RU2266983C1 - Cathode facing to aluminum cell - Google Patents
Cathode facing to aluminum cell Download PDFInfo
- Publication number
- RU2266983C1 RU2266983C1 RU2004107798/02A RU2004107798A RU2266983C1 RU 2266983 C1 RU2266983 C1 RU 2266983C1 RU 2004107798/02 A RU2004107798/02 A RU 2004107798/02A RU 2004107798 A RU2004107798 A RU 2004107798A RU 2266983 C1 RU2266983 C1 RU 2266983C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- height
- protective layer
- refractory
- refractory part
- Prior art date
Links
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 21
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical compound [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 21
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 16
- 239000004071 soot Substances 0.000 claims description 13
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 abstract description 3
- 229910018404 Al2 O3 Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 10
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 9
- 229910001610 cryolite Inorganic materials 0.000 description 6
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical compound [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 5
- 150000002221 fluorine Chemical class 0.000 description 5
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 5
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 4
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 4
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 3
- 229910052664 nepheline Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010434 nepheline Substances 0.000 description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 235000013024 sodium fluoride Nutrition 0.000 description 3
- 239000011775 sodium fluoride Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 229910000873 Beta-alumina solid electrolyte Inorganic materials 0.000 description 2
- 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 description 2
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052656 albite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 150000004673 fluoride salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- 210000003625 skull Anatomy 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 239000010455 vermiculite Substances 0.000 description 2
- 229910052902 vermiculite Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000019354 vermiculite Nutrition 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 241000872198 Serjania polyphylla Species 0.000 description 1
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к электролитическому производству алюминия, а именно к конструкции катодной футеровки алюминиевого электролизера.The invention relates to the field of non-ferrous metallurgy, in particular to the electrolytic production of aluminum, and in particular to the design of the cathode lining of an aluminum electrolyzer.
Известна катодная футеровка алюминиевого электролизера (Патент Венгрии №154854, МПК С 25 С 3/08), которая содержит углеродные блоки, теплоизоляционный слой, два защитных слоя, один из которых выполнен из оксидов и/или фторидов Са, Mg, Na или их смесей, а другой - в виде металлического листа.Known cathode lining of an aluminum electrolyzer (Hungarian Patent No. 154854, IPC C 25
Известная конструкция повышает срок службы электролизера, однако не обеспечивает полной защиты футеровки от проникновения алюминия и фторсолей в теплоизоляционный слой, что ухудшает его качество и снижает показатели работы электролизера. Другим недостатком футеровки является то, что соединения компонентов электролита с оксидами и/или фторидами Са, Mg, Na или их смесей имеют низкие значения вязкости. Металлические пластины под действием компонентов электролита и особенно расплавленного алюминия разрушаются, что приводит к снижению срока службы футеровки.The known design increases the service life of the cell, but does not provide complete protection of the lining from the penetration of aluminum and fluorine salts into the insulating layer, which degrades its quality and reduces the performance of the cell. Another disadvantage of the lining is that compounds of electrolyte components with oxides and / or fluorides of Ca, Mg, Na or mixtures thereof have low viscosity values. Metal plates under the action of electrolyte components and especially molten aluminum are destroyed, which leads to a decrease in lining life.
