Способ защиты угольных и графитовых электродов от окисления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1 В 310 ПИСАН И БРЕТ ии инсти ко, Н,Я.Дубенко ССР 2.НЫХ И ГРАОКИСЛЕНИЯ способам заэлектродных ней среды в ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ УГОЛФИТОВЫХ ЭЛЕКТРОДОВ ОТ(57) Изобретение относится кщиты угольных и графитовыхблоков от воздействия внеш Изобретение относится к способу защиты угольных и графитовых электродных бло-. ков, используемых при электролизе в промышленности цветной металлургии, от воздействия рабочей среды и увеличения их срока службы,Известен способ защиты графита от окисления путем подбора фосфатных импрегнатов, ингибирующих окисление графита. Использование с этой целью ультрафосфатов различных металлов существенно повышает температуру эксплуатации графитовых изделий (600 С).Недостатком этого способа является низкая проникающая способность ультрафосфатных импрегнатов в тонкие поры угле- графитового блока, что значительно сокращает срок его службы, Получение пропиточных растворов для увеличения пронипроцессе их эксплуатации, Цепь изобретения - увеличение стойкости к окислению, сокращение расхода фосфата натрия и улуч шение условий труда. Сущность способа заключается в том, что электроды пропитывают водным раствором полифосфата натрия со средней степенью полимеризации 4-6 с концентрацией 18 20 мас,0 и малеиновой кислоты с концентрацией 0.05 - 0,1 мас,% при 90 в 1 С, Предложенный способ позволяет в 3 раза по сравнению с прототипом повысить стойкость к окислению, в 3 раза снизить расход фосфата натрия и в 3 раза снизить температуру пропитки. 2 табл,кающей способности невозможно из-за низкой растворимости ультрафосфатов.Известен способ пропитки графита различными фосфатами (алюмофосфатами, диэтилортофосфатами цинка и алюминия, полиметилфенилсилоксан с фосфорсодержащим отвердителем).Недостатком этого способа является сложность конструкционного оформления, так как пропитка ведется в автоклаве под давлением.Наиболее близким к изобретению является способ. защиты угольных и графитовых электродов от окисления путем пропитки безводными расплавленными метафосфатами натрия следующего состава, 0: йаРОз 55-55; НРОз 35 - 45, Продолжительность пропитки 0,5 ч при пониженном давлении, 100-200 мм рт,ст, и температуре 250-350 С.5 10 15 20 25 ЗО Недостатками указанного способа является низкая устойчивость углеграфитовыхблоков к окисленио, высокая температурапропитки, необходимость создания пониженного давления, и в связи с этим неудовлетворительные условия труда из-засильного Газовыделения (Р 205), высокийрасход фосфзтных солей.Цель изобретения - увеличение стойкости к окислению углеграфитовых блоков, сокращение расхода фасфатных солей иулучшение условий труда,Поставленная цель достигается тем, чтозащита уГОльных и Графитовых эл 8 ктродовот окисления ведется путем пропитки ихВодным растворОм пОлифосфзтз натрияконцентрацией 18-20 мас.% со степеньюполимеризации 4-6 и поверхностно-активным веществом - малеиновой кислотой,Взятом в количестве 0,05 - 0,1 мас.% раствора при 90 - 100 ОС,Полифосфат натрия представляет собой прозрачное стеклообразное вещество,растворимое в воде. Используется в качестве флотореагента В текстильной промышленности, связующего в приготовленииторкрет-масс,молекулы полифосфата натрия имеютлинейную структуру, причем Возможно получение цепочек с различной степенью полимеризации от 2 до ЗЗО, Молекулымегафосфатов натрия или калия (пс прототипу) в отличие от линейных полифосфатовОбраз",ют циклы.Тзко 8 различие вещ 8 ств в сГроении (Впредлагаемом и известном способах защиты) существенно и нз пропРточныесвойства расплава и раствора; линейны 8 цепочки полифосфзтз нзтриЯ Обладают большей проникающей способностью В порыУГЛЕГРЗфИГОВЫХ ОЛОКРВ,Степень полимеризации молекул полифосфзтз нзтриЯ 4 - 6 ЯвлЯетсЯ Оптимальнойс тОчки зрения подвижности анионов. Ееувеличение приводит к уменьшению проникзющсй способности раствооз,Полифосфат натрия хорошо рз.".творяется в воде. С увеличением содержанРи вещества в растворе до определеннойконцентрации (20 мас,%) растет его Вязкость. следовательно падает п роникающаяспособность, С целью увеличения подвижности анионов при сохранении их высокойконцентрации, необходимой для поддержаНИЯ УДОВЛЕТВОРИТЕЛЬНОЙ СТ 8 ПЕНИ Г:РОПИТКИуглегрзфита (поивес 14-18 мас,%), в расТВОР ВВОДЯТ ПОВЕРУНОСТНО-ЗКТИВНОЕ ВЕЩЕство - малеиновую кислоту,Мзлеиновзя кислота представляет собой кристаллическое вещество белого цвета, хорошо растворимое в воде, Известно применение ее в качестве поверхностно-активного вещества, Как и все вещества такого типа малеиновая кислота вводится в количестве до 1 мас.