Совершенствование электролизного производства, страница 9

«Тинор» - защитное покрытие катодного блока против окисления

«Тинор» - это покрытие путем смачивания алюминием, котороепредотвращает эрозию и защищает угольный блок от воздействия криолита, алюминия и натрия.

В результате «Тинор» продлевает срок службы электролизера и приводит к повышению выхода по току и снижению расхода электроэнергии за счет более эффективного токораспределения и сокращения межполюсного расстояния. Эти преимущества могут снизить производственные затраты до 5%.

Преимущества применения «Тинора»

•  У катодных блоков возросло противодействие натрию.

•   Начиная с пуска электролизера, значительно снизилось проникновение натрия в катодные блоки.

•  Уровень растворения в алюминии стал ниже.

•  Улучшилось токораспределение в катоде.

•   Возрос выход по току и энергетический кпд.

•   Облегчается эксплуатация электролизера, так как снизилось образование шлама.

Предполагается, что эти преимущества, связанные с применением «Тинор»-покрытия на катодном блоке, увеличат срок эксплуатации электролизера и снизят загрязнение окружающей среды футеровкой, так как срок ее службы продлится.

Проникновение натрия снижается и контролируется «Тинором»

Краткосрочные преимущества:

•  стабильность электролита достигается быстрее в ваннах, обработанных «Тинором»;

•  в катодных блоках, обработанных «Тинором». замедляется и становится более однородным проникновение натрия.

Долгосрочные преимущества:

•  увеличивается срок службы электролизера.

Замедленный градиент проникновения натрия в катодные блоки, обработанные «Тинором», выражается в замедленном и более однородном расширении катодного блока и минимальном вспучивании подины катода и последующем увеличении срока службы электролизера. •   Контролируемое расширение катодного блока и снижение его вспучивания ведут к хорошему электрическому контакту между катодными блоками и блюмсами.

Распределение концентрации натрия

Непосредственные замеры различной концентрации натрия и его распределения в катодных блоках были произведены на двух электролизерах, остановленных для анализа после 10 дней их работы.

Содержание натрия в катодных блоках (после 10 дней)

	Блоки, покрытые «Тинором»	Непокрытые блоки
Верх блоков	2%	10,0%
Подина блоков	0.5%	2,5%

Эти опытные данные по электролизерам соответствуют данным работы проф. Харольда Ойя, представленным им в докладе «Свойства коллоидно-связанного покрытия Т!В2 на углеродисто-катодных материалах» (Light Metals. 1997. С. 279). В нем он приходит к заключению, что разница в проникновении натрия в обработанных и необработанных «Тинором» образцах демонстрирует замедляющий эффект «Тинора», который действует, таким образом, как натриево-диффузный барьер. Данные экстраполяции проф. Ойя соответствуют опытным данным на промышленных электролизерах, собранных и проанализированных фирмой «Молтек».

Выход по току

Уоррен Хопин (Warren Haupin), известный ученый и эксперт по эксплуатации алюминиевых электролизеров, объясняет, почему смачиваемые катодные блоки увеличивают выход по току, в статье «Катодные блоки, смачиваемые алюминием, увеличивают выход по току» (Light Metals. 1999. С. 395-398). Его заключения суммированы ниже.

«На катодных блоках, смачиваемых алюминием, нет места, где под зеркалом металла образуются осадки, следовательно, они вызывают в нем горизонтальный электрический ток. Горизонтальный ток, взаимодействующий с вертикальным компонентом магнитного поля, является значительной причиной турбулентности зеркала металла. Выход по току можно улучшить за счет ликвидации этого источника нестабильности.

Величина повышения выхода по току в результате применения диборида титана, будет зависеть от интенсивности вертикального магнитного поля. Электролизеры, хорошо компенсированные в магнитном отношении, вероятно, не будут проявлять значительного увеличения выхода по току по сравнению с контрольными ваннами с таким же сроком службы, кроме первых нескольких месяцев работы. Во время этого периода контрольные электролизеры потеряют несколько процентов выхода по току при проникновении натрия в угольный катод, в то время как в электролизерах, где катоды покрыты диборидом титана, эта потеря не наблюдается. Эта разница будет уменьшаться и исчезнет по мере того, как катоды в контрольных электролизерах пропитаются натрием. Как бы то ни было, даже в очень стабильных электролизерах, имеющих другие преимущества, о которых уже упоминалось, могут выгодно применяться катодные блоки с диборидом титана в качестве композиционного материала или покрытия».

Стабильность «Тинор»-покрытия

На основе анализа металла из электролизеров, в которых тонкое покрытие «Тинором» в 6 мм было рассчитано, как минимум, на два года, присутствие титана и бора доказывало, что покрытие все еще сохранилось после трех лет работы ванны.

Через три года обычные значения Ti и В в металле из электролизеров, обработанных «Тинором», соответственно составляют 70 ppm и 10 ppm, а соответствующие значения титана в 50 ppm и бора в 6 ppm в металле из необработанных «Тинором» электролизеров доказывают, что в первых электролизерах покрытие еще сохранилось.

Сопротивляемость катодного блока эрозии

Сопротивляемость «Тинора» эрозии была замечена на нескольких заводах, где «Тинор» все еще наблюдался на некоторой части поверхности катода более 900 дней после его нанесения.

Выбивка покрытых «Тинором» электролизеров, остановленных после 985 дней работы, показала, что уровень эрозии на подине этих катодов по сравнению со средним уровнем эрозии по заводу составляет 1/3.

Во время выбивки были сделаны следующие наблюдения:

• снижение эрозии катода.