RU2347856C2 - Method of producing cold packed hearth mass - Google Patents
Method of producing cold packed hearth mass Download PDFInfo
- Publication number
- RU2347856C2 RU2347856C2 RU2007105422/02A RU2007105422A RU2347856C2 RU 2347856 C2 RU2347856 C2 RU 2347856C2 RU 2007105422/02 A RU2007105422/02 A RU 2007105422/02A RU 2007105422 A RU2007105422 A RU 2007105422A RU 2347856 C2 RU2347856 C2 RU 2347856C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon
- mass
- cold
- charge
- hearth
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к производству углеродных материалов, применяемых для футеровки подины электролизера.The invention relates to the field of non-ferrous metallurgy, in particular to the production of carbon materials used for lining the bottom of the cell.
Углеродная футеровка электролизеров формируется из подовых и боковых углеродных блоков, соединенных межблочными швами с подовой массой. Подовая масса используется для заполнения пространства (швов) между подовыми блоками в подине электролизера, а также для соединения бортовых блоков с подовыми по периферии ванны. Основные проблемы в работе электролизера возникают из-за протеков электролита и металла через межблочные или периферийные швы. Для их исключения необходима холоднонабивная подовая масса, расширяющаяся при обжиге с образованием мелкокопористой структуры и прочно соединяющая подовые блоки между собой, а также подовые блоки с боковыми блоками.The carbon lining of electrolyzers is formed from hearth and side carbon blocks connected by interblock seams with a hearth mass. The hearth mass is used to fill the space (seams) between the hearth blocks in the bottom of the cell, as well as to connect the side blocks with the hearths on the periphery of the bath. The main problems in the operation of the electrolyzer arise due to leaks of electrolyte and metal through interblock or peripheral joints. To eliminate them, a cold-packed hearth mass is required, which expands during firing with the formation of a finely porous structure and firmly connects the hearth blocks to each other, as well as hearth blocks with side blocks.
Как правило, способ приготовления холоднонабивной подовой массы включает основные операции приготовления углеродной шихты и смешивания ее со связующим и специальными добавками (или без них) в разных температурных условиях.As a rule, the method of preparing a cold-packed hearth mass includes the basic operations of preparing a carbon mixture and mixing it with a binder and special additives (or without them) under different temperature conditions.
Известен способ приготовления холоднонабивной подовой массы для алюминиевых электролизеров (патент РФ №2128731, кл. С25С 3/08; С04В 35/52, 1999), включающий приготовление углеродсодержащей шихты, смешивание ее со связующим и органической пластифицирующей добавкой. Связующим является среднетемпературный пек, нагретый до 130-170°С, который вводят в предварительно нагретую до 130-140°С углеродсодержащую шихту наполнителя. В качестве органической пластифицирующей добавки используют высокомолекулярные продукты фракционирования каменноугольной смолы или нефтяных остатков, нагретые до температуры 30-80°С.A known method of preparing a cold-packed hearth mass for aluminum electrolytic cells (RF patent No. 2122831, class C25C 3/08; C04B 35/52, 1999), including the preparation of a carbon-containing mixture, mixing it with a binder and an organic plasticizing additive. The binder is a medium-temperature pitch heated to 130-170 ° C, which is introduced into the carbon-containing charge of the filler preheated to 130-140 ° C. As an organic plasticizing additive, high molecular weight fractionation products of coal tar or oil residues are used, heated to a temperature of 30-80 ° C.
Массовая доля компонентов в составе массы:Mass fraction of components in the composition of the mass:
- органическая пластифицирующая добавка 5-7%;- organic plasticizing additive 5-7%;
- связующее 13-15%;- binder 13-15%;
- углеродсодержащая шихта (углеродсодержащие отходы катодов и анодов, хвосты флотации угольной пены, природный графит) - остальное.- carbon-containing charge (carbon-containing waste from cathodes and anodes, carbon foam flotation tailings, natural graphite) - the rest.
Время смешивания органической пластифицирующей добавки составляет (0,5-0,75) от времени смешивания углеродсодержащей шихты со связующим.The mixing time of the organic plasticizing additive is (0.5-0.75) of the time of mixing the carbon-containing mixture with a binder.
Известный способ приготовления холоднонабивной подовой массы снижает пористость обожженной массы с 33-34% до 27-29%.A known method of preparing a cold-packed hearth mass reduces the porosity of the calcined mass from 33-34% to 27-29%.
Основным недостатком известного способа является высокая пористость подовой массы после обжига, что не исключает проблему пропитки швов электролитом и проникновения металла.The main disadvantage of this method is the high porosity of the hearth mass after firing, which does not exclude the problem of impregnation of the joints with electrolyte and metal penetration.
Известен способ изготовления массы для алюминиевых электролизеров (патент РФ №2073749, кл. 25С 3/06, 1997), включающий смешивание коксовой шихты со связующим и тугоплавким компонентом. Дополнительно в состав массы вводят ингибитор окисления - глиноземсодержащее вещество, которое предварительно подают в связующее перед смешиванием его с коксовой шихтой.A known method of manufacturing a mass for aluminum electrolytic cells (RF patent No. 2073749, CL 25C 3/06, 1997), comprising mixing a coke charge with a binder and a refractory component. Additionally, an oxidation inhibitor, an alumina-containing substance, is introduced into the mass composition, which is preliminarily fed into the binder before mixing it with the coke charge.
Известный способ приводит к повышению стойкости к окислению и снижению пористости в 3-4 раза при условии добавления в подовую массу 20-21% глиноземсодержащего вещества.The known method leads to an increase in oxidation resistance and a decrease in porosity by 3-4 times, provided that 20-21% alumina-containing substance is added to the bottom mass.
Способ имеет ряд недостатков:The method has several disadvantages:
- в составе подовой массы допускается содержание глиноземсодержащего вещества до 22%, что значительно снижает набоечные свойства массы и требует дополнительного содержания связующего в массе - до 30%, вместо типичных 12-15% для холоднонабивных подовых масс, что увеличивает выделение летучих веществ при обжиге подины в 2 раза;- the composition of the hearth mass allows the content of alumina-containing substance to 22%, which significantly reduces the packing properties of the mass and requires an additional binder content in the mass - up to 30%, instead of the typical 12-15% for cold-packed hearth masses, which increases the release of volatile substances during firing of the hearth 2 times;
- присутствие в составе массы мелкодисперсного глиноземсодержащего вещества значительно повышает прочность подовой массы после обжига и значительно снижает пластичность массы, что отражается на показателе механической прочности массы при изгибе;- the presence in the mass of finely dispersed alumina-containing substance significantly increases the strength of the hearth mass after firing and significantly reduces the ductility of the mass, which affects the indicator of the mechanical strength of the mass during bending;
- введение глиноземсодержащего вещества в расплавленное связующее значительно затрудняет его смачивание связующим, что исключает получение в дальнейшем однородной массы, так как при указанном соотношении соответственно 18-22% глиноземсодержащего вещества и 15-30% связующего на 100% массы происходит «сухое» смешивание компонентов при явном недостатке связующего.- the introduction of an alumina-containing substance into the molten binder significantly complicates its wetting with a binder, which excludes the preparation of a homogeneous mass in the future, since with the indicated ratio of 18-22% alumina-containing substance and 15-30% binder, 100% of the mass is “dry” mixed with a clear lack of a binder.
