RU2164555C2 - Method for protecting graphite lining of aluminium cell - Google Patents
Method for protecting graphite lining of aluminium cell Download PDFInfo
- Publication number
- RU2164555C2 RU2164555C2 RU99102223A RU99102223A RU2164555C2 RU 2164555 C2 RU2164555 C2 RU 2164555C2 RU 99102223 A RU99102223 A RU 99102223A RU 99102223 A RU99102223 A RU 99102223A RU 2164555 C2 RU2164555 C2 RU 2164555C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aluminum
- anode
- cell
- aluminium
- alumina
- Prior art date
Links
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 45
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 title abstract 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 3
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical compound [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 title 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 title 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 44
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 16
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910001610 cryolite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims abstract description 8
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 4
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims description 15
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 12
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 10
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 8
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims description 6
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 6
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 4
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 4
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910002056 binary alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 claims 1
- 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 abstract description 9
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 abstract description 9
- 239000011734 sodium Substances 0.000 abstract description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 8
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 abstract description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 12
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 8
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 5
- 230000016507 interphase Effects 0.000 description 5
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- 229910004261 CaF 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 241000283707 Capra Species 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000012047 saturated solution Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству алюминия электролизом криолитно-глиноземных расплавов, и может быть использовано при вводе алюминиевого электролизера в эксплуатацию. The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to the production of aluminum by electrolysis of cryolite-alumina melts, and can be used when commissioning an aluminum electrolyzer.
Известен способ защиты угольной футеровки алюминиевого электролизера, включающий установку анода, введение в шахту в пространство между боковой футеровкой и анодом пускового сырья, заливку алюминия под анод, подключение электролизера в цепь тока серии, заливку электролита и пуск электролизера /патент РФ N 2106434, С 25 С 3/06, опубл. 10.03.1998/. A known method of protecting the coal lining of an aluminum electrolyzer, including installing the anode, introducing starting materials into the shaft between the side lining and the anode, filling aluminum under the anode, connecting the cell to the series current circuit, filling the electrolyte and starting the electrolyzer / RF patent N 2106434, C 25
Техническим результатом предлагаемого способа является повышение стойкости угольной футеровки, производительности электролизера и срока его службы, улучшение сортности получаемого алюминия, снижение расхода электроэнергии и трудозатрат. Указанный технический результат достигается тем, что в способе защиты угольной футеровки алюминиевого электролизера, включающем отдачу пускового сырья в пространство борт - анод, заливку алюминия на подину, подключение электролизера в цепь тока серии, подачу электролита, регулирование рабочего напряжения и вывод электролизера на электролиз, отдачу пускового сырья осуществляют последовательно в количестве, мас.%:
глинозем - до 10
фтористый кальций - до 6
криолит - до 25
оборотный электролит - до 45
криолит - до 6
глинозем - остальное,
для заливки используют алюминий с содержанием железа 0,3-0,7 мас.% и кремния 0,26-1,0 мас.%, алюминий заливают на подину проекции анода, отдают катодные компоненты, содержащие металлы II- VIII групп, с образованием под действием электрического тока многокомпонентных твердых химических соединений с алюминием, имеющих диапазон температур плавления двойных систем 860-2790oC и коэффициент изменения параметра кристаллической решетки [0 - (-0,0105)] ·10-10м/% (ат) компонента в твердом растворе, до насыщения твердого раствора, подачу электролита осуществляют наплавлением или заливкой, при этом электролиз ведут без анодных эффектов не менее семи суток. В качестве катодных компонентов используют алюминийсодержащие тугоплавкие отходы производства и отдают их переплавкой или заливкой. Катодные компоненты дополнительно содержат бор, медь.The technical result of the proposed method is to increase the durability of the coal lining, the productivity of the electrolyzer and its service life, improve the grade of the obtained aluminum, reduce energy consumption and labor costs. The specified technical result is achieved by the fact that in the method of protecting the coal lining of an aluminum electrolyzer, including the transfer of starting material to the board-anode space, pouring aluminum onto the bottom, connecting the cell to the series current circuit, supplying the electrolyte, regulating the operating voltage and bringing the cell to electrolysis, returning starting raw materials are carried out sequentially in the amount, wt.%:
alumina - up to 10
calcium fluoride - up to 6
cryolite - up to 25
circulating electrolyte - up to 45
cryolite - up to 6
alumina - the rest,
aluminum is used for casting with an iron content of 0.3-0.7 wt.% and silicon 0.26-1.0 wt.%, aluminum is poured onto the bottom of the projection of the anode, cathodic components containing metals of groups II-VIII are given, with the formation under the action of an electric current of multicomponent solid chemical compounds with aluminum having a melting range of binary systems 860-2790 o C and a coefficient of change of the crystal lattice parameter [0 - (-0.0105)] · 10 -10 m /% (at) component in solid solution, until the solid solution is saturated, the electrolyte is supplied by surfacing HAND or pouring, and the electrolysis is performed without anode effects for at least seven days. As cathode components, aluminum-containing refractory production wastes are used and they are given by remelting or pouring. The cathode components additionally contain boron, copper.
