Совершенствование электролизного производства, страница 6

После анализа перспектив увеличения стойкости швов подины исследователями ЗАлК было выбрано направление по использованию для герметизации швов керамических материалов, при этом, с ;елью получения возможности уменьшения ширины швов, керамический материал решили подавать в ивы в виде шликера. Первые промышленные испытания начаты на ЗАлК в 1986 г. В качестве керамического материала был использован а-Аl₂О_з. Испытания показали перспективность выбранного направления:

- величина междублочных и периферийных швов уменьшена до 10 мм;

- исключено выделение в атмосферу углеводородов при монтаже подины, при обжиге и пуске электролизеров;

- отпала необходимость в обжиге швов подины;

- повысилась в 4-5 раз производительность труда на операции по заполнению швов подины;

- ликвидирован тяжелый ручной труд при заполнении швов подины;

- уменьшен перепад напряжения в подине на 20-25 мВ.

При монтаже первых электролизеров получена общая пористость материала в швах 35-37%, что, как выяснилось позднее, оказалось недостаточно.

Анализ материала швов электролизера, специально остановленного через 2 года эксплуатации, показал, что он пропитался электролитом щелочного состава, вымывания материала твоя не произошло, в различных частях футеровки произошли фазовые превращения исходного а-Аl₂О_з в В-Al₂О_з и В-NaAlO₂;. Средний срок службы первой опытной группы ванн оказался примерно таким же, как н рядовых электролизеров, при этом минимальный срок службы составил 21 месяц, а максимальный 65 месяцев. При демонтаже опытных электролизеров выявлено, что катодные блоки имели трещины типа 'усы", и проникновение алюминия к катодным стержням шло по этим трещинам. Образование этих трещин, по всей вероятности, происходит из-за разности в коэффициентах линейного расширения углерода и стали и недостаточного обжатия подовых блоков со стороны межблочных швов.

В исследовательской лаборатории ЗАлК была проведена работа по улучшению физико-механических свойств керамических межблочных швов. При этом был учтен мировой опыт по использованию в катодах алюминиевых электролизеров тугоплавких керамических соединений. Испытания показали, что прочность межблочных швовподин алюминиевых электролизеров, заполненных керамическим материалом, главным образом зависит от пористости материала при условии, что этот материал не взаимодействует с расплавом ванны алюминиевого электролизера. Следовательно, основным недостатком в футеровке первых опытных электролизеров стала относительно большая пористость материала швов, что не обеспечило (из-за пропитки фтористыми солями) достаточной жесткости этих швов по противодействию пластическим деформациям.

С июля 1995 г. по январь 1996 г. смонтировано и пушено па электролиз 3 опытных электролизера, при изготовлении катодов которых межблочные швы были заполнены керамическим материалом с общей пористостью 25%. Шликер для заполнения швов изготовлялся из а-Аl₂О_з и SiC в качестве наполнителя. При этом отрабатывался регламент по приготовлению шликера, монтажу и сушке катода. В этот же период были пущены 11 контрольных электролизеров, отличающихся от опытных только

тем, что межблочные швы подины на них были обычного размера и заполнены холоднонабивной подовой массой.

Таблица

Состояние опытных и контрольных электролизеров на 01.05.1999 г.

Тип заполнения швов	Пущено ванн, шт.	Отключено ванн,		Средний срок службы отключенных ванн, мес.	В работе ванн, шт.	Средний срок службы работающих ванн, мес.	Общий средний срок службы ванн, мес.
		шт.	%
Набойка п/массой	11	5	45.5	31.5	6	44	38.3
Заливка шликера	3	0	0	-	3	43.7	43.7

Анализ работы опытных и контрольных электролизеров (см. таблицу) свидетельствует о возможности увеличения среднего срока службы "шликерных" электролизеров. Косвенным показателем интенсивности физико-химических процессов, происходящих в 41утеровке электролизера, является скорость прогиба продольных сторон катодного кожуха. Замеры, проводимые в течение более трех лет, показали, что скорость прогиба у "шликерных" электролизеров на 33% ниже, чем у электролизеров с набойкой швов подовой массой (0.42 и 0.63 мм/мес, соответственно). Следовательно, скорость физико-химических процессов, происходящих в футеровке под воздействием проникающих компонентов расплава, а значит и скорость проникновения этих компонентов в футеровку у опытных электролизеров ниже, чем у рядовых.

Осуществив ряд организационных мероприятий, ЗАлК с февраля 1998г. начал переход на внедрение новой "шликерной" технологии при герметизации швов катодной футеровки электролизеров вместо набойки подовой массы. По состоянию на 01.05.1999 г. в эксплуатацию пущено 182 электролизера, смонтированных по новой технологии. Все электролизеры в плановом порядке выведены на выпуск сортового металла и продолжают успешно работать.

Анализ статистических данных по сроку службы отключаемых электролизеров за последние три года свидетельствует, что запоследние 3-4 квартала наметилась тенденция к устойчивому росту срока службы отключаемых электролизеров. Это объясняется тем, что количество преждевременно отключенных электролизеров в этот же период времени стало снижаться, а последние 2 квартала отключенных ванн со сроком службы до 1 года не зафиксировано.

Выводы.

Можно ожидать, с большой степенью вероятности, увеличения срока службы электролизеров, смонтированных с применением керамических материалов для герметизации швов, по сравнению с электролизерами, на которых применялась углеродная набоечная масса.