- глиноземсодержащее вещество является сырьем для получения алюминия и его наличие в подовой массе может в присутствии электролита привести к восстановлению алюминия, с последующим образованием карбидов алюминия, которые, в свою очередь, разрушают футеровку.- an alumina-containing substance is a raw material for producing aluminum and its presence in the bottom mass can lead to the reduction of aluminum in the presence of an electrolyte, followed by the formation of aluminum carbides, which, in turn, destroy the lining.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является техническое решение по патенту РФ №2155305 (С 25С 3/08; С04 В 35/52, 2000), включающее приготовление углеродной шихты наполнителя, смешивание ее со специальной добавкой, пластификатором и жидким углеродным связующим. Массовая доля компонентов в подовой массе составляет, мас.%: углеродная шихта 74.0 - 89,0; специальная добавка 0,6-6,6; пластификатор 0,4-3,4;. связующее 10,0 -16,0.The closest in technical essence and the achieved result is the technical solution according to the patent of the Russian Federation No. 2155305 (C 25C 3/08; C04 B 35/52, 2000), including the preparation of the carbon charge of the filler, mixing it with a special additive, plasticizer and a liquid carbon binder. The mass fraction of components in the bottom mass is, wt.%: Carbon charge 74.0 - 89.0; special additive 0.6-6.6; plasticizer 0.4-3.4 ;. binder 10.0-16.0.
В качестве углеродного наполнителя используют термоантрацит или электрокальцинированный антрацит с размером зерна от 0 до 15 мм заданного гранулометрического состава, мм/мас.%:As a carbon filler, thermoanthracite or electrocalcined anthracite with a grain size of 0 to 15 mm of a given particle size distribution, mm / wt.% Is used:
В качестве связующего используют композицию среднетемпературного каменноугольного пека марки Б и поглотительного масла со следующими показателями:As a binder, use a composition of medium temperature coal tar pitch grade B and absorption oil with the following indicators:
В качестве пластификатора - многоатомный спирт жирного ряда - диэтиленгликоль.As a plasticizer, a polyhydric alcohol of the fatty series - diethylene glycol.
В качестве специальной добавки используют борную кислоту, буру, оксид бора, карбид бора.Boric acid, borax, boron oxide, boron carbide are used as a special additive.
Время приготовления холоднонабивной подовой массы:Cooking time for cold-packed hearth mass:
Смешивание углеродной шихты со специальной добавкой - 5 мин.Mixing the carbon charge with a special additive - 5 min.
Смешивание смеси с пластификатором - 5 мин.Mixing the mixture with a plasticizer - 5 minutes
Смешивание смеси со связующим - 20 мин.Mixing the mixture with a binder - 20 minutes
Состав холоднонабивной подовой массы и известный способ ее получения имеют ряд недостатков, что не гарантирует высокое качество межблочных швов:The composition of the cold-packed hearth mass and the known method for its preparation have a number of disadvantages, which does not guarantee the high quality of interblock joints:
- по составу холоднонабивной подовой массы: свойства массы зависят от гранулометрического состава и свойств наполнителя. Применение грубодисперсного углеродного наполнителя с максимальным размером зерна 15 мм повышает макропористость холоднонабивной подовой массы, снижает уплотняемость необожженной массы и объемное расширение массы при обжиге. В составе холоднонабивной подовой массы по прототипу используется только один вид наполнителя - термоантрацит с разной степенью термической обработки. Широкое применение в подине электролизеров графитовых и графитированных подовых блоков требует разработки новых составов подовых масс с повышенным содержанием графитовой составляющей для соединения указанных типов блоков;- by the composition of the cold-packed hearth mass: the properties of the mass depend on the particle size distribution and the properties of the filler. The use of a coarse carbon filler with a maximum grain size of 15 mm increases the macroporosity of the cold-packed hearth mass, reduces the compaction of the unfired mass and the volumetric expansion of the mass during firing. In the composition of the cold ramming hearth according to the prototype, only one type of filler is used - thermoanthracite with varying degrees of heat treatment. The widespread use in the bottom of electrolytic cells of graphite and graphitized hearth blocks requires the development of new compositions of hearth masses with a high content of graphite component to connect the indicated types of blocks;
- по способу приготовления холоднонабивной подовой массы: время смешивания компонентов холоднонабивной подовой массы - важный показатель, так как длительный процесс приводит к переизмельчению частиц наполнителя, особенно электрокальцинированного антрацита, повышению его внешней удельной поверхности и перераспределению связующего из межзернового пространства в поры, что приводит к дополнительной усадке холоднонабивной подовой массы при обжиге. В прототипе приводится только время смешивания в лабораторных условиях и отсутствует продолжительность смешивания компонентов в промышленных условиях.- according to the method of preparing the cold-packed hearth mass: the mixing time of the components of the cold-packed hearth is an important indicator, since a long process leads to overgrowing of the filler particles, especially electro-calcined anthracite, an increase in its external specific surface and redistribution of the binder from the intergranular space into the pores, which leads to additional shrinkage of cold-packed hearth during firing. The prototype shows only the mixing time in the laboratory and there is no duration of mixing the components in an industrial environment.
Температура смешивания компонентов в прототипе дается также для лабораторных условий, т.е. комнатная, откуда не следует значение температуры для промышленного способа получения холоднонабивной подовой массы.The mixing temperature of the components in the prototype is also given for laboratory conditions, i.e. room, from which the temperature does not follow for an industrial method of producing a cold-packed hearth mass.
Задачей изобретения является повышение качества межблочных швов из холоднонабивной подовой массы за счет обеспечения ее мелкопористой структуры при высоком расширении при обжиге посредством варьирования таких параметров, как размер зерна наполнителя, содержание пылевой фракции, применения непрерывного гранулометрического состава шихты наполнителя, изменения продолжительности операций и температурных режимов получения массы.The objective of the invention is to improve the quality of interblock seams from a cold-packed hearth mass by providing its finely porous structure with high expansion during firing by varying parameters such as the grain size of the filler, the content of the dust fraction, the use of continuous particle size distribution of the charge of the filler, changing the duration of operations and temperature conditions for obtaining masses.