Отдача пускового сырья в пространство борт - анод перед заливкой алюминия позволяет исключить попадание материала сырья под анод и, тем самым, избежать неравномерности распределения тока на подине, что, в свою очередь, исключает возрастание напряжения и "вспышку" на время подключения электролизера в цепь тока серии, что может привести к дополнительному поступлению натрия в угольную подину. The release of starting raw materials into the board-anode space before casting aluminum eliminates the ingress of raw material under the anode and thereby avoids uneven current distribution on the hearth, which, in turn, eliminates the increase in voltage and “flash” while the cell is connected to the current circuit series, which can lead to additional intake of sodium in the coal hearth.
Загруженное сырье в указанной последовательности защищает периферийный шов подины от расплавленного металла, электролита /сыпучий мелкодисперсный глинозем не смачивается жидким алюминием, а плавление компонентов пускового сырья идет на кромке анода, вне пределов периферийного шва/. При этом, после заливки металла и подключения тока, достигается наименьшее устойчивое напряжение на электролизере. The loaded raw materials in the indicated sequence protect the peripheral seam of the hearth from molten metal, the electrolyte / granular fine alumina is not wetted by liquid aluminum, and the components of the starting raw material are melted at the anode edge, outside the peripheral seam /. In this case, after pouring the metal and connecting the current, the smallest stable voltage on the cell is achieved.
Предложенная последовательность и количество загруженного сырья способствуют максимальной теплоизоляции борта и периферийной части подины, что улучшает условия коксования подовой массы шва и сокращает период обжига. The proposed sequence and the amount of loaded raw materials contribute to the maximum thermal insulation of the side and the peripheral part of the hearth, which improves the coking conditions of the hearth mass of the seam and reduces the firing period.
Наконец, в процессе плавления пускового сырья жидкий электролит периферии насыщается компонентами, повышающими, как известно, температуру плавления образующейся защитной бортовой настыли, такими как кальций фтористый, глинозем. /Известно, что при содержании CaF2 до 6% и глинозема более 16% температура плавления настыли превышает 1000oC/.Finally, in the process of starting material melting, the peripheral liquid electrolyte is saturated with components that, as you know, increase the melting temperature of the resulting protective side coating, such as calcium fluoride, alumina. / It is known that when the content of CaF 2 up to 6% and alumina more than 16%, the melting temperature accrued exceeds 1000 o C /.
Заливка жидкого алюминия на подину проекции анода исключает контакт алюминия с материалом периферийного шва, коксующегося со скоростью на ~ 30-35% меньше скорости коксования межблочных швов подины проекции анода. Это исключает металлизацию периферии подины, позволяет снизить требуемое количество заливаемого металла на ~ 25-30 мас.%, что, в свою очередь, сокращает период обжига и снижает вероятность фильтрации алюминия в подину. Pouring liquid aluminum onto the bottom of the anode projection eliminates the contact of aluminum with the material of the peripheral weld coking at a speed of ~ 30-35% less than the coking rate of the interblock joints of the bottom of the anode projection. This eliminates the metallization of the periphery of the hearth, reduces the required amount of poured metal by ~ 25-30 wt.%, Which, in turn, reduces the firing period and reduces the likelihood of filtering aluminum into the hearth.
