Катодное устройство электролизера для получения алюминия

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ ЯОРЕСПУБЛИК (19) 11)М 51) С 25 С 3/06 А ЗОБР Н ЕЛЬСТВУ 21) 22) 46) 72) Р 29Е.Н.Максютов Д(71) Крас инст (53) (56) 9 86 на Трудовог итехнически 88.8)идетельство СССР3/06, 1979.етельство СССР3/06, 1977. Р 638 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРпО делАм изОБРетений и ОчяРытий ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВ 3464327/22-0207.07.8207.08,84. Бюл.Б.П.Домрачев,(54) (57) КАТОДНОЕ УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЯ, включаюцее подовую и бортовую футеровкииэ блоков с подовой массой в швах между блоками, трубки для подачи углеводородов, расположенные в бортовойфутеровке, о т л и ч а ю ш е е с ятем, что, с целью увеличения срокаслужбы электролизера за счет повышения степени уплотнения подовой массы,в швах подины дополнительно расположена сетка.из стержней, выполненныхиэ легкоплавкого материала, причемстержни сетки состыкованы с трубка-.ми для подачи углеводородов .Изобретение относится к цветнойметаллургии, в частности к электролитическому способу получения алюми.ния, и может быть использовано в литейном к формовочном производстведля создания полостей для отливок.Известно катодное устройство электролкзера для получения алюминия вспособе уменьшения пористости футеровки алюминиевого электролизера,включающее подовую к бортовую футеровки кэ блоков с подовой массой вшвах между блоками, трубки для подачи углеводородов, расположенные в бортовой футеровке 1).Недостатком известного катодного 15устройства является не достаточно высокий срок его службы, обусловленныйнизкой степенью уплотнения подовоймассы,Наиболее близким по техническойсущности и,достигаемому результатук предлагаемому является катодноеустройство в способе уплотнения угольной футеровки алюминиевого электролизера, включающее подовую и бортовую футеровки иэ блоков с подовой массой в швах между блоками, трубки дляподачи углеводородов., расположенныев бортовой футеровке Г 2).Сйнако стенки трубок между отверстиями препятствуют равномерному уплотнению швов пироуглеродом. При набойке в трубки через отверстия могут попадать кусочки массы и забивать каналы трубок, затрудняя подачу углеводородов. Ограниченность пло-З 5щади отверстий в трубках приводит кповышению давления в системе и соотВетствующему снижению скоростиподачи углеводородов, Неравномерность распределения дироуглерода в 40объеме поцовой массы приводит к снижению степени уплотнения швов вцелом и, следовательно, катодноеустройство имеет не достаточно высокий срок службы, 45 Целью изобретения является увеличение срока службы электролизера засчет повышения степени уплотнени яподовой массы,50Поставленная цель достигается тем,что в катодном устройстве электролизера для получения алюминия, включающем поЛовую к бортовую футеровккиз блоков с подовой массой в швах,между блоками, трубки для подачи углеводородоь расположенные в бортовой футеровке, в швах подины дополнительно расположена сетка кз стрежней, выполненных из легкоплавкогоматериала, причем стержни сетки состыкованы с трубкамк для подачи Углеводородов.Полное освобождение стенок каналов прк расплавлении легкоплавкогоматериала позволяет многократно уве личить начальную суммарную площадьсечения для прохождения газа илипарообразных углеводородов, При этом снижается давление в системе и появляется возможность увеличить расход подаваемых для уплотнения углеводородов, если это необходимо. Благодаря равномерному распределениюфильтрующих по порам углеводородоввозрастает степень уплотнения, таккак при одинаковой скорости реакциипиролиза увеличивается площадь внутренней поверхности, на которой выделяется пироуглерод,На фиг. 1 дано. расположение стержней в межблочных швах подины нафиг, 2 - межблочный шов, продольныйразрез; на фиг, 3 - схема расположения стержней в набивной подине.Катодное устройство алюминиевого.электролизера состоит из подовых 1к бортовых 2 катодных блоков, центральных 3 и периферийных 4 межблочных швов, а также шпоночных пазов 5бортовых блоков 2, наполняемых подовой массой, трубок б для подачи углеводородов, стержней 7 из легкоплавкого материала, кирпичного цоколя 8,подушки из подовой массы 9. Катодный кожух на чертеже не показан.