RU2037564C1 - Refractory insulating material for cathode rod thickening - Google Patents
Refractory insulating material for cathode rod thickening Download PDFInfo
- Publication number
- RU2037564C1 RU2037564C1 SU4949269A RU2037564C1 RU 2037564 C1 RU2037564 C1 RU 2037564C1 SU 4949269 A SU4949269 A SU 4949269A RU 2037564 C1 RU2037564 C1 RU 2037564C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- periclase
- sodium
- electrical insulation
- insulating material
- seal
- Prior art date
Links
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 title abstract description 4
- 230000008719 thickening Effects 0.000 title abstract 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims abstract description 12
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims abstract description 10
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims abstract description 10
- 235000012245 magnesium oxide Nutrition 0.000 claims abstract description 10
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 235000019830 sodium polyphosphate Nutrition 0.000 claims abstract description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 7
- CWBIFDGMOSWLRQ-UHFFFAOYSA-N trimagnesium;hydroxy(trioxido)silane;hydrate Chemical compound O.[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].O[Si]([O-])([O-])[O-].O[Si]([O-])([O-])[O-] CWBIFDGMOSWLRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 claims description 9
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 5
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 4
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 claims description 3
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 claims description 2
- 230000009970 fire resistant effect Effects 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 15
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- 239000012772 electrical insulation material Substances 0.000 description 5
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 description 3
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 241001460678 Napo <wasp> Species 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 229910052620 chrysotile Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- UGTZMIPZNRIWHX-UHFFFAOYSA-K sodium trimetaphosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]P1(=O)OP([O-])(=O)OP([O-])(=O)O1 UGTZMIPZNRIWHX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000000454 talc Substances 0.000 description 1
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к элетктроизоляционным материалам, состоящим из огнеупорных компонентов и используемым в цветной металлургии, например, в качестве заполнителя электроизоляционных зазоров между катодными стержнями и металлическим кожухом алюминиевого электролизера. The invention relates to electrical insulating materials consisting of refractory components and used in non-ferrous metallurgy, for example, as a filler of electrical insulation gaps between the cathode rods and the metal casing of an aluminum electrolyzer.
Известен огнеупорный электроизоляционный материал, содержащий 75-90 мас. талька и 10-25 мас. ортофосфорной кислоты (авт.св. N 1204607, кл. С 04 В, 1986). Known refractory electrical insulation material containing 75-90 wt. talc and 10-25 wt. phosphoric acid (ed. St. N 1204607, class C 04 B, 1986).
Недостатком данного состава является то, что материал обладает низким пределом прочности при растяжении и недостаточно высоким удельным объемным электрическим сопротивлением. The disadvantage of this composition is that the material has a low tensile strength and not enough high specific volumetric electrical resistance.
Известен огнеупорный материал, содержащий, мас. шамот 40-42; огнеупорная глина 30-32; глинозем 12-15; асбест 10-15; каустический магнезит 1-3 (авт. св. N 962259, кл. С 04 В, 1982). Known refractory material containing, by weight. fireclay 40-42; refractory clay 30-32; alumina 12-15; asbestos 10-15; caustic magnesite 1-3 (ed. St. N 962259, class C 04 V, 1982).
Недостатками данного материала являются недостаточно высокий предел прочности при изгибе и его невысокие электроизоляционные свойства. The disadvantages of this material are not sufficiently high tensile strength in bending and its low electrical insulation properties.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является огнеупорный изоляционный материал для заполнения зазора между катодными стержнями и металлическим кожухом при монтаже алюминиевого электролизера, включающий асбест хризотиловый и жидкое натриевое стекло [1]
Недостатком известного материала является то, что в уплотнении, изготовленном из него, в процессе эксплуатации электролизера образуются трещины, через которые расплавленный алюминий проникает во внутренние поры материала, заполняя их, в результате чего резко снижается электроизоляция уплотнения (хотя до обжига электролизера создано уплотнение с достаточно высоким электросопротивлением). Возникают утечки электрического тока через уплотнения, что ведет к увеличению потерь электрической энергии на производство алюминия. Происходит это под действием переменных во времени термических нагрузок, возникающих при деформации катодных стержней. Недостаточно высокая прочность при растяжении и изгибе в условиях переменных нагрузок не обеспечивает предотвращения трещинообразования в уплотнениях.Closest to the proposed invention in technical essence is a refractory insulation material to fill the gap between the cathode rods and the metal casing during installation of an aluminum electrolyzer, including asbestos chrysotile and liquid sodium glass [1]
A disadvantage of the known material is that cracks form in the seal made of it during operation of the electrolyzer, through which molten aluminum penetrates into the internal pores of the material, filling them, as a result of which the insulation of the seal is sharply reduced (although a seal with enough high electrical resistance). Electric leakage occurs through seals, which leads to an increase in the loss of electrical energy for aluminum production. This happens under the influence of time-varying thermal loads arising from the deformation of the cathode rods. Insufficiently high tensile and bending strength under variable loads does not prevent cracking in the seals.