Применение жидкого алюминия в сочетании с железом, кремнием и концентрациями дополнительных компонентов - металлов II-VIII групп с подачей их в расплав под действием электрического тока и подъема температур подины от температуры окружающей среды /в момент подключения в цепь тока серии/ и до температур установившегося электролиза приводит к опережающему образованию интерметаллических многокомпонентных фаз насыщенного твердого раствора, заполняющего пустоты, трещины, поры, щели в угольной футеровке до разряда и проникновения в подину натрия. Известно, что такие металлы, как Ca, Si, Ti, Zr, V, Cr, Mo, Mn, Fe, Со, Ni образуют в алюминии насыщенные растворы с температурой плавления 860-2790oC для двойных систем. Известно также, что температура плавления многокомпонентных фаз интерметаллов возрастает, а порог насыщаемости раствора компонентами понижается. Возрастает скорость образования кристаллических интерфаз. Предлагаемые металлы - компоненты твердого раствора, согласно справочным данным, вносят изменение в параметр кристаллической решетки в пределах [0 - (-0,0105)]·10-10 м/%(ат) компонента в твердом растворе. Это означает, что происходит кристаллизация и достраивание кристаллической решетки с уменьшением объема, не вызывающим силы разрушения в угольной футеровке.The use of liquid aluminum in combination with iron, silicon and concentrations of additional components - metals of groups II-VIII with their feeding into the melt under the influence of electric current and temperature rise of the hearth from the ambient temperature / at the time of connection of the series current circuit / to temperatures of steady-state electrolysis leads to the accelerated formation of intermetallic multicomponent phases of a saturated solid solution, filling voids, cracks, pores, cracks in the coal lining before discharge and penetration into the bottom of the sodium and I. It is known that metals such as Ca, Si, Ti, Zr, V, Cr, Mo, Mn, Fe, Co, Ni form saturated solutions in aluminum with a melting point of 860-2790 o C for binary systems. It is also known that the melting temperature of multicomponent phases of intermetals increases, and the saturation threshold of a solution by components decreases. The rate of formation of crystalline interphases increases. The proposed metals - components of a solid solution, according to reference data, make a change in the crystal lattice parameter in the range [0 - (-0.0105)] · 10 -10 m /% (at) of the component in the solid solution. This means that crystallization and completion of the crystal lattice occurs with a decrease in volume that does not cause fracture forces in the coal lining.
Под действием тока серии интерфазы образуются с большей скоростью и кристаллизуются при более низких температурах. При этом возрастает проникающая способность раствора. Under the action of a current, series of interphases are formed at a higher rate and crystallize at lower temperatures. At the same time, the penetrating ability of the solution increases.
Все это позволяет создать защитный антидиффузионный состав в подине с первых минут эксплуатации электролизера. Предотвращаются фильтрация чистого электролитического алюминия, получаемого в процессе электролиза, и металлизация подины натрием. All this allows you to create a protective anti-diffusion composition in the hearth from the first minutes of operation of the electrolyzer. Filtration of pure electrolytic aluminum obtained during electrolysis and metallization of the bottom with sodium are prevented.
Эффект предотвращения металлизации подины натрием усиливают за счет ведения электролиза без анодных эффектов в течение не менее семи первых суток, что достигают, в свою очередь, отдачей глинозема как в пусковое сырье, так и в расплав электролита. The effect of preventing metallization of the hearth with sodium is enhanced by conducting electrolysis without anode effects for at least the first seven days, which is achieved, in turn, by the transfer of alumina to both the feedstock and the electrolyte melt.
Отдача катодных компонентов в ванну переплавкой алюминийсодержащих отходов производства /подовых "козлов", лома, извлечений из катодной футеровки, некондиционных отливок/ позволяет снизить температуру расплава и, за счет разности плотностей, приблизить компоненты интерфаз к подине. Попутно происходит извлечение алюминия из отходов производства в товарную продукцию. Заливка жидких компонентов также достаточно эффективна, поскольку за один прием позволяет "закрыть" сплавом всю подину. Наконец, многокомпонентные фазы имеют более низкую теплопроводность, что очень важно для понижения и стабилизации энергетических параметров работы электролизера, формирования качественной бортовой настыли, снижения расхода электроэнергии и повышения устойчивости технологического хода. Повышается срок службы подины электролизера. Returning the cathode components to the bathtub by remelting aluminum-containing production wastes / hearth "scraps", scrap, extracts from the cathode lining, substandard castings / allows melt temperature to be reduced and, due to the density difference, to bring the interphase components closer to the bottom. Along the way, aluminum is extracted from production waste into commercial products. Pouring liquid components is also quite effective, because in one go you can "close" the entire hearth with the alloy. Finally, the multicomponent phases have lower thermal conductivity, which is very important for lowering and stabilizing the energy parameters of the electrolyzer, forming a high-quality airborne coating, reducing energy consumption and increasing the stability of the process. The service life of the bottom of the cell increases.
