АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1. АНАЛИЗ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ И ЗАРУБЕЖНОЙ ИНФОРМАЦИИ ПО ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КАТОДНЫХ БЛОКОВ, ИХ СВОЙСТВАМ И ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ В АЛЮМИНИЕВЫХ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРАХ 7
1.1. Технология изготовления катодных блоков и основные свойства катодов 7
1.1.2 Сырье для производства катодных блоков (наполнители и пек), свойства сырья 14
1.1.3. Влияние грансостава наполнителей на свойства катодных блоков . 21
1.1.4 Влияние технологических параметров смешивания, прессования и
обжига на свойства катодных блоков 23
1.2 Применение катодных блоков в алюминиевых электролизерах 26
1.2.1 Химические реакции в угольной подине электролизера при обжиге и
эксплуатации 26
1.2.2Расширение и усадка катодных блоков при обжиге подины и ее эксплуатации 27
1.2.3. Причины разрушения катодов при обжиге подины и эксплуатации
электролизера. Влияние качества катодов на их разрушение при эксплуатации 31
1.2.4 Разрушение под действием неравномерного нагрева и термоудара 32
1.2.5 Расслоение в набивных частях катода 33
1.2.6 Разрушения, вызванные взаимодействием подовых блоков и
металлических блюмсов 34
1.2.7 Разрушения вызванные не стационарными высокими
температурами 35
1.2.8 Разрушения в результате проникновения металла в огнеупорную
футеровку 35
1.2.9 Шелушение блоков, вызванное натрием 37
1.2.10 Разрушение подины за счет эрозии расплава 38
1.3 Основные методы оценки свойств катодных блоков 39
2.ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 42
2.1 Объекты исследования 42
2.2 Методы исследования пеков 44
2.2.1Метод определения температуры размягчения каменноугольного пека 44
2.2.2 Метод определения содержания летучих веществ в пеке 44
2.2.3 Метод определения выхода коксового остатка из пека 44
2.2.4 Метод дериватографического анализа пеков 45
2.2.5 Метод определения динамической вязкости на вискозиметре
Брукфильда 45
2.2.6 Метод определения кажущейся плотности и общей пористости
образцов углеграфитовых материалов 45
2.2.7 Метод измерения удельного электрического сопротивления 46
2.2.8 Определение прочности при изгибе методом трех точек 46
2.2.9 Метод определения прочности на сжатие 46
2.2.10 Метод определения температурного коэффициента линейного
расширения 47
2.2.11 Определение теплопроводности сравнительным методом 47
2.2.12 Определение коэффициента линейного теплового расширения .... 47
3 ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ 49
3.1 Анализ свойств пеков разных марок 49
3.2 Результаты исследования влияния температуры размягчения пека на
физико-механические показатели катодных блоков разных марок 54
3.3 Результаты исследования влияния качества пеков СТП и ВТП
импортного и отечественного на физико-механические свойства катодных блоков марки 1 60
4. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 66
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 68
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 69
Основной задачей производителей катодных блоков для футеровки алюминиевых электролизеров является повышение их эксплуатационной стойкости. Тенденция увеличение силы тока на электролизерах способствует не только интенсификации процесса получения алюминия, но и ускоряет физический и химический износ катодной футеровки.
В таких жестких эксплуатационных условиях необходимо, чтобы катодные блоки имели высокую прочность и плотность, высокие термическую, химическую и абразивную устойчивость, устойчивость к натриевому расширению.
Наиболее эффективными способами влияния на физико-механические свойства катодных блоков являются:
-улучшение свойства сырьевых материалов, применяемых для производства катодных блоков;
-оптимизация гранулометрического состава твердых углеродных наполнителей;
-разработка оптимальных режимов смешивания, прессования и обжига.
Что касается улучшения свойств наполнителей, то повсеместно наблюдается переход на использование электрокальцинированного антрацита, вместогазокальцинированного, увеличивается количество искусственного графита в шихте, производятся графитированные катодные блоки на основе нефтяного кокса.
Относительно улучшения свойств связующего-каменноугольного пека, как за рубежом, так и в отечественной практике,производители при изготовлении катодных блоков переходят на пек с повышенной или высокой температурой размягчения. Высокотемпературные пеки по сравнению со среднетемпературными имеют более высокий выход коксового остатка, что способствует увеличению плотности, прочности, теплопроводности и снижению пористости и УЭС катодных блоков
Поэтому проведение исследований по влиянию свойств каменноугольных пеков с разной температурой размягчения являются актуальными.
Цель работы: изготовить опытные партии ипровести исследования свойств катодных блоков в зависимости от качества каменноугольного пека.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Выполнить сравнительные исследования физико-химических свойств отечественного и импортного пеков с различной температурой размягчения.
2. Повести исследование влияния свойств пеков с различной температурой размягчения на физико-механические свойства катодных блоков разных марок.
3. Провести сравнительные исследования влияния свойств пеков импортного и отечественного производства на одну из марок катодных блоков.
1) Анализ литературных данных показал, что для футеровки подин электролизеров, в мировой практике, используются катодные блоки разных марок, отличающихся по сырьевому составу, физико-механическим показателям и эксплуатационной стойкости.
2) Основными критериями при выборе твердых углеродистых наполнителей и технологии изготовления являются требования потребителей к физико-механическим показателям и плотности тока при эксплуатации электролизеров.В качестве связующего используется каменноугольный пек, при этом наблюдается тенденция увеличения доли высокотемпературных пеков в технологии производства катодов.
3) На разрушение подины в процессе обжига и эксплуатации оказывают влияние физико-механические свойства катодных блоков, которые существенно зависят от свойств наполнителя и связующего, а также от технологических параметров изготовления катодных блоков и их эксплуатации.
4) Исследованиями свойств импортного и отечественного пеков СТП и ВТПустановлено, что они различаются по составу и стабильности свойств
5) .Исследованиямиустановлено, что физико-механические и
эксплуатационные свойств катодных блоков разных марок зависят от свойств пеков
6) Все марки катодных блоков изготовленных на пеке ВТП, по сравнению с пеком СТП имеют более высокие физико-механические показатели и термостойкость, что позволит увеличить эксплуатационную стойкость подины электролизера.
7) Катодные блоки марки 1 на импортном пеке СТП и ВТП имеют более высокие физико-механические показатели, более высокую термостойкость и соответственно эксплуатационную стойкость, чем катодные блоки марки 1 на отечественном пеке.
