Способ подготовки алюминиевого электролизера к обжигу

(51)4 С 25 С 3 06 ЯСАР)т 1 РР т ъ7 У ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Московский институт сталии сплавов(56) Авторское свидетельство СССРУ 549510, кл. С 25 С 3/06, 1974.(54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ АЛЮМИНИЕВОГОЭЛЕКТРОЛИЗЕРА К ОБЖИГУ(57) Изобретение относится к металлургии легких металлов, в частностик получению алюминия злектролизом.Целью изобретения является повышение качества металла и срока службыэлектролизера. Применение конгломерата в качестве защитного материалаи загрузка конгломерата по периметру анодного массива обеспечивает защиту подины от теплового удара. 1 табл.Изобретение относится к металлургии легких металлов, в частности кполучению алюминия электролизом криолитоглиноземного расплава, и можетбыть использовано для усовершенствования способа подготовки алюминиевогоэлектролизера к обжигу,Цель изобретения - повышение качества металла и срока службыэлекро лизера,В лабораторных условиях изготовляют ячейку, катод которой выполнениз подовых блоков, а анод - из анодиой массы. В катоде выполнены отверстия, через которые при неблагоприятных условиях может вытечь жидкий алюминий,Оксидно-углеродно-хлоридные конгломераты переплавляют в нагревательнойпечи для того, чтобы предупредить вдальнейшем попадание влаги в подинуи анод, После переплавки и охлажденияконгломерата его дробят до кусков неменее 1 см, .т.е, куски . меньше 1 смпри обжиге подины под воздействиемпламени газовой горелки начинают хаотично перемещаться,Загрузку конгломерата осуществляютв шахту электролитической ячейки попериметру анода в количестве 0,5-2 кг,выдерживая соотношение массы конгломерата и углеродной футеровки 0,050,2.Затем осуществляют нагрев окуско 35ванного конгломерата с помощью газовой горелки. Образующаяся солеваяфаза после расплавления кусков конгломерата растекается по подине ровным слоем, предохраняет ее от окисления, заполняет дефекты и неплотности подины и пропитывает углеродныеблоки, После этого в электролитическую ячейку заливают электролит и жидкий алюминий, подают электрическийток и ведут электролиз,Результаты испытаний показаны втаблице.При параметрах, характеризующихсязаграничными значениями - значенияминиже граничных (пример 1),наблюдаетсяпротек алюминия в футеровку, так какданного количества конгломерата недостаточно по сравнению с массой углеродной футеровки и весь объем футеровки не может полностью пропитаться расплавом солей. Кроме того, пониженное содержание Ид и С в конгломерате не способствует предотвращению окисления подины, так как пленка оксида магния на углероде не сплошнаяи не по всей поверхности футеровкиобразована восстановительная атмосфера, В примере 5 (значения выше граничных) протек алюминия в футеровкуне наблюдается, однако повышенноесодержание оксида магния мешает ведению процесса электролиза, так какон не весь растворяется в электролите и оседает на катоде, причем повышенное количество конгломерата по отношению к массе футеровки ведет к загазованности атмосферы и повышенномурасходу солей.3 примере 6 на электролитическойячейке воспроизведен известный способ. В данном случае наблюдаетсяпротек алюминия в футеровку,Примеры 2-4 показывают, что в пределах значений, указанных в формуле,протека алюминия в футеровку не наблюдается и после пропитки катодасолями электролиз не нарушается.Переплавка конгломерата позволяетобезводить защитный материал и предупредить попадание в дальнейшем влаги в подину и анодеОкускование конгломерата обеспечивает достаточную стабильность слоязащитного материала, загруженногопо периметру анодного массива. Куски, в отличие от порошка, не могутхаотично перемешаться при воздействии,например, форсунки.Загрузка конгломерата по периметру анодного массива (пространствоборт-анод и под анодом на ширинудо 40 см) обеспечивает достаточнуютолщину защитного слоя на падине именно в месте максимальной подачи тепла, При этом вся масса защитного слояв первый период обжига принимаетна себя тепловую нагрузку и предохраняет подипу от теплового удара.