Технический результат заключается в способе получения холоднонабивной подовой массы, обладающей повышенным объемным расширением при обжиге, пониженной пористостью и меньшим максимальным размером пор.The technical result consists in a method for producing a cold-packed hearth mass having increased volume expansion during firing, reduced porosity and a smaller maximum pore size.
Основная роль межблочных швов - соединить подовые блоки и предотвратить проникновение электролита и расплава алюминия под подовые блоки.The main role of interblock seams is to connect the hearth blocks and prevent the penetration of electrolyte and molten aluminum under the hearth blocks.
При разработке способа получения подовой массы учитывалось условие, что подовая масса при обжиге должна заполнять межблочные швы, соответственно подвергаться необратимому расширению.When developing a method for producing a hearth mass, the condition was taken into account that the hearth during firing should fill the interblock seams and, accordingly, undergo irreversible expansion.
С точки зрения химического состава, который нужно получить, ключевым вопросом является плотная мелкопористая структура, характеризуемая преобладающим размером пор и кривой распределения пор по размеру. Вопрос решается посредством варьирования таких параметров, как размер фракции углеродной шихты, содержание пылевой фракции, последовательность и продолжительность операций и температурные условия приготовления массы. Для определения распределения пор по размеру применяется ртутная порометрия.From the point of view of the chemical composition to be obtained, the key issue is the dense finely porous structure characterized by the predominant pore size and the curve of pore size distribution. The issue is solved by varying such parameters as the size of the fraction of the carbon charge, the content of the dust fraction, the sequence and duration of operations and temperature conditions for the preparation of the mass. Mercury porosimetry is used to determine the size distribution of pores.
Известно, что чем выше общая пористость, чем больше размер пор в обожженной холоднонабивной подовой массе, тем быстрее проникает электролит, смачивает поверхность и активизирует взаимодействие с алюминием с образованием карбида алюминия, снижающего прочность материала и приводящего к раскрытию швов. Образование и последующее разложение карбида алюминия относится к электрохимическим процессам, происходящим внутри и на поверхности углеродных межблочных швов. Как только электролит проникает в поры, появляется возможность образования карбида алюминия. При одинаковой открытой пористости разные углеродные материалы могут иметь большую разницу в структуре материала и распределении пор по размерам.It is known that the higher the total porosity, the larger the pore size in the calcined cold-packed hearth mass, the faster the electrolyte penetrates, wetts the surface and activates the interaction with aluminum to form aluminum carbide, which reduces the strength of the material and leads to the opening of joints. The formation and subsequent decomposition of aluminum carbide refers to the electrochemical processes occurring inside and on the surface of carbon interblock joints. As soon as the electrolyte penetrates into the pores, there is the possibility of the formation of aluminum carbide. With the same open porosity, different carbon materials can have a big difference in the structure of the material and the pore size distribution.
Как правило, после 96 часов электролиза швы подовой массы и подовые блоки в ванне практически полностью пропитываются электролитом. В порах размером более 100 мкм формирование карбида алюминия проявляется в большей степени, чем в порах размером менее 10 мкм. Значительно медленнее идет процесс пропитки массы с размером пор менее 5 мкм.As a rule, after 96 hours of electrolysis, the seams of the bottom mass and the bottom blocks in the bath are almost completely saturated with electrolyte. In pores larger than 100 μm, the formation of aluminum carbide is manifested to a greater extent than in pores smaller than 10 μm. The process of impregnating a mass with a pore size of less than 5 microns is much slower.
В случае макропористого материала наблюдается усиление проникновения электролита в шов подовой массы, что увеличивает возможность образования карбида алюминия в порах и разъединения частиц. Более того, в подовой массе с высокой пористостью прочность связи между частицами будет низкая из-за пор, снижающих площадь контакта между частицами. Снижение площади контакта ведет к ослаблению структуры и способствует износу посредством разъединения частиц /P.Rafiei,F.Hiltmann, М. Hylan, B.James & B.Welch, Electrolytic degradation within cathode materials. Light Metals 2001, 2001, p.747-752/.In the case of macroporous material, an increase in the penetration of electrolyte into the seam of the hearth mass is observed, which increases the possibility of the formation of aluminum carbide in the pores and separation of particles. Moreover, in the hearth mass with high porosity, the bond strength between the particles will be low due to pores that reduce the contact area between the particles. Reducing contact area leads to weakening of the structure and contributes to wear through particle separation / P. Rafiei, F. Hiltmann, M. Hylan, B. James & B. Welch, Electrolytic degradation within cathode materials. Light Metals 2001, 2001, p. 747-752 /.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения холоднонабивной подовой массы для алюминиевых электролизеров, включающем приготовление углеродной шихты, смешивание углеродной шихты с борной кислотой в качестве добавки, пластификатором и связующим, согласно заявляемому изобретению углеродную шихту готовят непрерывного гранулометрического состава с максимальным размером углеродного зерна не более 8 мм, при этом содержание фракций определяют внутри области, ограниченной кривыми, построенными по граничным значениям содержания фракций, мм/мас.%:The specified technical result is achieved by the fact that in the method of producing a cold-packed hearth mass for aluminum electrolytic cells, including the preparation of a carbon charge, mixing the carbon charge with boric acid as an additive, a plasticizer and a binder, according to the claimed invention, the carbon charge is prepared with a continuous particle size distribution with a maximum carbon grain size not more than 8 mm, while the content of fractions is determined inside the region bounded by curves constructed by the boundary values values of fractions, mm / wt.%:
температуру углеродной шихты поддерживают 55±10°С, температуру добавки - 30±10°С, температуру пластификатора - 45±10°С, температуру связующего - 65±10°С, а температуру приготовления холоднонабивной подовой массы - не более 80°С, причем общее время приготовления подовой массы составляет не более 45 минут, время приготовления углеродной шихты составляет не более 0,22; время смешивания углеродной шихты с добавкой и пластификатором - не более 0,33; время смешивания со связующим - не более 0,45 от общего времени приготовления подовой массы.the temperature of the carbon charge is maintained at 55 ± 10 ° C, the temperature of the additive is 30 ± 10 ° C, the temperature of the plasticizer is 45 ± 10 ° C, the temperature of the binder is 65 ± 10 ° C, and the temperature of preparation of the cold-packed hearth mass is not more than 80 ° C, moreover, the total cooking time of the hearth mass is not more than 45 minutes, the preparation time of the carbon charge is not more than 0.22; the mixing time of the carbon charge with the additive and plasticizer is not more than 0.33; mixing time with a binder - not more than 0.45 of the total preparation time of the hearth mass.