Целью изобретения является повышение прочности при растяжении и изгибе и уменьшение расхода электроэнергии на производство алюминия за счет повышения электроизоляционных свойств уплотнения. The aim of the invention is to increase the tensile and bending strength and reduce the energy consumption for the production of aluminum by increasing the electrical insulation properties of the seal.
Это достигается тем, что огнеупорный электроизоляционный материал для уплотнения катодных стержней, включающий асбест хризотиловый и связующее, дополнительно содержит периклаз и кремнефтористый натрий, а в качестве связующего полифосфат натрия в жидком виде при следующем соотношении компонентов, мас. Асбест хризотиловый 50-60 Периклаз 5-20 Кремнефтористый натрий 1-2,5 Полифосфат натрия в жидком виде плотностью 1,15 г/см3 Остальное
Введение в состав огнеупорного электроизоляционного материала для уплотнения катодных стержней дополнительно периклаза и кремнефтористого натрия, а в качестве связующего полифосфата натрия обеспечивает повышение прочности при растяжении и изгибе и уменьшение расхода электроэнергии за счет повышения электроизоляционных свойств уплотнения катодных стержней, изготовленного из данного материала.This is achieved by the fact that the refractory insulating material for sealing the cathode rods, including chrysotile asbestos and a binder, additionally contains periclase and sodium silicofluoride, and as a binder, sodium polyphosphate in liquid form in the following ratio of components, wt. Chrysotile asbestos 50-60 Periclase 5-20 Sodium silicofluoride 1-2.5 Sodium polyphosphate in liquid form with a density of 1.15 g / cm 3 Else
The introduction of additional periclase and sodium silicofluoride into the composition of the refractory electrical insulation material for sealing the cathode rods, and as a sodium polyphosphate binder, provides increased tensile and bending strength and a decrease in energy consumption due to an increase in the electrical insulation properties of the cathode rod seals made of this material.
Достигается это тем, что периклаз с кремнефтористым натрием и полифосфатом натрия не только уплотняет материал, но и повышает сцепление частиц в его массе, что повышает прочность не только при сжатии, но и при растяжении и изгибе, что предотвращает образование трещин в уплотнении в условиях переменных нагрузок, возникающих при деформации стержней, тем самым проникновение в поры материала расплавленного алюминия, что ведет к сохранению электроизоляционных свойств уплотнения. This is achieved by the fact that periclase with sodium silicofluoride and sodium polyphosphate not only compacts the material, but also increases the adhesion of particles in its mass, which increases the strength not only in compression, but also in tension and bending, which prevents the formation of cracks in the seal under variable conditions loads arising from the deformation of the rods, thereby the penetration of molten aluminum into the pores of the material, which leads to the preservation of the electrical insulation properties of the seal.
Выбранные пределы содержания компонентов огнеупорного электроизоляционного материала лимитируются следующими факторами. The selected content limits of the components of the refractory electrical insulation material are limited by the following factors.
Уменьшение содержания периклаза менее 5 мас. и увеличение более 20 мас. снижают прочность при растяжении и изгибе до величин, при которых возникают трещины в уплотнении, изготовленном из такого материала, что ведет к ухудшению электроизоляции зазора между катодными стержнями и металлическим катодным кожухом. The decrease in the content of periclase less than 5 wt. and an increase of more than 20 wt. reduce tensile and bending strength to values at which cracks occur in the seal made of such a material, which leads to poor electrical insulation of the gap between the cathode rods and the metal cathode casing.