Использование дополнительных компонентов, таких как бор, медь ускоряет процесс образования интерметаллических фаз в подине и повышает их тугоплавкость, улучшает ингибирующее действие на углерод и электропроводность подины. The use of additional components, such as boron, copper accelerates the formation of intermetallic phases in the hearth and increases their refractoriness, improves the inhibitory effect on the carbon and electrical conductivity of the hearth.
Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен поперечный разрез электролизера после заливки металла и подключения электролизера в цепь тока серии, фиг. 1, и в период перехода к наплавлению электролита /самопуск на электролиз/, фиг. 2; температуры в сечениях электролизера, oC. Устройство содержит угольную подину 1 с уголком 2 между анодом 3 и подиной, отделяющим проекцию анода 3 на подину от пространства борт - анод, куда загружают пусковое сырье в последовательности: глинозем 4, CaF2 5, криолит 6, оборотный электролит 7, криолит 6, глинозем 8, тем самым плотно закрывают подину 1 за пределами анода, борт 9 и периферийный шов 10 от контакта с залитым жидким металлом 11.The invention is illustrated by the drawing, which shows a cross section of the electrolyzer after pouring the metal and connecting the electrolyzer to the series current circuit, FIG. 1, and during the transition to the deposition of electrolyte / self-start on electrolysis /, FIG. 2; temperature in the sections of the electrolyzer, o C. The device contains a
Таким образом, пусковое сырье совместно с уголком 2 надежно защищает бортовую футеровку 9, периферийный шов 10 от воздействия жидкого металла 11 и кислорода воздуха, является теплоизолятором (фиг.1). Thus, the starting raw material together with the
При подключении электролизера в цепь тока серии происходит возрастание температур подины и анода. В процессе обжига, достижении температуры жидкого металла и подины, превышающей температуру плавления материала уголка 2, происходит расплавление последнего, и жидкий алюминий упирается в слой глинозема, не достигая периферийного шва 10 и бортового блока 9. В ходе дальнейшего обжига возрастает температура периферийной части подины 1 и начинается коксование подовой массы шва 10. К моменту появления расплава электролита (расплавления пускового сырья), то есть при достижении температуры на подине 900-930oC коксование шва 10 закончено. При плавлении сырья алюминий также не может контактировать с швом, бортом, поскольку сырье, во-первых, оплавляется и не пропускает алюминий. Во-вторых, расплавленный, но еще "холодный" электролит 12 тяжелее жидкого металла и надежно закрывает периферийный шов подины (фиг.2).When the electrolyzer is connected to the series current circuit, the bottom and anode temperatures increase. In the process of firing, when the temperature of the liquid metal and the hearth is higher than the melting temperature of the material of
Теплоизолирующий эффект пускового сырья проявляется в быстром, экономичном прогреве подины, изоляции периферийного шва, борта снаружи, и коксования "изнутри". В результате все это создает "горячий" ход обжига подины и "холодный" ход обжига/пуска" борта электролизера, что, в свою очередь, исключает термическую деформацию катодного кожуха при пуске на электролиз, поскольку скорость заполнения шахты расплавом электролита при самопуске в ~ 30 раз ниже скорости заполнения при заливке предварительно наплавленным электролитом. Тем самым, устраняются первоначальные причины подъема и разрушения подины. The heat-insulating effect of starting raw materials is manifested in the quick, economical heating of the hearth, isolation of the peripheral seam, the bead on the outside, and coking "from the inside." As a result, all this creates a “hot” course of firing the bottom and a “cold” course of firing / starting "the side of the cell, which, in turn, eliminates the thermal deformation of the cathode casing during start-up on the electrolysis, since the rate of filling the mine with molten electrolyte during self-start is ~ 30 times lower than the filling speed when pouring with pre-welded electrolyte, thereby eliminating the initial causes of the rise and destruction of the hearth.