Способ дополняют частные отличительные признаки, направленные также на решение поставленной задачи:The method is supplemented by private distinguishing features, also aimed at solving the problem:
углеродную шихту готовят с внешней удельной поверхностью 120-170 м2/кг;the carbon mixture is prepared with an external specific surface of 120-170 m 2 / kg;
в качестве углеродной шихты используют смесьas a carbon mixture using a mixture
электрокальцинированного антрацита и искусственного графита приelectrocalcined anthracite and artificial graphite with
следующем содержании компонентов, мас.%:the following content of components, wt.%:
- искусственный графит вводят в углеродную шихту в виде фракции с размером зерна (-4+0,5) мм.- artificial graphite is introduced into the carbon mixture in the form of a fraction with a grain size (-4 + 0.5) mm.
Заявляемый способ отличается от прототипа использованием умельченного непрерывного гранулометрического состава углеродной шихты, определяемого заданной областью и абсолютными значениями внешней удельной поверхности углеродной шихты, вовлечением в состав углеродной шихты искусственного графита заданной фракции и количества, а также временными и температурными режимами смешивания углеродной шихты с добавкой, пластификатором и связующим.The inventive method differs from the prototype in the use of skilled continuous granulometric composition of the carbon charge, determined by a given area and the absolute values of the external specific surface of the carbon charge, involvement of a given fraction and quantity in the composition of the carbon charge of artificial graphite, and also by the temporal and temperature conditions of mixing the carbon charge with an additive, plasticizer and binder.
Таким образом, анализ прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволяет выявить новую совокупность существенных по отношению к техническому результату отличительных признаков, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».Thus, the analysis of the prototype, as the closest in the set of essential features of the analogue, allows you to identify a new set of essential in relation to the technical result of the distinguishing features set forth in the claims. Therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty."
Для проверки соответствия заявленного изобретения условию «изобретательский уровень» заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками.To verify the conformity of the claimed invention with the condition "inventive step", the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify signs that match the distinctive features of the prototype.
Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники определенного заявителем не выявлен аналог, характеризующийся признаками, тождественными всей совокупности отличительных признаков заявленного способа, направленной на достижение технического результата. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».The search results showed that the claimed invention does not follow explicitly from the prior art, since the prior art as determined by the applicant has not identified an analogue characterized by features identical to the totality of the distinctive features of the claimed method, aimed at achieving a technical result. Therefore, the claimed invention meets the condition of "inventive step".
Способ поясняется фигурами 1-3, где на фиг.1 показана заявляемая область непрерывного гранулометрического состава, на фиг.2 показано распределение пор по размерам в холоднонабивной подовой массе по заявляемому способу с преобладающим размером пор 2,0-5,0 мкм, на фиг.3 показано распределение пор по размерам в холоднонабивной подовой массе по прототипу с преобладающим размером пор 90 мкм.The method is illustrated by figures 1-3, where figure 1 shows the inventive region of continuous particle size distribution, figure 2 shows the pore size distribution in the cold-packed hearth mass according to the claimed method with a predominant pore size of 2.0-5.0 μm, .3 shows the pore size distribution in the cold-packed hearth mass of the prototype with a predominant pore size of 90 μm.
Предлагаемый способ реализуется следующим образом.The proposed method is implemented as follows.
В формуле изобретения заявлены абсолютные значения граничных значений содержания фракций, необходимых для построения области непрерывного гранулометрического состава углеродной шихты, а именно, мм/мас.%:In the claims claimed absolute values of the boundary values of the content of fractions necessary to build a region of continuous particle size distribution of the carbon charge, namely, mm / wt.%:
По представленным абсолютным значениям строится графическая зависимость содержания фракций от размера фракций, представленная на фиг.1. Область, ограниченная двумя граничными кривыми, является заявляемой областью непрерывного гранулометрического состава и охватывает весь диапазон возможных сочетаний содержания фракций, обеспечивающих положительный эффект. Широкий интервал значений гарантирует достижение положительного эффекта при соответствии внешней удельной поверхности шихты 120-170 м2/кг;Based on the presented absolute values, a graphical dependence of the content of fractions on the size of the fractions is presented, which is presented in figure 1. The area bounded by two boundary curves is the claimed area of continuous particle size distribution and covers the entire range of possible combinations of fractions that provide a positive effect. A wide range of values ensures a positive effect when the external specific surface area of the mixture is 120-170 m 2 / kg;
Использование в предлагаемом способе в качестве углеродной шихты электрокальцинированного антрацита или смеси электрокальцинированного антрацита и искусственного графита непрерывного гранулометрического состава с максимальным размером зерна 8 мм позволяет изменить упаковку частиц холоднонабивной подовой массы таким образом, что снижается пористость холоднонабивной подовой массы в обожженном состоянии, а также размер пор, с преобладанием пор размером 2-2,5 мкм вместо 90 мкм в холоднонабивной подовой массе по прототипу.The use in the proposed method as a carbon mixture of electrocalcined anthracite or a mixture of electrocalcined anthracite and artificial graphite of continuous particle size with a maximum grain size of 8 mm allows you to change the packing of the particles of the cold-packed hearth mass in such a way that the porosity of the cold-packed hearth mass in the calcined state is reduced, as well as the size of the pore mass , with a predominance of pores with a size of 2-2.5 microns instead of 90 microns in the cold-pressed hearth mass of the prototype.
Это происходит потому, что частицы крупного размера, из которых состоит холоднонабивная подовая масса по прототипу, не способны эффективно присоединяться друг к другу при уплотнении. Большой размер пор указывает на то, что количества пылевой фракции и средних частиц недостаточно для заполнения полостей большего размера, образованных частицами большего размера, что соответствует композиции состава.This is because the large particles that make up the cold-packed hearth mass of the prototype are not able to effectively join each other during compaction. A large pore size indicates that the amount of dust fraction and medium particles is not enough to fill larger cavities formed by larger particles, which corresponds to the composition composition.
Использование шихты непрерывного гранулометрического состава по предлагаемому способу приводит к получению микропористой структуры холоднонабивной подовой массы в уплотненном состоянии. Частицы небольшого размера, из которых состоит холоднонабивная подовая масса, способны эффективно присоединяться друг к другу с образованием меньших полостей. Большая часть этих полостей затем может быть заполнена пылевой фракцией и мелкими частицами.The use of a mixture of continuous particle size distribution according to the proposed method leads to the production of a microporous structure of a cold-packed hearth mass in a compacted state. The small particles that make up the cold-packed hearth mass are able to effectively attach to each other with the formation of smaller cavities. Most of these cavities can then be filled with a dust fraction and small particles.
