Спосіб захисту катодних блоків з змочують покриттям на основі диборида титану при випалюванні електролізера

 

Винахід відноситься до галузі кольорової металургії, зокрема до електролітичного виробництва алюмінію, де завдання створення і збереження смачиваемого алюмінієм покриття подини (катода) вважається дуже важливою для діючої технології електролізу і необхідної для перспективних конструкцій електролізерів з дренованим подиной.

Технологія випалу алюмінієвого електролізера передбачає його попередній розігрів до температур, близьких до експлуатаційних. Ця операція часто здійснюється кількома способами: перший газопламенний випал з допомогою пальників, другий електричний випал допомогою пропускання струму через аноди, коксову крупку і катод. При використанні газополум'яного випалу дію газоподібних окислювачів (кисень, вуглекислий газ) на покриття з диборида титану, призводить до його окислення, наслідком чого є відсутність ефекту змочування алюмінієм катодного блоку при експлуатації. При використанні електричного випалу, крім дії окислювачів, присутні локальні ділянки перегріву катодних блоків, що призводить до ще більш сильного вигорання покриття в цих місцях.

Відомий спосіб захисту смачиваемого диборид�ells // W.O. Patent N 98/17843. April, 30, 1998). Запропоновано створення тимчасових захисних шарів, що складаються з одного або декількох шарів алюмінієвої фольги або з металізованого шару з порошками Al, Ni, Fe, Ti, та ін. або борсодержащего розчину, формує скло, або з полімеру або з розчину, що містить фосфати алюмінію, а також всілякі комбінації перерахованих матеріалів. Недоліком відомого винаходу є те, що захисні властивості пропонованих матеріалів в способі при газополум'яному випалюванні електролізера не відповідають завданню збереження покриття: компоненти покриття окислюються, хімічний склад його змінюється, і якість істотно знижується аж до повної деградації технологічних властивостей покриття.

Найбільш близьким по технічній сутності і досягається результату до заявляється, є спосіб захисту смачиваемого покриття подини при випаленні і пуску алюмінієвого електролізера (патент РФ №2284373, опублікований 27.09.2006 р.) Спосіб включає використання тимчасових газоплотних захисних шарів з листового матеріалу, що зберігає властивості газощільність у всьому інтервалі температур випалу, з температурою плавлення вище максимальної температури випалу, наклеєного на покриття з помощ електролітом.

Недоліком даного способу є висока трудомісткість і вартість виготовлення газопроникного шару при використанні в якості матеріалу сталі, а також збереження його від механічних пошкоджень при проведенні операцій по підготовці електролізера до випалу при використанні в якості матеріалу скла.

Завданням винаходу є спрощення та зниження вартості нанесення захисного шару на катодні блоки алюмінієвого електролізера з підвищенням ізоляційних властивостей захисного шару в період випалу і пуску електролізера.

Технічний результат при використанні запропонованого винаходу полягає в підвищенні захисних властивостей смачиваемого покриття за рахунок підвищеної стійкості захисного шару в локальних ділянках перегріву подини при випалюванні алюмінієвого електролізера при використанні менш дорогих матеріалів.

Поставлена задача вирішується тим, що в способі захисту смачиваемого покриття на основі диборида титану на катодних блоках алюмінієвого електролізера від окислення при випаленні і пуску алюмінієвого електролізера шляхом нанесення захисного шару, зберігає захисні властивості в усьому інтервалі температур випалу електролізера, з температуро�мним розплавом електроліту Na3AlF6·Al2O3в якості захисного шару використовують покриття на основі водного лужного розчину силікатів натрію Na2O(SiO2)n або калію K2O(SiO2) і термічно стійкого компонента або покриття на основі водного лужного розчину силікатів натрію Na2O(SiO2)n або калію K2O(SiO2).

Заявляється спосіб доповнюють залежні пункти, спрямовані на досягнення зазначеного технічного результату.

Покриття може змінюватися в наступних пропорціях: від 30 до 100%((Na2O(SiO2)n або калію K2O(SiO2)) і від 30% до 70% термічно стійкого компонента.

Для підвищення захисних властивостей, при випалюванні подини електролізера газополуменевим способом, в розчин додається термічно стійкий матеріал, наприклад глинозем (Al2O3).

При виконанні електричного випалу в розчин силікатів натрію Na2O(SiO2)n або калію K2O(SiO2) додається термічно стійкий матеріал - вуглецева пил, що забезпечує зниження фактичного опору захисного шару, що є не маловажним при даному способі випалу, а також забезпечує підвищену стійкість захисного шару в локальних ділянках перегріву подини при випаленні.

Отриманий захисний шар в процес�ктролита без підключення електролізера до струмового навантаження, що надалі не створює перешкоди проходженню струму через катодні блоки електролізера.

Для перевірки і порівняльних випробувань ефективності захисту в ідентичних умовах був апробований ряд варіантів нанесення захисних покриттів на зразки. На вуглеграфітові циліндричні зразки розміром 50×100 з змочують покриттям на основі диборида титану наносили захисне покриття товщиною 2-3 мм і просушували при кімнатній температурі. Дані зразки поміщали в муфельну піч і моделювали процес випалу шляхом нагрівання протягом 48 годин до температури 950 градусів, окислювачем у цьому процесі був повітря. Ефективність захисту покриття перевіряли шляхом рентгенофазового аналізу смачиваемого покриття на основі диборида титану, шляхом перевірки зразків на змочуваність при електролізі, а також візуально, на предмет відсутності фарбування поверхні характерний жовто-коричневий колір. У таблиці наведено склади захисних шарів та якісні результати рентгенофазового аналізу, а також візуального контролю покриття після випалу. Газова середовище у всіх прикладах - окислювальна (повітря).