Наиболее близкой к заявляемой катодной футеровке по технической сущности и достигаемому результату является футеровка катодного кожуха алюминиевого электролизера (Патент РФ №2125621 МПК С 25 С 3/08, 1999). В катодной футеровке, включающей углеродные блоки и нижерасположенный цоколь, состоящий из теплоизоляционных слоев и огнеупорной части из двух защитных слоев, верхнего защитного слоя, представляющего собой утрамбованный кварцевый песок толщиной 10-60 мм с крупностью частиц 0,4-0,15 мм и нижнего. Нижний защитный слой состоит или из двух стальных листов, уложенных горизонтально один над другим с зазором в 1-3 мм, заполненным глиноземом, или из слоя керамического материала. В качестве керамического материала может быть использован красный кирпич.Closest to the claimed cathode lining in technical essence and the achieved result is the lining of the cathode casing of an aluminum electrolyzer (RF Patent No. 2125621 IPC S 25
Недостатком прототипа является то, что указанные слои не обеспечивают достаточную защиту от проникновения криолит-глиноземного расплава и жидкого алюминия. Так как утрамбованный кварцевый песок не является барьером ни для алюминия и натрия, которыми он легко восстанавливается, ни для фторидных расплавов, поскольку образующийся силикат натрия не способствует образованию стеклообразной фазы и к тому же имеет низкую температуру солидуса. Кроме того, глинозем, располагаемый между стальными листами, в случае разрушения последних (что часто наблюдается на практике), будет взаимодействовать с фтористым натрием со значительным увеличение объема (до 6,5 об.%). Продукты взаимодействия характеризуются низкой вязкостью и малым краевым углом смачивания на границе с огнеупорным материалом, что способствует продвижению фронта пропитки в глубь цоколя с повреждением теплоизоляционных слоев.The disadvantage of the prototype is that these layers do not provide sufficient protection against the penetration of cryolite-alumina melt and liquid aluminum. Since compacted quartz sand is not a barrier either for aluminum and sodium, with which it is easily restored, or for fluoride melts, since the resulting sodium silicate does not contribute to the formation of a glassy phase and also has a low solidus temperature. In addition, the alumina located between the steel sheets, in the case of destruction of the latter (which is often observed in practice), will interact with sodium fluoride with a significant increase in volume (up to 6.5 vol.%). The interaction products are characterized by low viscosity and a small contact angle at the boundary with the refractory material, which contributes to the advancement of the impregnation front deep into the base with damage to the insulating layers.
В основу изобретения положена задача разработки катодной футеровки алюминиевого электролизера, конструкция которой обеспечивала бы увеличение срока службы электролизера, улучшение его показателей работы за счет устранения попадания фторсолей и расплавленного алюминия на теплоизоляционные слои.The basis of the invention is the task of developing a cathode lining of an aluminum electrolyzer, the design of which would provide an increase in the service life of the electrolyzer, improving its performance by eliminating the ingress of fluorine salts and molten aluminum on the insulating layers.
Поставленная задача решается тем, что в катодной футеровке алюминиевого электролизера, включающей углеродные блоки, теплоизоляционный слой и огнеупорную часть, состоящую из двух защитных слоев - верхнего, примыкающего к углеродным блокам, и нижнего, выполненных из порошкообразного материала, согласно предлагаемому решению, верхний защитный слой состоит из материала алюмосиликатного состава, стойкого к воздействию компонентов электролита. Нижний защитный слой выложен герметичными металлическим емкостями, одной или несколькими, заполненными огнеупорным материалом, стойким к воздействию расплавленного алюминия и компонентов электролита, углеродсодержащего состава с коэффициентом теплопроводности не более 0,1 Вт/(м·К).The problem is solved in that in the cathode lining of an aluminum electrolyzer, including carbon blocks, a heat-insulating layer and a refractory part, consisting of two protective layers - the upper one adjacent to the carbon blocks, and the lower one made of powder material, according to the proposed solution, the upper protective layer consists of a material of aluminosilicate composition, resistant to the effects of electrolyte components. The lower protective layer is lined with sealed metal containers, one or more, filled with refractory material, resistant to molten aluminum and electrolyte components, carbon-containing composition with a thermal conductivity of not more than 0.1 W / (m · K).
Предлагаемый способ дополняют частные отличительные признаки, направленные на решение поставленной задачи.The proposed method is complemented by private distinctive features aimed at solving the problem.
Верхний защитный слой выполнен из материала с содержанием Al2O3 от 27 до 35%, крупностью не более 2,5 мм и толщиной от 10 до 50% высоты огнеупорной части.The upper protective layer is made of a material with an Al 2 O 3 content of 27 to 35%, a grain size of not more than 2.5 mm and a thickness of 10 to 50% of the height of the refractory part.