Кривые распределения пор по размерам, полученных методом ртутной порометрии по МВИ «Кайзер» на ртутном порозиметре «Autopore 9220» для двух холоднонабивных подовых масс, различаются разбросом в распределении пор и преобладающими размерами пор. Большинство размеров пор, обнаруженных в образцах холоднонабивной подовой массы по предлагаемому способу, соответствует диапазону 2-5 мкм, о чем свидетельствуют кривая распределения пор по размерам (по высоте и площади пика) (фиг.2). Холоднонабивная подовая масса по прототипу (фиг.3) при одинаковой открытой пористости с холоднонабивной подовой массой по предлагаемому способу имеет больший диапазон разброса пор по размерам при преобладающем размере пор 60-90 мкм.The pore size distribution curves obtained by mercury porosimetry according to the Kaiser MVI on the Autopore 9220 mercury porosimeter for two cold-packed hearth masses differ in the pore distribution and prevailing pore sizes. Most of the pore sizes found in samples of cold-packed hearth mass according to the proposed method, corresponds to a range of 2-5 microns, as evidenced by the curve of the distribution of pores in size (height and peak area) (figure 2). Cold-stuffed hearth mass according to the prototype (figure 3) with the same open porosity with cold-packed hearth mass according to the proposed method has a larger range of pore size dispersion with a predominant pore size of 60-90 microns.
Пределы технологических параметров предлагаемого способа обосновываются следующим:The technological parameters of the proposed method are justified by the following:
По п.1 формулы. Касается приготовления углеродной шихты непрерывного гранулометрического состава с максимальным размером зерна наполнителя не более 8 мм определяемой областью, ограниченной кривыми, построенными по граничным значениям содержания фракций, мм/мас.%:According to claim 1 of the formula. Concerning the preparation of a carbon mixture of continuous particle size distribution with a maximum filler grain size of not more than 8 mm, a defined area limited by curves constructed from the boundary values of the fraction content, mm / wt.%:
Экспериментальная область заявленного непрерывного гранулометрического состава углеродной шихты, построенная по приведенным выше значениям, представлена на фиг.1. В таблице 1 приведены примеры холоднонабивных подовых масс по предлагаемому способу и прототипу, в том числе представлены гранулометрические составы углеродной шихты, температурные и временные режимы получения холоднонабивной подовой массы. Как видно из приведенных показателей качества холоднонабивной подовой массы на основе углеродной шихты заявленного предела гранулометрического состава, соответствующего содержанию фракций и области между кривыми на фигуре 1, холоднонабивная подовая масса по примерам 1-5, табл.2 удовлетворяет заявляемым требованиям. Выход за пределы заявленного гранулометрического состава углеродной шихты (примеры 6-7) приводит к повышенной усадке и увеличению пористости холоднонабивной подовой массы после обжига. Повышение пористости всегда приводит к снижению механической прочности обожженной холоднонабивной подовой массы. Превышение требований по пористости при запредельных значениях гранулометрического состава шихты объясняется тем, что наблюдается нарушение плотности упаковки частиц при запредельных значениях содержания отдельных фракций. При избытке крупных фракций и недостатке мелких увеличивается как общая, так и открытая пористость при средних размерах пор более 20 мкм (пример 8).The experimental region of the claimed continuous particle size distribution of the carbon mixture, constructed according to the above values, is presented in figure 1. Table 1 shows examples of cold-packed hearth masses according to the proposed method and prototype, including the particle size distribution of the carbon charge, temperature and time modes for producing cold-packed hearth mass. As can be seen from the above indicators of the quality of the cold-packed hearth mass based on the carbon charge of the declared limit of particle size distribution corresponding to the content of fractions and the area between the curves in figure 1, the cold-packed hearth mass according to examples 1-5, table 2 satisfies the claimed requirements. Exceeding the declared particle size distribution of the carbon charge (examples 6-7) leads to increased shrinkage and increased porosity of the cold-packed hearth mass after firing. An increase in porosity always leads to a decrease in the mechanical strength of the calcined cold-packed hearth mass. Exceeding the requirements for porosity at exorbitant values of the particle size distribution of the mixture is explained by the fact that there is a violation of the packing density of particles at exorbitant values of the content of individual fractions. With an excess of coarse fractions and a lack of fine fractions, both total and open porosity increases with average pore sizes of more than 20 μm (Example 8).
При избытке мелких фракций повышается упаковка частиц, что при недостатке крупных частиц приводит к усадке массы при обжиге, повышению плотности и механической прочности. Выход за верхние заявляемые пределы по содержанию мелких фракций, особенно менее 0,1 мм, приводит к повышению внешней удельной поверхности шихты и недостатку пластификатора и связующего. Для получения холоднонабивной подовой массы с требуемым уровнем пластичности требуется повышенное запредельное количество пластификатора и связующего, необходимого для получения уплотняющейся холоднонабивной подовой массы. При заявленных значениях содержания пластификатора и связующего значительно снижается уплотняемость (формуемость) холоднонабивной подовой массы, что приводит к большой усадке при обжиге и снижению механической прочности холоднонабивной подовой массы (пример 7). Качество уплотнения такой холоднонабивной подовой массы при набойке швов значительно снижается.With an excess of fine fractions, the packing of particles increases, which, when there is a lack of large particles, leads to shrinkage of the mass during firing, an increase in density and mechanical strength. Going beyond the upper claimed limits for the content of fine fractions, especially less than 0.1 mm, leads to an increase in the external specific surface of the mixture and a lack of plasticizer and binder. To obtain a cold-packed hearth mass with the required level of plasticity, an increased prohibitive amount of plasticizer and a binder is required to obtain a compacted cold-packed hearth mass. When the declared values of the content of the plasticizer and the binder significantly decreases the compaction (formability) of the cold-packed hearth mass, which leads to high shrinkage during firing and a decrease in the mechanical strength of the cold-packed hearth mass (example 7). The sealing quality of such a cold-packed hearth mass during suturing is significantly reduced.
Касается температурных режимов приготовления холоднонабивной подовой массы. Известен прием предварительного подогрева углеродной шихты перед смешиванием со связующим. (Фиалков А.С.Углеграфитовые материалы М., Энергия, 1979).It relates to the temperature conditions for the preparation of cold-packed hearth mass. A known technique for preheating a carbon charge before mixing with a binder. (Fialkov A.S. Carbon graphite materials M., Energy, 1979).