Ограничивающий уголок 2 может быть выполнен из алюминия, его сплавов с тугоплавкими компонентами, такими как железо, кремний, марганец, медь, кальций, титан, хром, ванадий, или из стали. При этом возможно извлечение уголка из ванны после пуска электролизера на электролиз и повторное его использование. The
Пример реализации способа
На трех промышленных электролизерах с верхним токоподводом и самообжигающимся анодом типа С-8Б на силу тока 156 кА после капитального ремонта загружают пусковое сырье согласно предлагаемому способу, заливают жидкий металл и включают ток серии. Ведут обжиг до подплавления пускового сырья, пуск электролизеров на электролиз и эксплуатацию в течение шести месяцев.An example implementation of the method
Three industrial electrolyzers with a top current lead and a self-firing anode of type S-8B for a current of 156 kA after overhaul load the starting raw materials according to the proposed method, pour liquid metal and turn on the series current. They carry out firing until the starting raw materials are melted, the electrolysis cells are launched for electrolysis and operation for six months.
Исходные данные, результаты испытаний трех опытных электролизеров и электролизера-свидетеля отражены в таблице 1 /см. примечания/. The initial data, the test results of three experimental electrolytic cells and a witness electrolyzer are shown in table 1 / cm. notes.
Примечания. 1* Металла требуется больше, поскольку при заливке часть его расположена за пределами анода.Notes. 1 * More metal is required, since part of it is located outside the anode when casting.
**2. В виде борной кислоты на межблочных швах. ** 2. In the form of boric acid at interblock joints.
3. Протеки металла /п. 2.8/ в "окна" катодных стержней имели место на 5-е сутки после пуска /электролизер-свидетель/. 3. Leakage of metal / p. 2.8 / in the "windows" of the cathode rods took place on the 5th day after the start / electrolyzer-witness /.
4. По п. 2.9 таблицы анализ химсостава подовых "козлов" /электролизеры "А", "В"/, жидкого сплава /электролизер "С"/ содержание в алюминии компонентов - интерметаллов следующее (%): Fe-3,87, Si-0,67, Ti-0,012, V-0,007, Cr-0,004, Mo-0,006, Mn-0,013, Co-0,003, Ni-0.008. Вели переплавку "козлов" в количестве: электролизер "А" - 3,5 т за трое суток "через сутки после пуска/; электролизер "В" - 3,75 за трое суток /также через сутки после пуска на электролиз/. Заливку жидкого сплава /электролизер "С"/ - через сутки и двое суток по 2 т за каждый прием. После переплавки /заливки/ динамика содержания примесей в катодном алюминии следующая / см. таблица 2/. 4. According to paragraph 2.9 of the table, the analysis of the chemical composition of the bottom "goats" / electrolyzers "A", "B" /, liquid alloy / electrolyzer "C" / content in aluminum components - intermetals is as follows (%): Fe-3.87, Si -0.67, Ti-0.012, V-0.007, Cr-0.004, Mo-0.006, Mn-0.013, Co-0.003, Ni-0.008. They remelted "goats" in the amount of: cell "A" - 3.5 tons for three days "one day after start-up /; cell" B "- 3.75 for three days / also one day after start-up for electrolysis /. alloy / electrolyzer "C" / - in a day and two days, 2 tons for each intake. After remelting / pouring / the dynamics of the content of impurities in the cathode aluminum is as follows / see table 2 /.
5. Катодный металл не выливали в течение 8 суток. 5. The cathode metal was not poured out within 8 days.
Судя по динамике изменения содержания примесей в катодном алюминии /табл. 2/, насыщение интерметаллических фаз в угольной подине происходит, в основном, в первые 7-8 суток после пуска /электролизеры "В", "С"/; при большем содержании Fe, Si в исходном катодном металле насыщение происходит за более короткое время /электролизеры "В", "С"/. Присутствие в В, Cu катодном металле, во-первых, ускоряет процесс образования интерфаз. Во- вторых, возможно позднее образование TiB2 на поверхности подины, что следует из динамики содержания Ti, В в катодном металле электролизера "C". Это - наиболее эффективное покрытие угольной футеровки, защищающее от проникновения натрия, алюминия.Judging by the dynamics of changes in the content of impurities in the cathode aluminum / table. 2 /, the saturation of intermetallic phases in the coal hearth occurs mainly in the first 7-8 days after start-up / electrolyzers "B", "C"/; with a higher content of Fe, Si in the initial cathode metal, saturation occurs in a shorter time / electrolyzers "B", "C" /. The presence of a cathode metal in B, Cu, firstly, accelerates the formation of interphases. Secondly, the late formation of TiB 2 on the surface of the hearth is possible, which follows from the dynamics of the content of Ti, B in the cathode metal of the cell “C”. This is the most effective coating of coal lining, protecting against the penetration of sodium, aluminum.