В нижнем защитном слое емкости заполнены сажей и толщина его составляет от 50 до 90% высоты огнеупорной части.In the lower protective layer, the containers are filled with soot and its thickness is from 50 to 90% of the height of the refractory part.
Сопоставительный анализ признаков заявляемого решения и признаков аналога и прототипа свидетельствует о соответствии решения критерию «новизна».A comparative analysis of the features of the proposed solution and the characteristics of the analogue and prototype indicates that the solution meets the criterion of "novelty."
Выполнение верхнего защитного слоя в огнеупорной части порошкообразным с максимальным размером частиц менее 2,5 мм и имеющих алюмосиликатный состав с содержанием Al2O3 от 27 до 35% с толщиной от 50 до 10% высоты огнеупорной части обусловлено следующим:The implementation of the upper protective layer in the refractory part is powdery with a maximum particle size of less than 2.5 mm and having an aluminosilicate composition with an Al 2 O 3 content of 27 to 35% and a thickness of 50 to 10% of the height of the refractory part due to the following:
Специальные исследования показали, что криолитоустойчивость определяется как средним размером пор, так и плотностью материала. С уменьшением размеров частиц уменьшается размер канальных пор и растет криолитоустойчивость, но падает величина плотности. Поэтому существует оптимальный размер частиц, при котором сохраняется величина плотности и достигается максимальная криолитоустойчивость. Как известно, для более плотной укладки распределения размеры частиц должны подчиняться кривым идеального распределения. С учетом этого обстоятельства максимальный размер частиц не должен превышать 2,5 мм. Если размеры частиц будут превышать указанную величину, то сокращается поверхность взаимодействия с проникающими компонентами электролита, растет размер пор, что приводит к увеличению пропитки и степени взаимодействия. Если максимальный размер частиц будет меньше, чем 2,5 мм, то падает плотность огнеупорного материала.Special studies have shown that cryolite resistance is determined by both the average pore size and the density of the material. With a decrease in particle size, the size of channel pores decreases and cryolite resistance increases, but the density decreases. Therefore, there is an optimal particle size at which the density value is maintained and maximum cryolite resistance is achieved. As is known, for a denser packing of the distribution, the particle sizes must obey the curves of ideal distribution. With this in mind, the maximum particle size should not exceed 2.5 mm. If the particle sizes exceed the specified value, then the surface of interaction with the penetrating components of the electrolyte is reduced, the pore size grows, which leads to an increase in impregnation and the degree of interaction. If the maximum particle size is less than 2.5 mm, the density of the refractory material decreases.
Частицы высокореакционного слоя должны иметь алюмосиликатный состав с содержанием Al2О3 от 27 до 35%. Во-первых, это наиболее дешевый материал, а во-вторых, образуется слой нефелина по реакции (1), который способствует образованию альбита, замедляющего инфильтрацию компонентов электролита:The particles of the highly reactive layer should have an aluminosilicate composition with an Al 2 O 3 content of 27 to 35%. Firstly, it is the cheapest material, and secondly, a nepheline layer is formed by reaction (1), which promotes the formation of albite, which slows down the infiltration of electrolyte components:
При достаточно умеренном поступлении NaF нефелин реагирует с диоксидом кремния по реакции (2) с образованием альбита NaAlSi3O8, который будет находиться в вязком стеклообразном расплавленном состоянии:With a fairly moderate supply of NaF, nepheline reacts with silicon dioxide by reaction (2) with the formation of the albite NaAlSi 3 O 8 , which will be in a viscous glassy molten state:
При содержании Al2O3 менее 27% будет затруднено образование нефелина. При большем, чем 35%, содержании Al2O3 снижается реакционная способность и протекает реакция образования β-глинозема (3):If the Al 2 O 3 content is less than 27%, nepheline formation will be difficult. With a greater than 35% Al 2 O 3 content, the reactivity decreases and the β-alumina formation reaction proceeds (3):
При этом из-за значительно более низкой плотности β-глинозема ниже α-глинозема могут происходить объемные изменения в футеровке, приводящие к подъему подины.Moreover, due to the significantly lower density of β-alumina below α-alumina, volumetric changes in the lining can occur, leading to the rise of the hearth.
