1025, барный ангидрид или борная кислота (в, пересчете на борный ангидрид) 1 — Е, триметафосфат натрия 3 — iu, вода 5-15, каолин остальное. Коэффициент связи покрытия с угольным анодом снизился с 51 до 18 — 26 кг/кН . см, В>ход по току повышается на 0,3, а расход анодной массы и электроэнергии снижается соответственно на 5,7, кг/т и 127 кВт ч/т электролитического алюминия. 2 табл. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является огнеупорная масса, включающая периклаэ, каолин, триметафосфат, О натрия и воду при следующем соотношении Я компонентов, мас, : Каолин . 9 — 12 Триметафосфат натрия 3-10 Вода 2-6 Периклаэ Остальное Недостатком является то, что покрытие, изготовленное из известного состава, обладает высокой адгезией к угольному аноду, что ведет к выкрашиванию и отслаиванию покрытия при перемещении анода относительно анодного кожуха, несмотря на высокие механические свойства известного состава. Из-за нарушения целостности покрытия происходит проникновение жидкой 1792455 55 анодной массы в образующиеся пустоты, что ведет к значительному снижению теплового сопротивления на участке покрытиеанодный кожух. С увеличением теплоотвода ухудшаются термические условия формирования анода (особенно периферийного слоя), в результате чего увеличивается его осыпаемость, а значит, и расход анодной массы на":производство алюминия. Загрязнение углеродом электролита ведет к увеличению его электросопротивления и эа счет этого — к повышению температуры электролита, что снижает выход по току. Повышению падения напряжения в междуполюсном зазоре ведет к увеличению расхода электроэнергии на получение электролитического алюминия, Наличие в составе сырьевой смеси дополнительно оксида кальция и борного ангидрида или борной кислоты (в пересчете на барный ангидрид) в заданных соотношениях обеспечивает снижение адгезии покрытия к угольному аноду с сохранением прочности при сдвиге и прочности сцепления покрытия с анодным металлическим кожухом, повышение теплоизоляционных свойств покрытия за счет сохранения его целостности, сокращение расхода анодной массы за счет уменьшения осыпаемости угольного анода, повышение выхода по-току и уменьшение расхода электроэнергии на производстве алюминия за счет улучшения технологического режима электролизера. Снижение адгезии покрытия к угольному аноду достигается введением и состав сырьевой смеси дополнительно оксида кальция, что обеспечивает целостность теплоизоляционного покрытия при перемещении угольного анода относительно анодного металлического кожуха с сохранением прочности при сдвиге и прочности сцепления покрытия с анодным кожухом, что в свою очередь достигается введением в состав смеси борного ангидрида или борной кислоты, Сохранение целостности теплоизоляционного покрытия обеспечивает высокое тепловое сопротивление на участке покрытие — анодный кожух, Повышение качества анода (особенно периферийного слоя) в результате улучшения термических условий его формирования ведет к уменьшению осыпаемости анода и сокращению за счет этого расхода анодной массы на производство алюминия. Уменьшение электросопротивления электролита от снижения степени загрязнения его углеродом ведет к снижению температуры электролита и повышению выхода по току. Снижение падения напряжения в междуполюсном зазоре ведет к уменьшению расхода электроэнергии на получение электролитического алюминия. Выбранные пределы лимитируются следующими факторами. Уменьшение содержания оксида кальция менее 10 мас. и увеличение содержания борного ангидрида или бороной кислоты (в пересчете на борный ангидрид) более 5 мас. не обеспечивает сохранение целостности покрытия из-за недостаточного снижения адгезии к угольному аноду, а увеличение содержания оксида кальция более 25 мас. и уменьшение содержания барного ангидрида или борной кислоты (в пересчете на барный ангидрид) менее 1 мас, ведет к снижению предела прочности при сдвиге и прочности сцепления покрытия с анодным кожухом, что также нарушает целостность покрытия. В результате поиска по патентной и научно- технической литературе не были обнаружены технические решения с признаками, отличающими предлагаемый состав сырьевой смеси от протОтипа, а именно: позволяющими повысить теплоизоляционные свойства покрытия не за счет снижения коэффициента теплопроводности материла, а за счет сохранения целостности теплоизоляционного покрытия, достигаемой снижением адгезии покрытия к угольному аноду, что позволяет предотвратить выкрашивание и отслаивание покрытия от анодного кожуха, Готовят составы следующим образом. Пример. К 20 мас. периклаза марки ППЭ вЂ” Зк (ГОСТ 13236-83).