В предлагаемом решении авторы предлагают свои температурные режимы приготовления холоднонабивной подовой массы, основанные на исследовании адсорбционной способности электрокальцинированного антрацита и искусственного графита к связующему и пластификатору, а также в соответствии с требованиями к уплотняемости холоднонабивной подовой массы, зависящей от вязкости связующего, которая, в свою очередь, обеспечивается температурным интервалом.In the proposed solution, the authors propose their temperature regimes for preparing a cold-packed hearth based on the study of the adsorption ability of electro-calcined anthracite and artificial graphite to a binder and a plasticizer, as well as in accordance with the requirements for compressibility of a cold-packed hearth, depending on the viscosity of the binder, which, in turn, provided by the temperature range.
По предлагаемому способу температура предварительного нагрева углеродной шихты составляет 55±10°С, что обеспечивает активизацию поверхностной активности углерода, достаточную для взаимодействия с добавками, пластификатором и связующим.According to the proposed method, the temperature of the preheating of the carbon charge is 55 ± 10 ° C, which ensures the activation of the surface activity of carbon, sufficient for interaction with additives, plasticizer and a binder.
Заявляемая температура добавки 30±10°С.The claimed temperature of the additive 30 ± 10 ° C.
Заявляемая температура пластификатора 45±10°С.The inventive temperature of the plasticizer 45 ± 10 ° C.
Заявляемая температура связующего 65±10°С.The claimed temperature of the binder 65 ± 10 ° C.
Заявляемая температура приготовления массы не более 80°С.The inventive temperature of the preparation of the mass is not more than 80 ° C.
Выход за верхние заявляемые температурные пределы приводит к излишней пропитке углеродной шихты связующим и снижению спекаемости подовой массы при обжиге, перегрев пластификатора и связующего приводит к повышению выделения летучих веществ, что приводит к повышению пористости и снижению прочности (пример 14).Going beyond the upper declared temperature limits leads to excessive impregnation of the carbon charge with a binder and a decrease in the sintering ability of the hearth during firing, overheating of the plasticizer and binder leads to an increase in the release of volatile substances, which leads to an increase in porosity and a decrease in strength (Example 14).
Выход за нижние пределы по температуре компонентов приводит к недостаточному смачиванию углеродной шихты пластификатором и связующим и их неравномерному распределению по поверхности углеродной шихты, что также снижает кажущуюся плотность обожженной холоднонабивной подовой массы и ее прочность, а также повышает пористость (пример 13).Going beyond the lower temperature limits of the components leads to insufficient wetting of the carbon mixture with a plasticizer and a binder and their uneven distribution over the surface of the carbon mixture, which also reduces the apparent density of the calcined cold-packed hearth mass and its strength, and also increases porosity (example 13).
Касается временных режимов приготовления холоднонабивной подовой массы. Временные режимы получены путем экспериментальных испытаний и результатов и проверки однородности состава массы по всему объему смесителя. Процесс получения холоднонабивной подовой массы осуществляется в одном смесителе, начиная с перемешивания углеродной шихты до выгрузки готовой холоднонабивной подовой массы. Соответственно этапы равномерного распределения компонентов, пропитки углеродных частиц связующим и пластификация межчастичных прослоек должны быть разделены во времени.Concerning the temporary modes of preparation of a cold-pressed hearth mass. Temporary modes were obtained by experimental tests and results and by checking the uniformity of the composition of the mass throughout the volume of the mixer. The process of obtaining a cold-packed hearth mass is carried out in one mixer, starting from mixing the carbon charge to the discharge of the finished cold-packed hearth mass. Accordingly, the stages of uniform distribution of components, impregnation of carbon particles with a binder, and plasticization of interparticle interlayers should be separated in time.
Авторами предлагаются временные режимы, отработанные на экспериментальных замесах с контролем способности к уплотнению в межблочных швах.The authors propose temporary modes worked out on experimental batches with the control of compaction ability in interblock seams.
Заявляемые временные режимы приготовления холоднонабивной подовой массы относятся к получению холоднонабивной подовой массы в смесителе периодического действия: время приготовления углеродной шихты составляет не более 0,22 от общего времени приготовления холоднонабивной подовой массы; время смешивания углеродной шихты с добавкой и пластификатором составляет не более 0,33 от общего времени приготовления подовой массы; время смешивания со связующим составляет не более 0,45 от общего времени приготовления холоднонабивной подовой массы, при общем времени приготовления холоднонабивной подовой массы - не более 45 минут.Выход за заявляемые пределы по временным режимам не обеспечивает достижение поставленной цели (примеры 15,16).The inventive temporary cooking conditions of the cold-packed hearth mass relate to the production of the cold-packed hearth mass in a batch mixer: the carbon charge preparation time is not more than 0.22 of the total preparation time of the cold-packed hearth mass; the mixing time of the carbon charge with the additive and plasticizer is not more than 0.33 of the total cooking time of the hearth mass; the mixing time with the binder is not more than 0.45 of the total cooking time of the cold-packed hearth mass, with the total cooking time of the cold-packed hearth mass - not more than 45 minutes. Exceeding the declared limits in time modes does not ensure the achievement of the goal (examples 15,16).
По п.2 формулы. Касается внешней удельной поверхности углеродной шихты. Как следует из таблицы 1, холоднонабивные подовые массы на основе углеродной шихты, соответствующей заявленным требованиям к гранулометрическому составу и величине внешней удельной поверхности шихты, удовлетворяют требованиям к качеству подовой массы.According to claim 2 of the formula. It refers to the external specific surface of the carbon charge. As follows from table 1, the cold-packed hearth masses based on a carbon mixture that meets the stated requirements for particle size distribution and the size of the external specific surface of the mixture, satisfy the requirements for the quality of the hearth mass.
Выход за заявляемые пределы по минимальной величине внешней удельной поверхности шихты приводит к повышению пористости холоднонабивной подовой массы, пример 6, табл.2.Going beyond the declared limits by the minimum value of the external specific surface of the mixture leads to an increase in porosity of the cold-packed hearth mass, example 6, table 2.
Выход за заявляемые пределы по величине максимальной внешней удельной поверхности шихты приводит к недостатку пластификатора и связующего в холоднонабивной подовой массе, что снижает уплотняемость холоднонабивной подовой массы при набойке в швах и снижает механическую прочность холоднонабивной подовой массы после обжига, пример 7, табл.2.Exceeding the declared limits in terms of the maximum external specific surface area of the charge leads to a lack of plasticizer and a binder in the cold-packed hearth mass, which reduces the compaction of the cold-packed hearth during packing in the joints and reduces the mechanical strength of the cold-packed hearth after firing, example 7, table 2.