Выполнение нижнего защитного слоя из сажи толщиной от 50 до 90% высоты огнеупорной части обусловлено тем, что сажа обладает уникальными свойствами, такими как высокая огнеупорность, несмачиваемость фторсолями и низкий коэффициент теплопроводности до температур вплоть до t ~800°C.The implementation of the lower protective layer of carbon black with a thickness of 50 to 90% of the height of the refractory part is due to the fact that carbon black has unique properties such as high refractoriness, non-wettability with fluorine salts and a low coefficient of thermal conductivity up to temperatures of up to t ~ 800 ° C.
Предлагаемая конструкция катодного устройства по сравнению с прототипом позволяет повысить его срок службы за счет замедления скорости проникновения компонентов криолит-глиноземного расплава в теплоизоляционную часть цоколя и сохранения теплофизических свойств последней. Кроме того, стабилизация теплового баланса позволит снизить удельный расход электроэнергии.The proposed design of the cathode device in comparison with the prototype allows to increase its service life by slowing down the penetration rate of the components of the cryolite-alumina melt into the insulating part of the cap and preserving the thermophysical properties of the latter. In addition, stabilization of the heat balance will reduce specific energy consumption.
Сущность изобретения поясняется следующим графическим материалом, где:The invention is illustrated by the following graphic material, where:
на фиг.1 изображена схема катодной футеровки алюминиевого электролизера;figure 1 shows a diagram of the cathode lining of an aluminum electrolyzer;
на фиг.2 - результаты исследований на криолитоустойчивость;figure 2 - the results of studies on cryolite resistance;
на фиг.3 - вид отформованного образца сажи после испытаний на прямое воздействие электролита;figure 3 - view of the molded sample of soot after testing for direct exposure to the electrolyte;
на фиг.4 - зависимость коэффициента теплопроводности сажи от температуры;figure 4 - dependence of the thermal conductivity of soot on temperature;
на фиг.5 - распределение температуры по высоте цоколя;figure 5 - temperature distribution along the height of the cap;
на фиг.6 - температурное поле и форма рабочего пространства (ФРП) электролизера при использовании прототипа;figure 6 - temperature field and the shape of the working space (FRP) of the electrolyzer when using the prototype;
на фиг.7 - температурное поле и ФРП электролизера при использовании заявляемого решения.Fig.7 - temperature field and the FRP of the electrolyzer when using the proposed solution.
Изображенная на фиг.1 футеровка состоит из выравнивающей подушки 1, двух слоев теплоизоляционного материала 2, нижнего защитного слоя 3 огнеупорной части - металлических емкостей, заполненных сажей, верхнего защитного слоя 4 огнеупорной части, выполненного из алюмосиликатного материала, имеющего высокую реакционную способность к компонентам электролита, проникающим через подину, состоящую из углеродных блоков 5. Анод 6 помещен в электролизную ванну. Подовая масса 7 заполняет пространство между углеродными блоками 5 и бортовым блоком 8. Блюмс 9 через уплотнение 10 соединен с углеродным блоком 5. В нижней части электролизной ванны установлен компенсатор 11. Вид отформованного образца сажи после испытаний на прямое воздействие электролита показан на фиг.3, где электролит 12 находится на нижнем защитном слое 3. Образец помещен в тигель 13.The lining shown in Fig. 1 consists of a
Как показали результаты исследований на криолитоустойчивость (фиг.2), измельчение частиц позволяет сократить долю прореагировавшего материала. Происходит уменьшение доли материала, прореагировавшего с компонентами фторсолей с 23 до 14-15%.As shown by the results of studies on cryolite resistance (figure 2), grinding particles allows you to reduce the proportion of reacted material. There is a decrease in the proportion of material that has reacted with the components of fluorine salts from 23 to 14-15%.