устройство работает следующим образом.Во время обжига стержни 7 из легкоплавкого материала расплавляютсяи впитываются в поры подовой массыцентральных 3 и периферийных 4 межблочных швов илк испаряются в зависимости от температуры кипения материала стержней. При температуре поверхности подины 750 С начинается подача углеводородов через трубки б,расположенные в шпоночных пазах 5бортовых блоков 2. Пиролиз углеводородов в объеме подовой массы, набитой в центральные 3 и периферийные4 межблочные пазы, при 750-1000 Сприводит к заполнению пор и трещинпиролктическим углеродом и уплотнениюподины.П. р и м е р 1. Приготавливают 3комбинированных образца из подовоймассы и катодных блоков одинаковыхразмеров - высота 140 мм, длина150 мм, общая толщина 120 мм, втом числе слоя подовой массы, набитой между вертикально расположенными пластинами из подовых блоков40 мм. На расстоянии 40 мм от верхаобразцов в один кз них закладываюттрубку наружным диаметром 10 мм,заваренную с одного конца с двумя отверстиями диаметром 3 мм на расстоянии друг от друга 40 мм, обращенными вверх. В два других образцазакладывают на той же высоте полиэтиленовые стержни диаметром б мм, состыкованные внутри образца с трубками для подачи углеводородовВсетри образца обжигают в одинаковыхусловиях при конечной температуре800 ОС и взвешивают. Затем проводятуплотнение образцов пиролитическимуглеродом путем подачи пропана с расходом 200 см /мин при 960 С. 5Время уплотнения образца 1 с периферированной трубкой составляет40 мин, опыт прекращают из-за быстрого роста давления, что являетсяпризнаком блокирования пор. Конечное давление равно 0,5 бар. Количество пироуглерода, выделившегося впорах, составляет 0,3 мас.Ъ образца.Один из образцов с каналом, образованным после расплавления стержня 2уполтняет также в течение 40 мин,при тех же условиях.Увеличение массы образца составляет 0,5,Другой такой же образец 3 уплотняется до одинакового конечного давления опыта с образцом с трубкой0,5 бар. Время уплоТнения составляет 2 ч, а масса выделившегося в порах пироуглерода 1,2 мас.Ъ образца.На продольных разрезах образцов 25по центральной оси видно, что уплотнение образцов со стержнями равномерное, тогда как степень уплотнения массы образца с трубкой наудалении от отверстий значительноменьше, чем в зонах, прилегающих котверстиям.Таким образом, степень уплотнения образцов с каналами, образованными после расплавления стержней,при равном времени уплотнения в1,66 раз, а при равном конечном давлении в 4 раза больше, чем у образца с перфорированной трубкой.П р и ме р 2. Образцы, приготовленные, как это описано в примере 1, подвергнуты испытанию в качестве катодов в электролизной ячейке с криолитглиноземным расплавомв течение 5 ч при 980 С и плотностипостоянного тока 0,7 Л/см . Глубина 452пропитки расплавленным электролитомобразца 2 не более 3 мм, а содержа -ние электролита в образце 0,13 мас.Ъглубина пропитки образца 3 не более2 мм, содержание электролита 0,1 5 цГлубина пропитки образца 1, уплот ненного через трубку с отверстиями в местах с меньшей степенью уплотнения между отверстиями, составляет 10 мм, а содержание впитавшегося в поры электролита 1,0.Экспериментальные данные приведены в табл 1 и 2,Таблица 1 ьес.Ъ 40 40 120 0,5 0,1 0,5 О5 Таблиц бразе ина пропит- Содержаниемм электролитамас.Ъ ки 1,0,13 Таким образом, эйфектилотнения подовой массы чепосле расплавления полиэтстержней выше, чем черезв трубках.Применение стержней икого материала, по даннымных исследований, дает воповысить степень уплотнеМассы в швах подины в 1,степень пропитки расплавв 5-10 раз. вность упрез полостииленовыхотверстия легкоплавлабораторзможностьия подовой6-4 раза,м уменьшить е изобрете объектом службы эле на заводе тыс. т алю ть экономиьзован базовы ь срок года и ью 100 получ Испо нению с увеличи на 0,25 тельнос позволи руб. ия по срав. озволяет тролизера роизводииния в год в 221 тыс.едак Корректор И,Эрдей Зак Подписное лиал ЛПП"Патентф, г. Ужгород, ул. Проектн 5729/21 Тираж 633ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, РПушская наб., д, 4/