%, так как более высокое ее содержание приводит к разрушению полимерной структуры молекул полифосфата и снижению защитных свойств пропитываемого углеграфита,В предлагаемом способе по сравнению с известным пропитку ведут при более низкой температуре 90 - 100 С (у прототипа при 250-350 С). Сохраняется довольно высокая степень пропитки (14 мас,%), отсутствует газовыделение раствора, т,е. не выделяется Р 205, что в свою очередь приводит к улучшению условий труда, Кроме того, снижается расход электроэнергии.Преимущества предлагаемого способа защиты углеграфита от окисления пропиткой водным раствором полифосфата натрия основываются на эффекте более оптимального заполнения пор при меньшем расходе компонентов и более низкой температуре, несмотря на некоторое снижение степени пропитки (от 18 до 14 мас,%): линейные цепи полифосфата глубого проникают в каналы пор(в отличие от метафосфатов, которые концентрируются только на поверхности), что ведет к увеличению устойчивости к окислению. П р и м е р 1, Раствор готовят следующим образом, Смесь 20 г (20%) порошка полифосфата натрия и 0,1 г (0,1 мзс,%) порошка мзлеиновой кислоты растворяют в 79,9 г(79,9 мас %) воды путем механического пере ешР 1 вания в течечие ЗО мин до получения прозрачного раствора,Образцы графитизированных электродов размером 10 х 10 х 40 мм взвешивают с точностью до 0,01 г, погружают в керамические тигли объемом 250 мл, наполненные раствором, и закрывают крышками. Тигли помещают в сушильный шкаф, нагретый до 100 С и выдерживают их в течение 48 ч, По истечении этого времени образцы вынимаот из тиглей, поверхность осторожно промакивают фильтровальной бумагой, подсушивают в сушильном шкафу в течении ЗО мин., После охлаждения образцы взвешивают и по разности их первоначального и конечного веса Определяет степень пропитки (привес массы),устойчивость к окислению определяется количеством часов, которые образцы выдерживаютдо появления первых признаков разрушения(трещины, рассыпание, появление пятен) при обжиге их в печи при 700 С в воздушной среде.1699909 Остальные эксперименты приведены втабл,1 и 2. Из приведенных в табл.1 и 2 данных видно, что в пределагаемом способе по 5 сравнению с известным устойчивость угле- графитовых блоков к окислению в три раза выше, расход фосфатных солей ниже в три раза, значительно улучшаются, условия труда в связи с понижением температуры про питки в три раза. аблица т Расход сухих компонентов, мас,г Привес массы углеграфитовых блоков после пропитки (степень пропитки) мас.т Условия тру ра наличие газовыделения) Степень полинеризации полифосфата натрия Устойчивость к скисленив количествочасов, которые об=разцы выдерживаютдб появления первыхпризнаков оазруаений гри 700 С, ч Температуопролитии Полифосфат Иалеиновая натрия кислота " редла гаемый 007 О,О 5 о,о 5 о,т 0, 0 тс о,а 3 о,г 40 гоо гоо гго гоо 30 50 4-6 4-6 4-6 тг тз 4-6 4-6 4-6 4 6 2-3 200а40 0 Небол газов-9 естный спо Нт 0 зоо Вы е газо- тние выде т 9,0 фто 0 20,0 то,о т.о гт,о тоа т 9,о 20,0 го,о 20,0пособтоо95тоо9090тоотаотоотоотоотоотго Формула изобретения Способ защиты угольных и графитовых электродов от окисления путем пропитки их фосфатом натрия при нагревании, о т л и ч а ющ и й с я тем, что с целью увеличения стойкости к окислению, сокращения расхода фосфата натрия и улучшения условий труда, в качестве фосфата натрия используют полифосфат натрия со средней степенью полимеризации 4 - 6 и обработку ведут водным раствором полифосфата натрия с концентрацией 18 - 20 мас. и малеиновой кислоты с коцентрацией 0,05 - 0,1 мас. при 90-100 оС.1699909 Таблица 2 Особенности способа пропитки и свойства материала после пропиткиПоказатели по и име известному предлагаемому Расход компонентов для получения пропиточного раствора, мас. : полифосфат натрия вода фосфорная кислота метафосфат натрия Температура и ропитки, С Давление, мм рт. ст,Продолжительность пропитки,ч Привес углеграфитовых блоков, мас.180-2000,05- 0,1 35-45 55-65 250 - 250 100 - 200 Атмосферное 0,5 Составитель М.ГруздеваТехред М.Моргентал Корректор М,Шароши Редактор Н.Гунько Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 4436 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5