По п.3 формулы. Касается содержания искусственного графита в углеродной шихте. Авторы предлагаемого изобретения предлагают использовать в составе углеродной шихты до 30% искусственного графита со следующими показателями:According to claim 3 of the formula. Concerning the content of artificial graphite in a carbon charge. The authors of the present invention propose to use up to 30% of artificial graphite in the carbon mixture with the following indicators:
В табл.1 приведены составы холоднонабивных подовых масс (примеры 9-12) с содержанием 15, 30, более 30 и менее 15% искусственного графита в углеродной шихте. Оптимальные показатели качества получены при содержании искусственного графита в шихте 30%, пример 10, табл.2. Введение 30% искусственного графита в состав углеродной шихты холоднонабивной подовой массы обеспечивает требуемый уровень величины удельного элетросопротивления и механической прочности при сжатии с образованием мелкопористого материала. Выход за заявляемые пределы по минимальному содержанию графита приводит к его перераспределению между частицами электрокальцинированного антрацита и нивелированию его индивидуальных свойств. Свойства холоднонабивной подовой массы в этом случае не отличаются от масс на углеродной шихте с содержанием 100% электрокальцинированного антрацита (пример 12, табл.2). Выход за максимальное содержание искусственного графита (пример 11, табл.2) приводит к снижению механической прочности подовой массы и снижению остаточного объемного расширения после обжига при увеличении преобладающего размера пор до 10 мкм.Table 1 shows the compositions of cold-packed hearth masses (examples 9-12) with a content of 15, 30, more than 30 and less than 15% of artificial graphite in a carbon charge. Optimum quality indicators were obtained when the content of artificial graphite in the mixture was 30%, example 10, table 2. The introduction of 30% artificial graphite into the carbon mixture of the cold-packed hearth mass provides the required level of electrical resistivity and mechanical compressive strength with the formation of finely porous material. Going beyond the declared limits on the minimum content of graphite leads to its redistribution between the particles of electrocalcined anthracite and leveling of its individual properties. The properties of the cold-packed hearth mass in this case do not differ from the masses on a carbon charge with a content of 100% electrocalcined anthracite (Example 12, Table 2). Going beyond the maximum content of artificial graphite (Example 11, Table 2) leads to a decrease in the mechanical strength of the hearth mass and a decrease in the residual volume expansion after firing with an increase in the predominant pore size to 10 μm.
По п.4 формулы. Касается фракционного состава искусственного графита. Цель введения искусственного графита в углеродную шихту - повышение электропроводности холоднонабивной подовой массы. Проведенные авторами исследования показали, что достаточное повышение электропроводности холоднонабивной подовой массы достигается при увеличении содержания искусственного графита в шихте до 30%, а при более высоком содержании графита наблюдается снижение прочностных свойств. С учетом требований к формированию мелкопористого обожженного материала были испытаны разные составы углеродной шихты для холоднонабивной подовой массы с применением крупных, средних и мелких (тонкого помола) фракций искусственного графита с анализом поровой структуры обожженных масс.Оптимальные результаты по поровой структуре получены в случае использования искусственного графита в виде фракции (-4+0,5) мм.According to claim 4 of the formula. It concerns the fractional composition of artificial graphite. The purpose of introducing artificial graphite into the carbon charge is to increase the electrical conductivity of the cold-packed hearth mass. The studies conducted by the authors showed that a sufficient increase in the electrical conductivity of the cold-packed hearth mass is achieved with an increase in the content of artificial graphite in the charge up to 30%, and with a higher content of graphite, a decrease in strength properties is observed. Taking into account the requirements for the formation of finely porous calcined material, different compositions of the carbon charge were tested for a cold-packed hearth using large, medium, and fine (fine grinding) fractions of artificial graphite with analysis of the pore structure of the calcined masses. Optimal results on the pore structure were obtained in the case of artificial graphite in the form of a fraction (-4 + 0.5) mm.
В случае применения искусственного графита в виде тонкого помола - фракции (-0,5+0)мм совместно с электрокальцинированным антрацитом приводит к образованию трещинообразных пор в обожженной холоднонабивной подовой массе из-за разницы упругих свойств фракции менее 0,063 мм антрацита и графита.In the case of the use of artificial graphite in the form of fine grinding, the fraction (-0.5 + 0) mm together with electrocalcined anthracite leads to the formation of crack-like pores in the calcined cold-pressed hearth mass due to the difference in the elastic properties of the fraction of less than 0.063 mm of anthracite and graphite.
Крупная фракция углеродной шихты при получении холоднонабивной подовой массы загружается в смеситель в первую очередь и находится в смесителе самое длительное время. Поэтому применение графита в виде фракции (-8+4)мм приводит к получению случайного гранулометрического состава углеродной шихты из-за дополнительного измельчения крупного графита при совместном смешивании с абразивным электрокальцинированным антрацитом.A large fraction of the carbon charge upon receipt of the cold-packed hearth mass is loaded into the mixer in the first place and is in the mixer for the longest time. Therefore, the use of graphite in the form of a fraction of (-8 + 4) mm leads to a random granulometric composition of the carbon charge due to the additional grinding of coarse graphite when mixed together with abrasive electrocalcined anthracite.
Примеры конкретного выполнения примеров:Examples of specific examples:
Пример 1. Для приготовления холоднонабивной подовой массы используютExample 1. For the preparation of cold-stuffed hearth mass use
Готовят углеродную шихту, состоящую из 100% электрокальцинированного антрацита(ЭКА) следующего гранулометрического состава, мм/мас.%:Prepare a carbon mixture, consisting of 100% electrocalcined anthracite (ECA) of the following particle size distribution, mm / wt.%:
Удельная поверхность шихты составляет 150 м /кг.The specific surface of the charge is 150 m / kg.