Данные таблицы 2 указывают на необходимость отсутствия анодных эффектов не менее первых семи суток. The data in table 2 indicate the need for the absence of anode effects for at least the first seven days.
Как следует из данных таблицы 1, применение предложенной последовательности и количества отдачи пускового сырья предотвращает контакт периферийного шва подины с расплавом алюминия, температурную деформацию катодного кожуха. As follows from the data in table 1, the application of the proposed sequence and the amount of recoil of starting materials prevents contact of the peripheral seam of the hearth with molten aluminum, thermal deformation of the cathode casing.
Использование металлов II-VIII групп для образования, совместно с Fe, Si, интерфаз в угольной подине, позволяет предотвратить пропитку подины натрием. Отсутствие анодных эффектов усиливает защищенность угольной футеровки от натрия. Отдача компонентов в ванну переплавкой /заливкой/ тугоплавких отходов производства алюминия снижает стоимость выполнения зашиты, позволяет вовлечь в производство отходы. The use of metals of groups II-VIII for the formation, together with Fe, Si, of interphases in the coal bottom, prevents the impregnation of the bottom with sodium. The absence of anode effects enhances the protection of the carbon lining from sodium. The return of components to the bathtub by remelting / pouring / refractory waste from the production of aluminum reduces the cost of performing sewn up and allows involving waste in the production.
Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет повысить стойкость угольной футеровки, а следовательно, срок службы электролизера, примерно на 9-12 месяцев, производительность электролизера на 10-17 кг Al/сутки, улучшить сортность получаемого алюминия, снизить расход потребления электроэнергии за счет снижения рабочего напряжения /падения напряжения в подине/ на 0,05-0,07 В путем предотвращения металлизации подины натрием, электролитическим алюминием и ее последующего разрушения. При этом снижаются трудозатраты за счет вовлечения некондиционных сплавов алюминия в производство. Thus, the use of the proposed method improves the durability of the coal lining, and therefore, the life of the electrolyzer, by about 9-12 months, the productivity of the electrolyzer by 10-17 kg Al / day, to improve the grade of the obtained aluminum, to reduce the consumption of electricity by reducing the working voltage / voltage drop in the hearth / by 0.05-0.07 V by preventing metallization of the hearth with sodium, electrolytic aluminum and its subsequent destruction. At the same time, labor costs are reduced due to the involvement of substandard aluminum alloys in production.
Claims (3)
Глинозем - До 10
Фтористый кальций - До 6
Криолит - До 25
Оборотный электролит - До 45
Криолит - До 6
Глинозем - Остальное
для заливки используют алюминий с содержанием железа 0,3 - 0,7 мас.% и кремния 0,26 - 1,0 мас.%, алюминий заливают на подину проекции анода, отдают катодные компоненты, содержащие металлы II - VIII групп, с образованием под действием электрического тока многокомпонентных твердых химических соединений с алюминием, имеющих диапазон температур плавления двойных систем 860 - 2790oС и коэффициент изменения параметра кристаллической решетки [0 - (-0,0105)]·10-10 м/% (ат) компонента в твердом растворе, до насыщения твердого раствора, подачу электролита осуществляют наплавлением или заливкой, при этом электролиз ведут без анодных эффектов не менее семи первых суток.1. A method of protecting the coal lining of an aluminum electrolysis cell, including transferring the starting material to the board-anode space, pouring aluminum onto the bottom, connecting the cell to the series current circuit, supplying the electrolyte, regulating the operating voltage, and outputting the cell to electrolysis, characterized in that the return starting raw materials are carried out sequentially in the amount, wt.%:
Alumina - Up to 10
Calcium Fluoride - Up to 6
Cryolite - Up to 25
Reverse Electrolyte - Up to 45
Cryolite - Up to 6
Alumina - Else
aluminum is used for casting with an iron content of 0.3 - 0.7 wt.% and silicon 0.26 - 1.0 wt.%, aluminum is poured onto the bottom of the projection of the anode, cathodic components containing metals of groups II - VIII are given, with the formation under the action of an electric current of multicomponent solid chemical compounds with aluminum having a melting range of binary systems of 860 - 2790 o C and a coefficient of change of the crystal lattice parameter [0 - (-0.0105)] · 10 -10 m /% (at) component in solid solution, until the solid solution is saturated, the electrolyte is fed tapping or pouring, while electrolysis is carried out without anode effects for at least the first seven days.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99102223A RU2164555C2 (en) | 1999-02-04 | 1999-02-04 | Method for protecting graphite lining of aluminium cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99102223A RU2164555C2 (en) | 1999-02-04 | 1999-02-04 | Method for protecting graphite lining of aluminium cell |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU99102223A RU99102223A (en) | 2000-12-27 |