Наличие в составе конгломератахлоридов щелочных и щелочно-земельных металлов - магния, кальция, калия, натрия обеспечивает низкие температуру плавления и вязкость расплавленной солевой фазы, Причем .этифакторы определяются прежде всегоконцентрацией основного наиболее легкоплавкого компонента солевой фазы -хлорида магния (25-357), Жидкотекучая солевая фаза после расплавлениякусков конгломерата растекается попадине ровным слоем и предохраняетее от окисления. В дальнейшем солевая фаза заполняет дефекты и неплотности подины и пропитывает углеродные блоки,5Наличие в составе конгломератаоксида магния обеспечивает защитуподины от окисления и ее теплоизоляцию после того, как вся солеваяфаза пропитает подину. Оксид магнияоседает на нодине в виде пленки,состоящей из отдельных сфероидов.В дальнейшем при заливке электролита оксидмагния растворяется и корректируетего состав. Нижний предел содержанияоксида магния (20 ) определяетсянеобходимой площадью сфероидальнойпленки. Верхний предел содержанияоксида магния (36) обусловлен тем,что избыток оксида магния способствует излишней теплоизоляции и можетпривести к созданию местного градиента температур и соответственно кпоявлению трещин в подине. Кроме того, избыток оксида магния может 25не раствориться в электролите припуске электролизера и выпадает в осадок,Наличие в составе конгломератауглерода позволяет получить в зоне З 0сфероидальной пленки восстановительную атмосферу оксида углерода, которая выполняет роль дополнительнойзащиты подины от окисления, В дальнейшем при заливке алюминия частичЗБки углерода будут центрами образования карбида алюминия, защищающегоподину от проникновениянатрия. Нижний предел содержания углерода (1 )определяется необходимостью созданиявосстановительной атмосферы необходимой концентрации по оксиду углерода. Верхний предел содержания углерода (4) обусловлен тем, что избыток углерода может способствовать науглероживанию электролита при пуске электролизера.Необходимость соблюдения соотношения массы конгломерата и углеродной футеровки электролизера (0,05-0,2) обусловлена следующими обстоятельствами, При соотношении ниже 0,05 объем конгломерата не обеспечивает защиту и необходимую степень пропитки угле- родной футеровки, При соотношении выше 0,2 после обжига остается избыток конгломерата, который придется извлекать иэ шахты перед пуском электролизера.Таким образом, изобретение позволяет предотвратить протеки жидкого алюминия в футеровку электролизера и за счет этого повысить качество металла и срок службы электролизера.Формула изобретенияСпособ подготовки алюминиевого электролизера к обжигу, включающий загрузку защитного материала на футерованную подину, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения качества металла и срока службы электролизера, загрузку защитного материала осуществляют по периметру анодного массива при отношении массы защитного материала к массе футеровки подины 0,05-0,2, причем в качестве защитного материала используют переплавленный и окускованный конгломерат на магниевой основе, содержащий оксид магния, углерод, хлориды щелочных и щелочно-зе" мельных металлов при следующем соотношении компонентов, масс.7.:Оксид магния 20-36Углерод 1-4Хлориды щелочныхи щелочно-земельОстальноеных металлов1414882т иЮЬ ь Пример СоатношеРезультаты Соотношение конгломерата,7. Значение Мяо 0,04 0,5 Остальное Протек алю- Заграничноеминия в фу- теровку 0,05 Граничное 28 25 0,125 То же 4 36 0,2 Остальное 0,21 То же Заграничное вестныйб Составитель Л.РомановаТехред Л.Сердюкова Корректор Л.Пилипенко Редактор А.Козориз Заказ 3849/28 Тираж 621 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Хлоридц щелочных и щелочно-земельных металлов ние массыконгломерата и углероднойФутеровки Отсутствиепротекаалюминия вфутеровку Отсутствиепротекаалюминия вфутеровку Протек алюминия в фу- теровку