Уменьшение содержания кремнефтористого натрия менее 1 мас. и увеличение более 2,5 мас. не обеспечивают повышения прочностных характеристик при растяжении и изгибе для предотвращения трещинообразования в уплотнении. The decrease in the content of sodium silicofluoride less than 1 wt. and an increase of more than 2.5 wt. do not provide an increase in tensile and bending strength characteristics to prevent cracking in the seal.
В результате поиска по патентной и научно-технической литературе не были обнаружены технические решения с признаками, отличающими предлагаемый состав материала от прототипа, а именно позволяющими улучшить электроизоляционные свойства уплотнения катодных стержней, изготовленного из предложенного материала, за счет повышения прочностных характеристик, обеспечивающих предотвращение образования трещин в этих уплотнениях. As a result of a search in the patent and scientific and technical literature, no technical solutions were found with features that distinguish the proposed material composition from the prototype, namely, they can improve the electrical insulation properties of the cathode rod seals made of the proposed material by improving the strength characteristics to prevent cracking in these seals.
Готовят материал следующим образом. Prepare the material as follows.
П р и м е р 1. К 5 мас. сухого порошка периклаза марки ППЭ-3к по ГОСТ 13236-83 (ППЭ-3к порошок периклазовый электротехнический 3-го класса, крупнозернистый) добавляют 60 мас. асбеста хризотилового группы N 7 марки 450 по ГОСТ 12871-83Е молотого и 2,5 мас. тонкомолотого кремнефтористого натрия и смесь тщательно перемешивают. Предварительно в воде растворяют кристаллический полифосфат натрия до плотности 1,15 г/см3 (для этого используют триметафосфат натрия (NaPO3)3. В приготовленную порошковую смесь добавляют жидкий полифосфат натрия и после перемешивания получают пластическую массу (замазку), которой заполняют зазоры между поверхностями катодных стержней, сушка и обжиг которых осуществляются в процессе обжига и пуска алюминиевого электролизера.PRI me
От приготовленной массы отбирают пробу, из которой прессуют образцы под давлением 30 МПа для испытаний после их сушки (при 120оС) и обжига (при 500 и 1100оС) на прочность при растяжении и изгибе, а также для определения плотности, пористости и коэффициента пропитки. Параллельные образцы после сушки и обжига механически нагружают (нагрузка составляет 75% от величины разрушающего усилия при растяжении и изгибе), после чего их погружают в расплавленный алюминий и по истечении двухчасовой выдержки вынимают и испытывают на электроизоляционные свойства.From the cooked mass, a sample from which the pressed samples under a pressure of 30 MPa for testing after drying (at 120 C) and calcination (at 500 and 1100 C) on tensile strength and bending strength, as well as to determine the density, porosity and coefficient of impregnation. After drying and firing, parallel samples are mechanically loaded (the load is 75% of the tensile and bending tensile forces), after which they are immersed in molten aluminum and, after a two-hour exposure, they are removed and tested for electrical insulating properties.
На электролизерах фиксируют наличие (или отсутствие) алюминия в уплотнении и определяют утечки электрического тока от катодных стержней к металлическому кожуху. On the electrolyzers, the presence (or absence) of aluminum is recorded in the seal and the leakage of electric current from the cathode rods to the metal casing is determined.
Аналогично готовят массу для уплотнений в пределах заявленных интервалов (составы 2 и 3) и за их пределами (составы 4-7). Готовят состав по известному решению (состав 8). Similarly prepare the mass for the seals within the declared intervals (
Составы огнеупорного электроизоляционного материала для уплотнения катодных стержней и результаты испытаний приведены в табл. 1 и 2. The compositions of the refractory electrical insulation material for sealing the cathode rods and the test results are shown in table. 1 and 2.
