Подина алюминиевого электролизера

СОЮЗ СОВЕТСМИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСЯ ИХРЕСПУБЛИН 119) (11) А 1(54) (57) ПОРА,ДИНА АЛЮИИНИЕВО включающая у ные швы, о т тем, что, с а службы элек ия сортности счет улучшен нс швов, межб з двух слоевТРО ольные и и межблоч и ч аяс величения еров и повмого металл ества межб троли- получа срок ышен ия калочные - нижчнь ыполнены 2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРГ 10 ДЕЛА 14 ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИИ(56) Авторское свидетельство СССРВ 865991, кл. С 25 С Э/08, опублик. 1981,го из подовой массы и верхнего защитного, выступающего над угольными блоками и обладающего адгезией к ним, при этом высота защитного слоя в межблочном шве составляет от 0,025 до 0,04 высоты угольного блоа, ширина выступающей над угольными блоками части защитного слоя составляет 1,25-1,75 ширины межблочного шва, а высота выступающей части защитного слоя - 0,013-0,025 высоты угольного блока, причем большей высоте защитного слоя в межблочном шве соответствует меньшая ширина его выступающей части и наоборот,с2, Подина по п.1, о т л и ч а ю - ф щ а я с я тем, что верхний защитный фф 1 слой выполнен из смеси жидкого стек- фф ф ла, ортофосорной кислоты и тонкодисперсного графитового порошка.1 12Изобретение относится к производству алюминия электролизом расплазов и может быть использовано прикапитальном ремонте алюминиевыхэлектролизеров,Цель изобретения - увеличениесрока службы электролизеров и повышение сортности получаемого металлаза счет улучшения качества межблочцых швов.Сущность изобретения заключаетсяв том, что в подине алюминиевогоэлектролизера, включающей угольныеблоки и межблочные швы последние выполнены из двух слоев - нижнего изподовой массы и верхнего - защитного, выступающего цац угольными блоками и обладающего адгезией к ним,выполненного, например, из смеси жидкого стекла, ортоорсфорной кислотыи тонкодисперсцого графитового порошка, при этом высота защитногослоя в межблочном шве составляет0,025-0,04 высоты угольного блока,ширина выступаюцей над угольнымиблоками части защитного слоя составляет 1,25-1,75 ширины межблочногошва, а высота выступающей части заСитного слоя - 0,013-0,025 высотыугольного блока, причем большей высоте защитного слоя в межблочномшве соответствует меньшая ширинаего выступающей части и наоборот.На чертеже показана часть предлагаемой подины алюминиевого электролизера, где 1 - угольные блоки, 2 -межблочный шов из подовой массы и3 - защитный слой.После покрытия межблочного шва 2защитным слоем 3 материал защитногослоя проникает в поры поверхностныхслоев угольных блоков 1 и межблочных швов. В процессе сушки и обжигаподицы происходит твердение материала защитного слоя, что обеспечиваетпрочное сцепление затвердевшего заСитного слоя с угольными блоками ипредотвращает межблочные швы от выгорация и вьдавлнвания. Выделениелетучих составляющих подовой массышвов, увеличивая объем межблочногошва, значительно уплотняет вертикальную границу блок-шов. Вьделяюшиесяв угольной массе швов газы фильтруются через подоные блоки.При стандартной вь 1 соте подовыхблоков 400 мм ширина шва между нимисоставляет 40 мм При высоте заСит 58878 2 5 0 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ного слоя в межблочном шве (без выступающей части защитного слоя) менее 10 мм прочность сцепления защитного слоя со стенками блоков из-за малой площади контакта недостаточна. Расширение подовой массы шва при обжиге приводит к вьдавливанию защит- ного слоя за пределы шва. С увеличением высоты защитного слоя в межблочном шве более 15 мм, вследствие относительно низкой электропроводности связующего защитного слоя, существенно возрастает падение напряжения в межблочном шве, например от б 6,5 мВ при высоте защитного слоя до 15 мм до 9-9,5 мВ при высоте слоя 20 мм (для каждого межблочного шва), что в целом составляет около 107. от общего падения напряжения в подине электролизера (350-400 мВ), Это существенно увеличивает электрические потери электролизера при обжиге, Оптимальные пределы высоты защитного слоя в межблочном шве составляют 0,025 (10:400 мм)-0,04 (15:400 мм) от высоты подовых блоков.