Т�lspan="1">ВипробуванняРезультат
1Na2O(SiO2) - 100%Газопламенний випал 48 годинЦілісність покриття збереглася, окислення покриття TiB2не зафіксовано
2Na2O(SiO2) - 50%, графітовий пил - 50%Газопламенний випал 48 годин, 24 години в кріоліт-глиноземному розплавіЦілісність покриття збереглася, окислення покриття TiB2не зафіксовано
3Na2O(SiO2) - 30%, шамотна крупка - 70%Газопламенний випал 48 годинЦілісність покриття порушене, зафіксовано часткове окислення покриття TiB2

Пропонований спосіб випробуваний на промислових електролізерах на яких використовувалися катодні блоки з змочують покриттям з диборида титану. Результати роботи електролізерів після пуску підтверджують відсутність деградації смачиваемого покриття подини і, отже, про ефективність пропон�х алюмінієвого електролізера від окислення при випаленні і пуску алюмінієвого електролізера, включає нанесення на смачиваемое покриття захисного шару, зберігає захисні властивості в усьому інтервалі температур випалу електролізера, температура плавлення якого вище максимальної температури випалу, і яка розчиняється при взаємодії з кріоліт-глиноземним розплавом електроліту Na3AlF6·Al2O3, відрізняється тим, що в якості захисного шару наносять шар на основі водного лужного розчину силікатів натрію Na2O(SiO2)n або калію K2O(SiO2) і термічно стійкого компонента або шар на основі водного лужного розчину силікатів натрію Na2O(SiO2)n або калію K2O(SiO2).

2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що водний лужний розчин застосовують у таких пропорціях від 30 до 100% Na2O(SiO2)n або калію K2O(SiO2) і від 30% до 70% термічно стійкого компонента.

3. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що у водний лужний розчин додають в якості термічно стійкого компонента вуглецевий пил.

4. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що у водний лужний розчин додають в якості термічно стійкого компонента глинозем Al2O3.



 

Схожі патенти:

Складовою напруговідвідний стрижень

Винахід відноситься до електролізера в серії електролізерів для отримання алюмінію і складеному токоотводящему катодному стрижня електролізера. Електролізер містить кожух і вогнетривку футеровку, утворюють робочу порожнину для розміщення високотемпературних розплавів кріоліту і алюмінію, електропровідний катод з безлічі катодних блоків, що утворюють основу робочої порожнини, анод, підвішений всередині електролізера і знаходиться в контакті з високотемпературними розплавами в робочій порожнині, напруговідвідний стрижень, поміщений усередині пазів, виконаних в катодному блоці катода, безпосередньо не контактує з розплавами в робочій порожнині, і розміщену зовні кожуха електричну ошиновку. Напруговідвідний стрижень містить електрично з'єднаний з шинування перший провідник, зовнішня поверхня якого електрично контактує з катодним блоком, і другий провідник з меншим електричним опором, ніж у першого провідника, механічно і хімічно пов'язаний з зовнішньою поверхнею першого провідника в каналі або в пазу, зробленому в зовнішній поверхні цього провідника, і утворює частину однієї зовнішньої поверхні першого провідника. Забезпе

Спосіб створення смачиваемого покриття вуглецевої подини алюмінієвого електролізера

Винахід відноситься до способу створення смачиваемого покриття вуглецевої подини алюмінієвого електролізера

Спосіб визначення концентрації глинозему в кріоліт-глиноземному розплаві

Винахід відноситься до способу визначення концентрації глинозему в кріоліт-глиноземному розплаві при електролітичному виробництві алюмінію

Спосіб електролізу розплавлених солей з кисневмісних добавками з використанням інертного анода

Винахід відноситься до способам отримання металів, зокрема, алюмінію або сплавів електролізом розплавлених солей з кисневмісних добавками з використанням металевого і оксидно-металевого керметного інертного анода

Електролізер для виробництва алюмінію

Винахід відноситься до галузі кольорової металургії, до електролітичного отримання алюмінію

Відновлювальний електролізер з високою енергоефективністю на 400 ка

Винахід відноситься до конструкції потужного алюмінієвого електролізера на 400 кА

Пальниковий пристрій алюмінієвого електролізера з інтенсивним змішуванням компонентів

Винахід відноситься до кольорової металургії, а саме до електролітичного отримання алюмінію, і призначене для спалювання анодних газів в пальникових пристроях електролізерів з самообжигающимся анодом

Спосіб електролітичного виробництва алюмінію

Винахід відноситься до способу електролітичного виробництва алюмінію з глиноземсодержащего фторидного розплаву

Спосіб виробництва металів з керамічним анодом

Винахід відноситься до галузі кольорової металургії і може бути використане для одержання металів електролізом розплавлених електролітів з інертними анодами, зокрема для електролітичного виробництва алюмінію з глиноземсодержащего фторидного розплаву в електролізері з анодом, що складається з оксидного проводить керамічного матеріалу на основі діоксиду олова, що має структуру типу рутилу

Пристрій і спосіб виливання металу

Винахід відноситься до пристрою і способу виливання розплавленого металу з-під шару розплавленого електроліту, менш щільний, ніж метал
Up!