Шихта для изготовления угольных блоков катодной футеровки алюминиевого электролизера

 

союз соВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ni>s С 25 С 3/08

К ПАТЕНТУ (2 (2 (4 (7 (7

Ю (7 (5 лу с.

Г СУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

В ДОМСТВО СССР (Г СПАТЕНТ СССР) ) 4953970/02

) 21,06.91

) 30.01.93. Бюл. N. 4

) Братский алюминиевый завод

) Б.С.Громов, А.П.Панин, А,Н.Маленьких, А,Зверев, О.Г.Туйчина и А.Б,Глуз

) Братский алюминиевый завод

) Троицкий И.А. и Железнов В.А. Металгия алюминия, М,: Металлургия, 1977, 11 — 216. (5 ) ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УГОЛЬН IX БЛОКОВ КАТОДНОЙ ФУТЕРОВКИ

А ЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА (5 ) Использование: состав материалов, используемых при монтаже катодных устро ств алюминиевого электролизера, Цель из бретения — повышение эксплуатационнь х свойств блоков за счет снижения порист сти и повышения предела прочности при сжатии. увеличение срока службы футеро ки за счет уменьшения пропитки расе

1

Изобретение относится к цветной металлургии, а конкретно к составу материаАо). используемых при монтаже катодных устройств алюминиевого электролизера, ) Известна шихта для изготовления угольных блоков и плит катодной футеровки алюминиевого электролизера. включающая каменноугольный пек (20-22%) и твердые углеродистые материалы (остальное),, Недостатком известной шихты является то,| что угольные блоки, изготовленные из не, обладают BblcoKQA пористостью и недост точной прочностью при сжатии, что не об спечивает высокой эксплуатационной Ы,, 1792456 АЗ плавами, повышение качества электролитического алюминия и рациональное исполь- . зование отходов производства. Сущность; шихта для изготовления угольных блоков для катодной футеровки алюминиевого электролизера содержит пек, твердый углерод и измельченную выбойку угольной футе- . ровки алюминиевого электролизера состава, мас.%: фтор содержащие соли натрия 20 — 50; окись алюминия 2 — 5; углерод остальное, -при следующем соотношении компонентов, мас.%: пек 19-23; измельченная выбойка угольной футеровки алюминиевого электролизера указанного состава

15 — 30 и твердый углерод остальное, Пористость блоков составляет 16 — 19%, предел прочности при сжатии — 51 — 59 МПа. Степень пропитки расплавом составляет 1,62,0%. За счет сохранения целостности блоков увеличивается срок службы футеровки, повышается качество электролитическо.Го алюминия. 1 табл, стойкости угольной футеровки катода алюминиевого электролизера. Через поры расплавленные фторсодержащие соли натрия проникают в блоки и за счет увеличения объема.при кристаллизации нарушают их целостность. Образование трещин из-за недостаточной прочности блоков усиливает пропитку футеровки расплавленными солями, что ускоряет разрушение футеровки (снижает ее срок службы), что, в свою очередь, способствует проникновению расплавленных солей и алюминия в теплоизоляционную футеровку, что ведет к загрязненйю электролитического алюминия,1 н (!< чми гllf дпнз (t",льlio, ухудшению г: I" - : <. t Ð ç н (1с л ад и е Г О.

I(елью изобретения является повышение эксплуатационных свойств блоков за г чет снижения пористости и повышения предла прочности при сжатии, увеличение срока службы футеровки за счет уменьшения пропитки расплавами, повышение качества эllåктролитического алюминия и рациональное использование отходов производства.

Поставленная цель доСтигается тем, что шихта для изготовления угольных блоков катодной футероаки: алюминиевого электролиэера, включающая твердый углерод и пек, дополнительно содержит измельченную аыбойку угольной футеровки алюминиевого электролизера состава, мас. : фторсодержащие соли натрия 20-50; окись алюминия 2 — 5 и углерод остальное, при следующем соотношении компонентов, мас. : . Пек 19 — 23

Измельченная выбойка угольной . футероаки алюминиевого электролизера указан ного состава 15 — 30

Твердый углерод Остальное

Введение в шихту для изготовления угольных блоков для футеровки катода алюминиевого электролизера дополнительно измельченной выбойки угольной футеровки алюминиевого электролизера состава, мас. : фторсодержащие соли натрия

20-50; окись алюминия 2 — 5 и углерод остальное, при заданных соотношениях компонентов обеспечивает повышение эксплуатационных свойств блоков эа счет снижения пористости и повышения предела прочности при сжатии, увеличение срока службы футеровки за счет уменьшения пропитки расплавами, повышение .качества электролитического алюминия и рациональное использование отходов производства.