| RU2164555C2 true RU2164555C2 (en) | 2001-03-27 |
Family
ID=20215490
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99102223A RU2164555C2 (en) | 1999-02-04 | 1999-02-04 | Method for protecting graphite lining of aluminium cell |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2164555C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2221086C2 (en) * | 2001-10-04 | 2004-01-10 | Открытое акционерное общество "Братский алюминиевый завод" | Method of production and maintenance of protective coat in operating state of carbon blocks containing refractory metals |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU857302A1 (en) * | 1979-12-17 | 1981-08-23 | Иркутский алюминиевый завод | Method of annealing fettlings of aluminium electrolyzer after overhauling |
| RU2106434C1 (en) * | 1996-06-11 | 1998-03-10 | Акционерное общество открытого типа "Братский алюминиевый завод" | Method of firing and putting in operation of aluminium electrolyzer (variants) |
-
1999
- 1999-02-04 RU RU99102223A patent/RU2164555C2/en active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU857302A1 (en) * | 1979-12-17 | 1981-08-23 | Иркутский алюминиевый завод | Method of annealing fettlings of aluminium electrolyzer after overhauling |
| RU2106434C1 (en) * | 1996-06-11 | 1998-03-10 | Акционерное общество открытого типа "Братский алюминиевый завод" | Method of firing and putting in operation of aluminium electrolyzer (variants) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2221086C2 (en) * | 2001-10-04 | 2004-01-10 | Открытое акционерное общество "Братский алюминиевый завод" | Method of production and maintenance of protective coat in operating state of carbon blocks containing refractory metals |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10557207B2 (en) | Electrorefining of magnesium from scrap metal aluminum or magnesium alloys | |
| US5024737A (en) | Process for producing a reactive metal-magnesium alloy | |
| CN111378848B (en) | Pre-melted slag for electroslag remelting for improving purity of GH4169 alloy return and preparation method thereof | |
| KR101684813B1 (en) | Electrolysis tank used for aluminum electrolysis and electrolysis process using the electrolyzer | |
| ZA200400276B (en) | High purity metallurgical silocon and method for preparing same | |
| WO2003071005A2 (en) | Carbon containing cu-ni-fe anodes for electrolysis of alumina | |
| US3502553A (en) | Process and apparatus for the electrolytic continuous direct production of refined aluminum and of aluminum alloys | |
| CN103540762A (en) | Lead melting copper removal refining process for industrial frequency coreless-type electric induction furnace | |
| CN106381408B (en) | A kind of method that aluminothermic reduction prepares scandium bearing master alloy in elpasolite fused salt | |
| CN106435235A (en) | Preparation method for heat-resistant electrician round aluminum rod | |
| US8048286B2 (en) | Aluminum reduction cell fuse technology | |
| US4183745A (en) | Demagging process for aluminum alloy without air pollution | |
| RU2164555C2 (en) | Method for protecting graphite lining of aluminium cell | |
| CN114410975A (en) | Method for recovering waste aluminum/waste aluminum alloy | |
| JP4263366B2 (en) | Method and apparatus for melting rare earth magnet scrap | |
| CN115976352B (en) | Method for preparing deformed aluminum alloy by utilizing recycled aluminum | |
| US20240043964A1 (en) | Device and method for preparing low-impurity regenerated brass alloy through step-by-step insertion of electrode | |
| RU2039101C1 (en) | Method for electroslag ferrotitanium smelting | |
| EP2331718A1 (en) | Electroslag melting method for reprocessing of aluminium slag | |
| US4297132A (en) | Electroslag remelting method and flux composition | |
| RU2164556C2 (en) | Method for protecting graphite lining of aluminium cell | |
| CN118854133A (en) | Recycled 2xxx series aluminum alloy and preparation method thereof | |
| US2850443A (en) | Method of treating alloys | |
| CN120400637B (en) | Aluminum alloy corrosion-resistant sacrificial anode for fresh water and manufacturing method thereof | |
| CN108441675A (en) | A kind of new zinc anode for electrolysis alloy material and its low-loss preparation method |