Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ГОРЯЧЕГО РЕМОНТА ЛОКАЛЬНЫХ РАЗРУШЕНИЙ ПОДИНЫ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА

Изобретение относится к электролитическому способу получения алюминия и может быть использовано для горячего ремонта локальных разрушений подины алюминиевого электролизера.

Известен способ локального ремонта бортовой футеровки алюминиевого электролизера, включающий создание временной защиты места ремонта при подключенном электролизере и замену поврежденного угольного блока, при этом металл сливают до уровня 250-420 мм и электролит до уровня не менее 50 мм, временную защиту выполняют в виде настыли из ремонтной смеси, а угольный блок заменяют полностью или частично пластиной из углеродсодержащего материала (патент RU 2129170, С25С 3/08, опубл. 20.04.1999). Недостатками известного способа являются:

- необходимость слива металла и электролита;

- необходимость создания временной защиты места ремонта, что усложняет процесс ремонта и снижает экономическую эффективность ремонта;

- углеродосодержащий материал не обеспечивает смачиваемость алюминием, т.е. не обеспечивает в достаточной мере износостойкость футеровки и повышение срока службы электролизера.

Наиболее близким по технической сущности является способ горячего ремонта локальных разрушений углеродистой подины катодного устройства алюминиевого электролизера, включающий определение участка разрушения, очистку поверхности разрушения, приготовление ремонтной смеси на основе фторсодержащих солей электролитического производства алюминия, доставку ремонтной смеси к месту разрушения и заполнение смесью участка разрушения, в котором заполнение участка локального разрушения осуществляют формованной ремонтной смесью, приготовленной сплавлением AlF₃ и CaF₂, при следующем соотношении компонентов, мас. %: фтористый алюминий 35-40, фтористый кальций 60-65. (Патент RU 2270886, С25С 3/06, опубл. 27.02.2006.)

Недостатками указанного аналога, взятого за прототип, являются:

- высокие температуры сплавления AlF₃ и CaF₂, что снижает экономическую эффективность способа;

- предлагаемый материал не является проводящим;

- предлагаемый материал не смачивается алюминием, т.е. не обеспечивает в достаточной мере износостойкость футеровки и повышение срока службы электролизера.

Задачей изобретения является создание способа горячего ремонта локальных разрушений подины электролизера, обеспечивающего снижение себестоимости локального ремонта подины электролизера.

При этом технический результат - реализация поставленной задачи, а именно повышение срока службы электролизера и снижение износа подины.

Технический результат достигается за счет того, что в способе горячего ремонта локальных разрушений подины алюминиевого электролизера, включающем определение участка разрушения, приготовление ремонтной смеси, заливку ремонтной смеси расплавленным алюминием с получением ремонтной массы, доставку ремонтной массы к месту разрушения, заполнение участка разрушения ремонтной массой, согласно заявляемому изобретению в качестве ремонтной смеси используют неформованный оксид магния с композиционным покрытием на основе диборида титана.

Способствуют достижению технического результата дополнительные отличительные признаки изобретения.

Перед заливкой ремонтной смеси расплавленным алюминием вышеупомянутую смесь сушат при температуре не менее 150°С. Ремонтную смесь обжигают в углеродной засыпке при температуре 500-700°С.

В качестве композиционного покрытия используют диборид титана и связующее при следующем соотношении, мас. %: связующее 25-5, TiB₂ 50-7.

В качестве связующего для композиционного покрытия используют сульфированные продукты реакции нафталина с формальдегидом с коксовым остатком не менее 15 мас. %.

Ремонтную смесь готовят посредством нанесения композиционного покрытия на основе диборида титана на неформованный оксид магния. При заливке ремонтной смеси расплавленным алюминием получают ремонтную массу в виде плит.

Ремонтная масса представляет собой материал, которой имеет соответствующую применению электропроводность, смачивается алюминием, что обеспечивает снижение износа подины и повышение срока службы электролизера. С другой стороны, реализация способа является экономически эффективной и обеспечивает снижение стоимости локального ремонта подины электролизера.

Способ осуществляют следующим образом.

Готовят ремонтную смесь посредством смешивания связующего с диборидом титана (TiB₂) до получения однородной массы в соотношении 50/50. Затем неформованный периклаз (оксид магния) засыпают в полученную смесь связующего с диборидом титана и перемешивают до полного покрытия неформованного периклаза (оксида магния) смесью связующего и диборида титана. Покрытый периклаз (оксид магния) рассыпают тонким слоем на сетку для сушки при температуре 150-200°С в течение 1 часа. После этого высушенный периклаз (оксид магния) помещают в закрытую емкость и подвергают обжигу в углеродной засыпке при температуре 700-900°С.

В результате обжига в восстановительной среде образуется композиционный материал TiB₂-C с концентрацией углерода порядка 15-20 мас. % (коксовый остаток).

С целью снижения энергозатрат из данной схемы можно исключить операцию обжига при 700-900°С, в этом случае композиционный материал TiB₂-C образуется при заливке смеси неформованного оксида магния с покрытием на основе диборида титана расплавленным алюминием, который имеет температуру ~900°С.

Ремонтная масса представляет собой отливки в виде плит, полученные из неформованного оксида магния с покрытием на основе диборида титана, залитые расплавленным алюминием.

На дно поддона засыпают тонкий слой глинозема для предотвращения прилипания отливок к поддону. Далее на поддон выгружают периклаз (оксид магния) с покрытием на основе TiB₂ и заливают расплавленным алюминием.

Пример 1

100 кг периклаза (оксида магния) фракционного состава 10-80 мм загружали в смеситель, в смеситель заливали композицию TiB₂+связующее в соотношении 50 мас. % TiB₂ - 50 мас. % связующее, перемешивали в течение 15 минут до однородного состояния (полного покрытия зерен периклаза связующим). Затем периклаз с покрытием выгружали на сетчатые поддоны и сушили в сушильном шкафу при температуре 200°С в течение 1 часа. После чего заливали расплавленный алюминий в металлические поддоны и получали ремонтную массу в виде плит. В процессе заливки расправленным алюминием формируется композиционный материал TiB₂-С, смачиваемый алюминием.

Пример 2

100 кг периклаза фракционного состава 10-80 мм загружали в смеситель, в смеситель заливали композицию TiB₂+связующее в соотношении 50 мас. % TiB₂ - 50 мас. % связующее, перемешивали в течение 15 минут до однородного состояния (полного покрытия зерен периклаза связующим). Затем периклаз с покрытием выгружали на сетчатые поддоны и сушили в сушильном шкафу при температуре 150-200°С в течение 1 часа. Далее, высушенный периклаз (оксид магния) помещали в закрытую емкость и подвергали обжигу в углеродной засыпке при температуре 700°С. В процессе обжига в восстановительной среде формируется композиционный материал TiB₂-C, смачиваемый алюминием.

После чего заливали расплавленный алюминий в металлические поддоны и получали ремонтную массу в виде плит.

Связующим компонентом является водный раствор сульфированного продукта реакции нафталина с формальдегидом.

Ремонт подовых блоков электролизеров реализовывался без остановки электролизера по следующей схеме:

1) удаление (снятие) анодного блока;

2) исследование топографии поверхности катодного блока;

3) определение глубины и местоположения участка разрушения;

4) подготовка и заполнение участка разрушения ремонтной массой.