Испытания сажи в тестах на криолитоустойчивость показали, что сажа не смачивается и практически не взаимодействует с компонентами электролита (фиг.3). Сажа обладает уникальными свойствами, такими как высокая огнеупорность, несмачиваемость фторсолями и низкий коэффициент теплопроводности до температур, вплоть до 800°С.Tests of soot in tests for cryolite resistance showed that soot is not wetted and practically does not interact with the components of the electrolyte (figure 3). Soot has unique properties such as high refractoriness, non-wettability with fluorine salts and low coefficient of thermal conductivity up to temperatures up to 800 ° C.
Сопоставительный анализ температурных полей в катодных устройствах, полученных с использованием трехмерных математических моделей по прототипу, где высота огнеупорной части, заполненной сухими барьерными смесями (СБС) составляет 90 мм, расположенной под углеродными блоками и по прототипу, где высота нижнего защитного слоя составляет 30 мм, а верхнего - 60 мм, показал следующие характерные особенности (табл. и фиг.5).Comparative analysis of temperature fields in cathode devices obtained using three-dimensional mathematical models of the prototype, where the height of the refractory part filled with dry barrier mixtures (SBS) is 90 mm, located under the carbon blocks and according to the prototype, where the height of the lower protective layer is 30 mm, and the upper - 60 mm, showed the following characteristic features (table. and figure 5).
Укладка слоя сажи толщиной 30 мм, помещенной в металлические емкости, приводит к повышению температуры на подине в центре электролизера по отношению к прототипу с 968,5 до 975°С. За счет этого резко сокращается длина настыли под проекцией анода (с 215 до 165 мм) и уменьшается толщина гарнисажа. Температура непосредственно под подовыми блоками увеличится на 15°С. Поэтому верхний слой СБС будет иметь более высокую температуру, а следовательно, и несколько более высокую вероятность взаимодействия с компонентами проникающего электролита.Laying a layer of
В то же время из-за низкого значения коэффициента теплопроводности сажи слой имеет высокое тепловое сопротивление, что обеспечивает большой градиент температур по его высоте. Поэтому проникающий расплав электролита будет застывать, образуя корку, непроницаемую для газовой и жидкой фаз.At the same time, due to the low value of the coefficient of thermal conductivity of soot, the layer has a high thermal resistance, which provides a large temperature gradient along its height. Therefore, the penetrating melt of the electrolyte will solidify, forming a crust impermeable to the gas and liquid phases.
Другим положительным фактором предлагаемого технического решения является то, что вышерасположенный подовый блок в случае применения сажи будет находиться в более однородном температурном поле. Так, перепад температур по высоте подового блока по прототипу составляет 16,5°С, а в предлагаемом варианте - всего 8°С. В период разогрева и обжига подины этот фактор определяет целостность подины, поскольку при прогреве перепад температур по высоте массивного подового блока уменьшается. В период пропитки подовых блоков компонентами электролита за счет капиллярных сил уменьшение градиента температур по их высоте способствует уменьшению количества проникающего фтористого натрия. Но самым примечательным в случае применения предлагаемого решения является резкое (на 356°С) снижение температур в нижерасположенных слоях. В результате этого (при условии сохранения свойств сажи под действием компонентов электролита, в частности паров натрия) открывается возможность уменьшения количества материалов, используемых в цоколе, что влечет за собой экономический эффект. Вышесказанное иллюстрируется картинами распределения температур и ФРП алюминиевого электролизера (фиг.6 и 7).Another positive factor of the proposed technical solution is that the upstream hearth block in the case of soot will be in a more uniform temperature field. So, the temperature difference along the height of the hearth block of the prototype is 16.5 ° C, and in the proposed embodiment, only 8 ° C. During the heating-up and firing period of the hearth, this factor determines the integrity of the hearth, since when heated, the temperature difference along the height of the massive hearth block decreases. During the period of impregnation of the hearth blocks with electrolyte components due to capillary forces, a decrease in the temperature gradient along their height helps to reduce the amount of penetrating sodium fluoride. But the most remarkable in the case of applying the proposed solution is a sharp (at 356 ° C) temperature drop in the lower layers. As a result of this (provided that the properties of soot are maintained under the action of electrolyte components, in particular sodium vapors), it becomes possible to reduce the amount of materials used in the base, which entails an economic effect. The above is illustrated by the patterns of temperature distribution and the FRF of an aluminum electrolyzer (Fig.6 and 7).