Наличие выступающей части защитного слоя над угольными блоками с Вполным перекрь 1 тнем выступающей частью всей ширины межблочного шва предохраняет вертикальную границу блок-защитное покрытие от проникновения в нее расплавапуске электролизера по местам случайных неплотностей на этой границе, а также дополнительно усиливает прочность сцепления защитного слоя с угольными блоками за счет увеличения площади их соприкосновения. Выполнение выступаюСей части защитного слоя шириной менее 50 мм, т.е. с перекрытием шва на 5 мм с каждой стороны при ширине шва 40 мм (40+5+5=50 мм),приводит к неполному перекрытию межблочного шва защитным слоем при его затвердевации, что обнажает отдельные участки границы блок - защитный слой. Выполнение выступающей части защитного слоя шириной более 70 мм, т.е, с перекрытием шва на 5 мм с каждой стороны, нецелесообразно, поскольку возрастает экранирование подины ,электролизера защитным слоем (имеющим низкую электропроводность) и нарушается токораспределение в подице. При ширине защитного слоя, равной 70 мм, доля поверхности подины, покрытой защитным слоем, от общей3 1258ее площади в плане анода составляетоколо 1 бй, т.е. Неравномерность токораспределения в подине составляет также около 1 бЕ, что допускается приспособе обжига поднны., При этих параметрах ширины выступающей частизащитного слоя пределы отношения еек ширине межблочного шва составляют1,25 (50;40 ми)-1,75 (70:40 мм).Высота выступающей части защитно Ого слоя, с точки зрения ее механической прочности, определяется шириноймежблочного шва, которая, в свою очередь, на практике определяетсявысотой подового, блока. При известных 15значениях высоты подового блока(400 мм) и соответствующей ширинымежблочного шва (40 им), выполнениевыступающей части защитного слоя высотой менее 5 мм снижает его меха оническую прочность, что приводит кего разрушению (образованию в выступающей части защитного слоя множества продольных трещин из-за неравенства удерживающих сил в .сил сцепления 25защитного слоя угольными блоками -и сил объемной усадки при его твердении). Выполнение выступающей части защитного слоя высотой более10 мм создает сложности в фориирова- ЗОнии выступающей части защитного слоя(в частности, сохранения необходивых пределов ширины слоя - слой растекается) и наряду с этим не влияет на прочность защитного слоя. Отсюда пределы отношения высоты выступающей части защитного слоя к высоте угольного блока составляют0,013 (5:400 мм)-0025 (10;400 мм) .При выполнении защитного слоя в межблочном шве максимальной высоты(предел 0,04) ширину его выступающей части выполняют минимальной(предел 1,25), так как при этом обеспечивается достаточное сцепление защитного слоя с боковыми гранями подовых блоков, исключающее его выдавливание при расширении подовой массы шва, При уменьшении высоты защитного слоя в межблочном шве необходимо увеличить ширину его выступающей части для увеличения силы сцепления защитного слоя с поверхностью блоков,0 и ы т 7. Отношение высоты выступающей части защитного слоя к высоте подового блока 0,005.Защитный слой подвергают естест венной. сушке в течение 24 ч, послечего образцы обжигают открытым пламенем с помощью форсункц в течение 1 ч. Температура обжига 850-900 С. Прочность соединения защитного слоя с подовыми блохами. мозно существенно увеличить, выполнив в боковых стенках блоков в зоне контак 878 4та их с защитным слоем небольшиеуглубления.В лабораторных условиях два образ"ца .угольных блоков устанавливаютв металлическую матрицу. Расстояние(ширина шва) между образцами 40 мм,высота блоков 300 мм. Межблочныйшов заполняют разогретой подовоймассой, которую уплотняют пневматической трамбовкой при давлении5,5 атм.