добавляют 10 мас, оксида кальция(негашенной извести) и смесь тщательно перемешивают. Предварительно в 2/3 расчетного количества воды (от 5 мас.%) растворяют кристаллический триметафосфат натрия (3 ). В оставшейся части воды, нагретой до 60-75 С, растворяют барный ангидрид в количестве 1 мас. . Раствор с борным ангидридом после остывания смешивают с раствором триметафосфата натрия. В приготовленную порошковую смесь добавляют полученный комбинированный раствор.и перемешивают. Затем при постоянном перемешивании в раствор добавляют порошок каолина до получения массы необходимой консистенции. Кистью или другим методом на внутреннюю поверхность металлического анодного кожуха наносят покрытие толщиной 10 мм высокой 400 мм до верха анодного кожуха. Далее анодный кожух с высушенным покрытием используют для формирования угольного анода при обжиге и пуске алюминиевого электролизера и дальнейшей эксплуатации последнего. B 1792455 1 — 5 3 — 10 5-15 Остальное Таблица 1 Состав (пример) 1 3 5 7 Я 11 12 13 (известный процессе эксплуатации электролизера измеряют температуру наружной поверхноти анодного кожуха в зоне нанесения окрытия. По количеству снимаемой угольной пены, зависящей от осыпаемости ано-! да, определяют потери углерода, а значит, и 5 асхад анодной массы, Измеряют темперауру электролита. Аналогично тотовят массу по сырьевой меси для нанесения теплоизоляционного окрытия в пределах заявленных интерва- 10 ов(составы 2 — 6) и эа их пределами(составы -12). Готовят состав по известному решеию (состав 13). Составы сырьевой смеси и результаты спытаний приведены соответственно в 15 абл. 1 и 2. Из данных табл. 1 видно, что теплоизояционные свойства выше у покрытия, изгоовленного из предлагаемой сырьевой меси, чем из известной, что обеспечивается 20 нижением адгезии покрытия к угольному ноду с сохранением прочности при сдвиге прочности сцепления покрытия с анодным ожухом, за счет чего сохраняется целостость покрытия и тем самым поддерживает- 25 я высокое тепловое сопротивление на частке покрытие-анодный кожух, на что казывает более низкая температура наужной поверхности анодного кожуха, меньшение осыпаемости анода обеспечи- 30 ает сокращение расхода анодной массы на ,7 кг/т электролитического алюминия. 3а чет снижения температуры электролита овышается выход по току на 0,3 Р. В реультате снижения среднего напряжения на 35 электролизере и увеличения выхода по току уменьшается расход электроэнергии на 127 кВт ч/т алюминия. Формула изобретения Сырьевая смесь для теплоизоляционного покрытия анодного кожуха алюминиевого электролизера, включающая каолин, периклаз, триметафосфат натрия и воду, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью снижения адгезии покрытия к угольному аноду с сохранением прочности при сдвиге и прочности сцепления покрытия с анодным металлическим кожухом, повышения теплоизоляционных свойств покрытия за счет сохранения его целостности, сокращения расхода анодной массы за счет уменьшения осыпаемости угольного анода, повышения выхода по току и уменьшения расхода электроэнергии на производство алюминия за счет улучшения технологического режима электролизера, она дополнительно содержит оксид кальция и барный ангидрид или барную кислоту (в пересчете на борный ангидрид) при следующем соотношении ком- понентов, мас. Д: Перикл аз 10 — 20 Оксид кальция 10-25 Барный ангидрид или борная кислота (в пересчете на борный ангидрид) Триметафосфат натрия Вода Каолин 1792455 Таблица 2 Соста (пример). (Предел прочности I Темпе пои сДвиге, ППа тура КоэФФициент свяэи кг/кН. см Среднее i Оыход по Температура электролита, С Потери углерода от осыпаемости, 4 Удель наТ расход электроэнергии, кбт ч/т непреве- току, ь анодног с анодон с анодным 120 С 1000 С кокуха, 1иомухом С Составитель B.Áåñïàëîâ Техред М.Моргентал Корректор З.Салко Редактор З.Ходакова Заказ 171 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 2 4 6 8 1t 12 13(невестный) 25 41 20 42 18 41 26 41 21 41 l 9 - 41 41 . 41 18 35 20 34 38 41 21 33 39 41 51 41 12 11 11 11 11 ll 11 8 11 1l 20 50 21 40 20 55 ?Î 53 20 42 20 55 20 70 15 70 16 69 20 70 17 70 20 70 20 70 961 960 . Э62 961 962 964 964 964 964 964 964 Э64 14,2 13,5 14,3 14,1 13,6 ib.3 15. О 15,0 l5,1 15,0 15,0 15,0 l5, О 4,540 4,520 4,530 4,540 4,520 4,530 4,550 4 550 4,550 4 ° 550 4,550 4,550 4,550 84,8 84.9 84,7 84,8 84,9 84,7 84 ° 5 84,5 84,5 84.5 84,5 84,5 84,5 15934 15918 15934 15918 16026 16026 16026 . 16026 16026 16026 16026