Использование вышеописанной катодной футеровки позволит увеличить в среднем срок службы каждого алюминиевого электролизера на 1 год, что приведет к увеличению выпуска алюминия примерно на 400 т. При этом достигается снижение удельного расхода электроэнергии на 125 тыс. кВт·ч.Using the cathode lining described above will increase the average life of each aluminum electrolyzer by 1 year, which will lead to an increase in aluminum production by about 400 tons. At the same time, the specific energy consumption is reduced by 125 thousand kWh.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004107798/02A RU2266983C1 (en) | 2004-03-16 | 2004-03-16 | Cathode facing to aluminum cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004107798/02A RU2266983C1 (en) | 2004-03-16 | 2004-03-16 | Cathode facing to aluminum cell |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004107798A RU2004107798A (en) | 2005-09-27 |
| RU2266983C1 true RU2266983C1 (en) | 2005-12-27 |
Family
ID=35849622
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004107798/02A RU2266983C1 (en) | 2004-03-16 | 2004-03-16 | Cathode facing to aluminum cell |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2266983C1 (en) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2320782C1 (en) * | 2006-05-23 | 2008-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Русская инжиниринговая компания" | Cathode device of cell for production of aluminum by electrolysis |
| RU2385972C1 (en) * | 2008-11-21 | 2010-04-10 | ЮНАЙТЕД КОМПАНИ РУСАЛ АйПи ЛИМИТЕД | Casing method of cathode device of electrolytic cell for receiving of aluminium |
| RU2415974C2 (en) * | 2006-05-03 | 2011-04-10 | Карбон Савуа | Electrolysis bath for production of alluminium |
| RU2553145C1 (en) * | 2012-10-25 | 2015-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Method of lining of cathode device of electrolyser by unshaped materials |
| RU2593247C1 (en) * | 2015-04-23 | 2016-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Method of lining of cathode device of electrolytic cell for aluminium production |
| RU2606374C1 (en) * | 2015-07-24 | 2017-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Method of lining cathode device of electrolysis cell |
| RU2608942C1 (en) * | 2015-09-10 | 2017-01-26 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Primary aluminium production reduction cell cathode lining |
| WO2017018911A1 (en) * | 2015-07-24 | 2017-02-02 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Method for lining a cathode assembly of an electrolysis tank for producing primary aluminium (variants) |
| WO2017138843A1 (en) * | 2016-02-09 | 2017-08-17 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Electrolyzer cathode lining method for producing primary aluminum |
| RU2667270C1 (en) * | 2017-10-19 | 2018-09-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Lining layers in the aluminum cells cathode casing formation method and device for its implementation |
| RU226379U1 (en) * | 2024-02-21 | 2024-05-31 | Владислав Владимирович Фурсенко | Gas-electric electrolysis bath for producing aluminum from alumina |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1554699A (en) * | 1977-04-25 | 1979-10-24 | Union Carbide Corp | Cell lining |
| US4561958A (en) * | 1984-11-30 | 1985-12-31 | Reynolds Metals Company | Alumina reduction cell |
| SU1331906A1 (en) * | 1986-03-28 | 1987-08-23 | Братский алюминиевый завод | Lining of cathode part of aluminium electrolyzer |
| RU2131487C1 (en) * | 1998-02-18 | 1999-06-10 | Акционерное общество открытого типа "Волгоградский алюминий" ОАО "ВГАЗ" | Facing of cathode casing of aluminium cell |
| RU2191223C1 (en) * | 2001-08-06 | 2002-10-20 | Открытое акционерное общество "Надвоицкий алюминиевый завод" | Lining of cathode casing of aluminum cell |
-
2004