Снижение пористости достигается тем, что составляющие компоненты измельченной выбойки угольной футеровки алюминиевого электролизера, обладая малой усадкой. способствуют уменьшению количества пор в материале, что ведет к уплотнению блока, Повышение предела прочности при сжатии достигается не только за счет уплотнения материала, но и эа счет повышения прочности сцепления его частиц. Уменьшение пропитки пройсходит как за счет снижения пористости блока, так и эа счет непосредственного наличия в материале фторсодержащих солей натрия, тормозящих диффузию в футеровку таких же солей иэ электролита, что способствует

45

50 прессованием под давлением 30 МПа изготавливают образцы размером 50 х 50 х 50 мм для испытания после обжига на прочно55

35 предотвращению нарушения целостнос1и футероаки. Предотвращение трещинообра. зования за счет пОвышения предела прочности при сжатии блоков предупреждает проникновение расплавов, в том числе алюминия, в теплоизоляционную футеровку, что способствует повышению качества электролитического алюминия в результате уменьшения загрязнения его примесями иэ теплоизоляционной футеровки. Рациональное использование отходов производства уменьшает стоимость угольных блоков и снижает загрязнение окружающей среды, т.к. отпадает необходимость складирования и утилизации отходов, Выбранные пределы лимитируются следующими факторами.

Уменьшение содержания измельченной выбойки угольной футеровки алюминиевого электролизера менее 15 мас. не обеспечивает уменьшение степени пропитки расплавом блоков, а значит, и их целостности, из-за недостаточного снижения пористости и торможения диффузии солей иэ электролита, а увеличение более 30 мас. снижает предел прочности при сжатии, что ведет к образованию трещин в блоках, через которые расплавы, в том числе алюминий, пронлкают в теплоизоляционную футероаку катода алюминиевого электролизера, Проверку сволств шихты проводили в лабораторных условиях.

Для приготовления шихты испольэовали каменоугольный пек, твердый углерод (термоантрацит 71, графитированные возвраты 18 и аспирационная пыль 11 ) и выбойку угольной футеровки алюминиевого электролизера в виде тонкого помола, Шихту готовят следующим образом (с соблюдением технологической схемы приготовления угольных блоков) Пример. К 66 мас. твердого углерода добавляют 15 мас, измельченной выбойки угольной футеровки алюминиевого электро лизера и смесь тщательно перемешливают.

Смесь смешивают с каменноугольным пеком в количестве 19 мас. и получают тестообраэную углеродистую массу, из которой сть при сжатии и определения кажущейся плотности и пористости. Параллельные образцы после взвешивания помещают а расплавленный электролит (криолит + 5% глинозема), После 8-часовой выдержки образцы извлекают, повторно взвешивают и определяют степень пропитки расплааом.

Фиксируют наличие (отсутствие) трещин.

17!12 156

Компоненты, мас.

Показатели

Состав

Твердый углерод

Измельченная выбойка угольной футеровхи алюминие

-вого электолизеерa

Пек ггк. г/см

rloристость, 7

Предел прочности и ри сжатии, МПа

Наличие (отсутствие) рещин: (+) — да (-) нет

Стег)ень пропитки расплавом, 1

3

5

6 (известный

19 г1 гз

21

21 (-) (-) (-) (+) (+) 66

57

47

69

1,60

1,62

1,65

1,51

1,66

22

ЗО

19

17

16 г1

2,0 °

1,7

1.6

2.5

1,6

51

59

54

48

22

22

2.5

1.54

Составитель Б.Громов актор 3.Ходакова Техред М.Моргентал Корректор 3. Салка

Ре аз 171 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5

За

Производственно издательский комбинат "Патент", r. Ужгород. ул.Гагарина. 101

Аналогично готовгп и испытывают шихту B заявляемых пределах (составы 2 и 3), за их пределами (составы 4 и 5) и в известных соотношениях (состав 6).

Составы смесей и результаты испытаний приведены в таблице, Как видно из таблицы, величина порис ости ниже, а предел. прочности при сжатгг1и выше у угольных блоков, изготовленных и предложенной шихты, чем из известной, ч о снижает степень пропитки расплавом и п едотвращает трещинообразование. Сохран ние целостности блоков способствует увел чению срока службы катодной футеровки алюминиевого злектролизера и повышению к чества электролитического алюминия.

Формула изобретения

Шихта для изготовления угольных блок в катодной футеровки алюминиевого з ектролизера, содержащая твердый угле1 род и пек, отличающаяся тем, что, с целью повышения эксплуатационных свойств блоков за счет снижения пористости и повышения предела прочности при сжатии, увеличения срока службы футе5 ровки за счет уменьшения пропитки расплавами, повышения качества злектролитического алюминия и рационального использования отходов производства, она дополнительно содержит измельченную вы10 бойку угольной футеровки алюминиевого электролизера состава, мас, : фторсодержащие соли натрия 20-50; оксид алюминия

2-5 и углерод остальное, при следующем соотношении компонентов, мас. :

15 Пек 19-23

Измельченная выбойка угольной футеровки алюминиевого электролиэера 15-30

Твердый углерод Остальное.