Как видно из данных табл. 2, электроизоляционные свойства выше у уплотнения, изготовленного из предлагаемого огнеупорного электроизоляционного материала, чем из известного, что обеспечивается предотвращением образования трещин в материале уплотнения и заполнения его пор расплавленным алюминием за счет повышения прочности материала при растяжении и изгибе. За счет повышения электроизоляции уплотнения катодных стержней уменьшаются утечки электрического тока через них, ведет к уменьшению расхода электроэнергии на 20 кВт.ч/т производимого алюминия.As can be seen from the data table. 2, the insulating properties are higher for the seal made of the proposed refractory electrical insulation material than for the known one, which is ensured by preventing cracking in the seal material and filling its pores with molten aluminum by increasing the tensile and bending strength of the material. By increasing the electrical insulation of the cathode rod seals, leakage of electric current through them is reduced, leading to a decrease in electricity consumption by 20 kW . h / t of aluminum produced.
Claims (1)
Периклаз 5 20
Кремнефтористый натрий 1 2,5
Полифосфат натрия в жидком виде плотностью 1,15 г/см3 ОстальноеChrysotile asbestos 50 60
Periclase 5 20
Sodium silicofluoride 1 2.5
Sodium polyphosphate in liquid form with a density of 1.15 g / cm 3
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4949269 RU2037564C1 (en) | 1991-06-25 | 1991-06-25 | Refractory insulating material for cathode rod thickening |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4949269 RU2037564C1 (en) | 1991-06-25 | 1991-06-25 | Refractory insulating material for cathode rod thickening |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2037564C1 true RU2037564C1 (en) | 1995-06-19 |
Family
ID=21581254
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU4949269 RU2037564C1 (en) | 1991-06-25 | 1991-06-25 | Refractory insulating material for cathode rod thickening |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2037564C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2311394C1 (en) * | 2006-05-10 | 2007-11-27 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Raw mixture |
-
1991
- 1991-06-25 RU SU4949269 patent/RU2037564C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Производство алюминия. Справочник металлурга по цветным металлам. М.: Металлургия, 1971, с.241. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2311394C1 (en) * | 2006-05-10 | 2007-11-27 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Raw mixture |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4282288A (en) | Graphite refractory article having dense structure with low porosity | |
| EP0399786A2 (en) | Refractory linings capable of resisting sodium and sodium salts | |
| RU2037564C1 (en) | Refractory insulating material for cathode rod thickening | |
| US3408312A (en) | Electrically conductive cermet compositions | |
| FI72711B (en) | SNABBT BRAENNBARA ELDFASTA MATERIAL. | |
| US5744413A (en) | Cryolite resistant refractory liner | |
| US3442989A (en) | Method of forming carbon-bonded silicon carbide bodies | |
| EP4163419B1 (en) | Environment friendly cold ramming mixture | |
| AU713415B2 (en) | Slurry and method for producing refractory boride bodies and coatings for use in aluminium electrowinning cells | |
| CA1134682A (en) | Lining method of electrolytic cells for the production of aluminum | |
| Krohn et al. | Penetration of sodium and bath constituents into cathode carbon materials used in industrial cells | |
| US4046650A (en) | Carbon block for cathodes of aluminum | |
| US5055433A (en) | Refractory having high resistance to corrosion and spalling and manufacturing method thereof | |
| SU1054450A1 (en) | Material for lining electrolytic cell pedestal | |
| RU2724236C9 (en) | Method of protecting cathode blocks of aluminum electrolysis cells with burned anodes, a protective composition and a coating | |
| RU2073749C1 (en) | Method for production of electrode mass for aluminium electrolyzers | |
| US3102041A (en) | Process of producing carbon electrodes | |
| US2739115A (en) | Fluorine cell | |
| RU1792456C (en) | Stock for producing carbon blocks for lining of aluminum electrolyzer cathodes | |
| Merkov et al. | Investigation into the impregnation of baked anodes of aluminum electrolyzers | |
| RU1792455C (en) | Stock for producing heat insulating coat for anode case of aluminum electrolyzer | |
| SU1560635A1 (en) | Composition for brickwork of aluminium electrolyzer base | |
| ITRM980519A1 (en) | ANODE PROCEDURE FOR BOTH MANUFACTURING AND PROCESS FOR THE PRODUCTION OF ALUMINUM | |
| SU1498866A1 (en) | Electric insulating paper | |
| RU2412283C1 (en) | Wettable cathode material for aluminium electrolysis cell |