- 2004-03-16 RU RU2004107798/02A patent/RU2266983C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1554699A (en) * | 1977-04-25 | 1979-10-24 | Union Carbide Corp | Cell lining |
| US4561958A (en) * | 1984-11-30 | 1985-12-31 | Reynolds Metals Company | Alumina reduction cell |
| SU1331906A1 (en) * | 1986-03-28 | 1987-08-23 | Братский алюминиевый завод | Lining of cathode part of aluminium electrolyzer |
| RU2131487C1 (en) * | 1998-02-18 | 1999-06-10 | Акционерное общество открытого типа "Волгоградский алюминий" ОАО "ВГАЗ" | Facing of cathode casing of aluminium cell |
| RU2191223C1 (en) * | 2001-08-06 | 2002-10-20 | Открытое акционерное общество "Надвоицкий алюминиевый завод" | Lining of cathode casing of aluminum cell |
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2415974C2 (en) * | 2006-05-03 | 2011-04-10 | Карбон Савуа | Electrolysis bath for production of alluminium |
| US8440059B2 (en) | 2006-05-03 | 2013-05-14 | Carbone Savoie | Electrolytic cell for obtaining aluminium |
| RU2320782C1 (en) * | 2006-05-23 | 2008-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Русская инжиниринговая компания" | Cathode device of cell for production of aluminum by electrolysis |
| RU2385972C1 (en) * | 2008-11-21 | 2010-04-10 | ЮНАЙТЕД КОМПАНИ РУСАЛ АйПи ЛИМИТЕД | Casing method of cathode device of electrolytic cell for receiving of aluminium |
| RU2553145C1 (en) * | 2012-10-25 | 2015-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Method of lining of cathode device of electrolyser by unshaped materials |
| RU2593247C1 (en) * | 2015-04-23 | 2016-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Method of lining of cathode device of electrolytic cell for aluminium production |
| RU2614357C2 (en) * | 2015-07-24 | 2017-03-24 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Lining method for cathode assembly of electrolyzer for primary aluminium production (versions) |
| US10774434B2 (en) * | 2015-07-24 | 2020-09-15 | United Company RUSAL Engineering and Technology Centre LLC | Method for lining a cathode assembly of a reduction cell for production of primary aluminum (variants) |
| WO2017018911A1 (en) * | 2015-07-24 | 2017-02-02 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Method for lining a cathode assembly of an electrolysis tank for producing primary aluminium (variants) |
| RU2606374C1 (en) * | 2015-07-24 | 2017-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Method of lining cathode device of electrolysis cell |
| WO2017044010A1 (en) * | 2015-09-10 | 2017-03-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Lining of cathode assembly of electrolysis cell for producing aluminium |
| EP3348677A4 (en) * | 2015-09-10 | 2019-10-09 | (Obshchestvo S Ogranichennoy Otvetstvennost'Yu "Obedinennaya Kompaniya Rusal Inzhen-Erno- Tekhnologicheskiy Tsentr) | INTERIOR COATING OF A CATHODIC APPARATUS OF A ELECTROLYSER FOR THE PRODUCTION OF ALUMINUM |
| RU2608942C1 (en) * | 2015-09-10 | 2017-01-26 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Primary aluminium production reduction cell cathode lining |
| WO2017138843A1 (en) * | 2016-02-09 | 2017-08-17 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Electrolyzer cathode lining method for producing primary aluminum |
| EA033869B1 (en) * | 2016-02-09 | 2019-12-03 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Electrolyzer cathode lining method for producing primary aluminum |
| RU2667270C1 (en) * | 2017-10-19 | 2018-09-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Lining layers in the aluminum cells cathode casing formation method and device for its implementation |
| WO2019078764A1 (en) * | 2017-10-19 | 2019-04-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Formation of lining layers in the cathode shells of aluminium electrolytic reduction cells |