Защитный слой выполнен из смеси:603 жидкого стекла, 107. ортофосфорной кислоты (для увеличения адгеэионной способности защитного слОЯ)и 307 тонкодисперсного графитовогопорошка (для увеличения электропроводности слоя).Параметры опытов следующие.О и ы т 1. Обжиг межблочного швабез защитного слоя,О и ы т 2. Обжиг межблочного шва сзащитным слоем при Отношении высотызащитного слоя в межблочном шве (безвыступающей части защитного слоя)к высоте подовых блоков, равном0,02. Ширина выступающей части защитного слоя составляет 1,75 ширины межблочного. шва, а высота ее - 0,013высоты подового блока.О п ы т 3Отношение высоты защитного слоя в межблочном шве к высотеподовых блоков 0,025. Предел ширинывыступающей части защитного слоя1,75, предел высоты выступающей части слоя 0,013,0 п ы т 4. Предел высоты защитного слоя в межблочном шве 0,04, Предел ширины выступающей части защитного слоя 1,25, предел высоты выступающей части слоя 0,013О и ы т 5. Предел высоты защитного слоя в межблочном шве 0,05, предел ширины выступающей части защитного слоя 1,25, предел высоты выстудающей части слоя 0,013. О и ы т 6. Отношение ширины выступающей части защитного слоя к ширине межблочного шва 1,15.12Об э 44 ективности защитного слоя судят по высоте поднятия шва после обжига относительно блоков, трещинообразованию защитного слоя после сушки и обжига, силе сцепления защитного слоя с материалом блоков и шва, состоянию вертикальной границы блок-шов (определяют по продольному сечению разрезанных образцов), падению напряжения в шве (пропусканием тока плотностью 0,6 А(см ).В опыте 1 шов после обжига подай- мается на 7 мм относительно блоков, граница блок-шов ярко выражена,что свидетельствует о слабом сцеплении блоков со швом, В опыте 2 защитный слой выдавлен расширением подовой массы шва при обжиге, шов поднимается относительно блоков на 4 мм, В опыте 3 защитный слой не разрушен. Поднятия шва после обжига не наблюдается. Граница между швом и блоками едва просматривается, что свнде" тельствует о прочном сцеплении шва с блоками. Падение напряжения в шве 4 мВ. В опыте 4 защитный слой не разрушен, поднятия шва нет граница блок-шов не просматривается, падение напряжения в шве б мВ. В опыте 5 защитный слой не разрушен. Поднятия Состояниевертикальнойграницыблок-шов Опыт цепление ащитного слоя с блоаю аде ниеапряшве,а 7 ммт носительо блоков Граница ярко выражена Слабое Граница ярвыражена На Прочное Граница едвпросматривется 3 е Не просматрива"ется очное т очное осматри т е вае ысота под- Трещиноятия шва образование 58878шва нет. Граница блок-шов не просматривается. Однако падение напряжения в шве возрастает до 9 мВ. В опыте 6 поверхность межблочного шва после обжига частично обнажена. Шов выдавлен на 3 мм, а его поверхностьсильно окислена, В опыте 7 выступающая часть эащитного слоя разрушена,образуются продольные трещины в заб щитном слое, при этом шов выдавливается на 3 мм.Результаты испытаний обжига иежблочных швов подины с защитным слоем сведены в таблицу.35 Испытания обжига межблочных швовс эацитныи слоем на 30-ти промышленных электролизерах дали положительные результаты: разрушения за щитного слоя и выдавливания швов относительно подины электролиэеров после обжига не происходило,Предлагаемое устройство подины 25 алюминиевого электролизера после капитального ремонта позволит существенно приблизить его срок службы до срока электролизеров, пущенных с формовкой нового анода, и улуч" зц шить качество получаемого алюминия.1258878 Продолжение таблицы Граница ярковыражена Слабое Граница ярковыражена Обра- СлабоезоваНа 3 мм ние в защитном слое Составитель Н.ЧерныхТехред Л.Сердюкова Корректор С,Черни Редактор А.Коэориэ Заказ 5090/27 Тираж 615 ВНИИ 11 И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, ж, Рауаская наб., д.415