| US11566335B2 (en) | 2017-10-19 | 2023-01-31 | Obshchestvo S Ogranichennoy Otvetstvennost'Yu “Obedinennaya Kompaniya Rusal Inzhenerno-Tekhnologicheskiy Tsentr” | Formation of lining layers in the cathode shells of aluminum electrolytic reduction cells |
| US11885035B2 (en) | 2017-10-19 | 2024-01-30 | Obshchestvo S Organichennoy Otvetstvennost'yu “Obedinennaya Kompaniya Rusal Inzhenerno-Tekhnologicheskiy Tsentr” | Formation of lining layers in the cathode shells of aluminium electrolytic reduction cells |
| RU226379U1 (en) * | 2024-02-21 | 2024-05-31 | Владислав Владимирович Фурсенко | Gas-electric electrolysis bath for producing aluminum from alumina |
| RU231156U1 (en) * | 2024-07-03 | 2025-01-13 | Дмитрий Олегович Анисимов | Electrolysis bath for obtaining aluminum from alumina |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004107798A (en) | 2005-09-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2266983C1 (en) | Cathode facing to aluminum cell | |
| CA1273895A (en) | Linings for aluminium reduction cells | |
| CN107709624A (en) | Lining of cathode assemblies of reduction tanks for aluminum production | |
| NZ243121A (en) | Porous, refractory fluorine resistant material comprising alumina and titanium dioxide, preparation thereof and electrolytic vat incorporating this material | |
| RU2415974C2 (en) | Electrolysis bath for production of alluminium | |
| CN107709625B (en) | Method for lining a cathode assembly of a reduction tank for primary aluminium production (variant) | |
| EP0102361B1 (en) | Diffusion barrier for alluminium electrolysis furnaces | |
| AU693266B2 (en) | Cryolite resistant refractory | |
| EP1366215B1 (en) | Thermally insulating structural components resistant to high temperature corrosive media | |
| NO317744B1 (en) | Internal floor cladding for electrolytic cells and methods for making them, as well as a method for working up a used floor cladding. | |
| AU2007226245B2 (en) | Aluminium electrowinning cell with enhanced crust | |
| CN111996551A (en) | Bottom heat-insulating layer structure of cathode cell of aluminum electrolysis cell | |
| US3267183A (en) | Method of lining an aluminum electrolytic cell | |
| RU2294403C1 (en) | Lining method for cathode device of aluminum cell | |
| Jeltsch et al. | Dry barrier mix in reduction cell cathodes | |
| Proshkin et al. | Properties of refractory materials for primary aluminum production electrolyzers | |
| CA3102752C (en) | Cathode assembly of an aluminum reduction cell | |
| RU2458185C1 (en) | Cathode device of aluminium electrolyser | |
| RU2125621C1 (en) | Lining of shell of cathode aluminum electrolyzer | |
| Sakulin et al. | Comprehensive solution for lining the socle of an electrolyzer with contemporary refractories and heat insulating materials | |
| EA043689B1 (en) | METHOD FOR OBTAINING A BARRIER LAYER OF A CATHODE LINING IN AN ELECTROLYTIC CELL AND MATERIAL FOR THIS LAYER |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20061220 |
|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20071001 |
|
| QZ4A | Changes in the licence of a patent |
Effective date: 20071001 |
|
| QZ4A | Changes in the licence of a patent |
Effective date: 20061220 |
|
| QZ4A | Changes in the licence of a patent |
Effective date: 20071001 |
|
| QC41 | Official registration of the termination of the licence agreement or other agreements on the disposal of an exclusive right |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20071001 Effective date: 20140416 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20140610 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: SUB-LICENCE Effective date: 20140916 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: SUB-LICENCE Effective date: 20141230 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: SUB-LICENCE FORMERLY AGREED ON 20200414 Effective date: 20200414 |
|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20211013 |