Содержание компонентов в холоднонабивной подовой массе, мас.%:The content of the components in the cold ramming mass, wt.%:
Для приготовления холоднонабивной подовой массы используют связующее со следующими характеристиками:To prepare a cold-packed hearth mass, a binder with the following characteristics is used:
Приготовление холоднонабивной подовой массы ведут следующим образом: в смеситель периодического действия из дозатора загружают крупную, среднюю и пылевую часть шихты электрокальцинированного антрацита. В момент окончания загрузки включается перемешивание шихты с одновременным обогревом смесителя. Перемешивание и подогрев шихты до 55°С осуществляется в течение 10 минут. В подготовленную шихту загружают добавку (борную кислоту) с температурой 30°С, которую перемешивают с углеродной шихтой около 5 минут. Затем вводят пластификатор с температурой 45°С. Общее время смешивания углеродной шихты с добавкой и пластификатором составляет 15 минут. На подготовленную смесь углеродной шихты с добавками загружают связующее с температурой 65°С и перемешивают содержимое в смесителе 20 минут. После окончания смешивания температура выгружаемой холоднонабивной подовой массы 75°С. Общее время приготовления холоднонабивной подовой массы составляет 45 минут.The preparation of a cold-packed hearth mass is carried out as follows: a large, medium, and dusty portion of the charge of electro-calcined anthracite is loaded from a batcher into a batch mixer. At the end of the load, the mixture is switched on while the mixer is heated. Mixing and heating the mixture to 55 ° C is carried out for 10 minutes. Additive (boric acid) with a temperature of 30 ° C is loaded into the prepared charge, which is mixed with the carbon charge for about 5 minutes. Then enter the plasticizer with a temperature of 45 ° C. The total mixing time of the carbon charge with the additive and plasticizer is 15 minutes. A binder with a temperature of 65 ° C is loaded onto the prepared mixture of a carbon charge with additives and the contents are mixed in the mixer for 20 minutes. After mixing, the temperature of the discharged cold-packed hearth mass is 75 ° C. The total cooking time of the cold-packed hearth mass is 45 minutes.
Испытания холоднонабивной подовой массы проводят в соответствии с требованиями ТУ 1914-071-05785218-99, в соответствии с которыми прессуют образцы из холоднонабивной подовой массы под давлением (19,6±2) МПа при температуре 25°С в течение 120 с. Спрессованные образцы обмеряют для последующего расчета объемного расширения после обжига.Tests of the cold-packed hearth mass are carried out in accordance with the requirements of TU 1914-071-05785218-99, according to which samples are pressed from the cold-packed hearth mass under a pressure of (19.6 ± 2) MPa at a temperature of 25 ° C for 120 s. Compressed samples are measured for subsequent calculation of volume expansion after firing.
Кажущуюся плотность определяют на образцах диаметром 60 мм, высотой 60 мм после обжига до 1000°С в углеродной засыпке со скоростью обжига 100°С/час и выдержкой при конечной температуре в течение 3 часов. Обожженные образцы взвешивают, обмеряют и рассчитывают кажущуюся плотность и объемное расширение.The apparent density is determined on samples with a diameter of 60 mm, a height of 60 mm after firing up to 1000 ° C in a carbon backfill with a firing speed of 100 ° C / hour and holding at a final temperature for 3 hours. Calcined samples are weighed, measured and apparent density and volumetric expansion calculated.
Обожженные образцы испытывают на удельное электросопротивление по ГОСТ 23776, разд.2 и механическую прочность при сжатии по ГОСТ 23775.Calcined samples are tested for electrical resistivity in accordance with GOST 23776, Section 2 and mechanical compressive strength in accordance with GOST 23775.
Открытую пористость определяют по ГОСТ 2409-95, общую пористость в соответствии с ТУ 1914-071-05785218-99 по относительной разнице истинной и кажущейся плотностей обожженной массы.The open porosity is determined according to GOST 2409-95, the total porosity in accordance with TU 1914-071-05785218-99 by the relative difference between the true and apparent densities of the calcined mass.
Кривые распределения пор по размерам получают методом ртутной порометрии по методике « Kaiser» на ртутном порозиметре «Autopore 9220».Pore size distribution curves are obtained by mercury porosimetry according to the Kaiser method on an Autopore 9220 mercury porosimeter.
Пример 17 (по прототипу)Example 17 (prototype)
Для приготовления холоднонабивной подовой массы используют электрокальцинированный антрацит с зерном размером (-15+0)мм.To prepare a cold-packed hearth, electrocalcined anthracite with a grain size of (-15 + 0) mm is used.
Готовят углеродную шихту из электрокальцинированного антрацита следующего гранулометрического состава, мм/мас.%:Prepare a carbon mixture of electrocalcined anthracite of the following particle size distribution, mm / wt.%:
Удельная поверхность шихты составляет 120 м2/кг.The specific surface of the charge is 120 m 2 / kg.
Содержание компонентов в холоднонабивной подовой массе, мас.%:The content of the components in the cold ramming mass, wt.%:
Для приготовления массы используют связующее со следующими характеристиками:To prepare the mass use a binder with the following characteristics:
Приготовление холоднонабивной подовой массы ведут следующим образом: в смеситель емкостью 10 л без обогрева загружают углеродную шихту, вводят добавку комнатной температуры, перемешивают в течение 5 минут, заливают пластификатор и дополнительно перемешивают еще 5 минут. Связующее с температурой 50°С заливают в последнюю очередь и перемешивают в течение 20 минут. Общее время приготовления холоднонабивной подовой массы составляет 30 минут.The preparation of a cold-packed hearth mass is carried out as follows: a carbon charge is loaded into a 10-liter mixer without heating, an addition of room temperature is introduced, it is mixed for 5 minutes, the plasticizer is poured and additionally mixed for another 5 minutes. Binder with a temperature of 50 ° C is poured last and mixed for 20 minutes. The total cooking time of the cold-packed hearth mass is 30 minutes.
Время приготовления холоднонабивной подовой массы:Cooking time for cold-packed hearth mass:
Смешивание углеродной шихты с добавкой - 5 мин.Mixing the carbon charge with the additive - 5 minutes
Смешивание с пластификатором - 5 мин.Mixing with plasticizer - 5 min.
Смешивание со связующим - 20 мин.Mixing with a binder - 20 minutes
Испытание холоднонабивной подовой массы ведет в соответствии с требованиями ТУ 1914-071-05785218-99, в соответствии с которыми прессуют образцы из массы с давлением (19,6±2)МПа при температуре 25°С в течение 120 с.The cold-packed hearth test is carried out in accordance with the requirements of TU 1914-071-05785218-99, according to which samples are pressed from the mass with a pressure of (19.6 ± 2) MPa at a temperature of 25 ° C for 120 s.
Спрессованные образцы обмеряют для последующего расчета объемного расширения после обжига.Compressed samples are measured for subsequent calculation of volume expansion after firing.
Кажущуюся плотность определяют на образцах диаметром 60 мм, высотой 60 мм после обжига до 1000°С в углеродной засыпке со скоростью обжига 100°С/час и выдержкой при конечной температуре в течение 3 часов. Обожженные образцы взвешивают, обмеряют и рассчитывают кажущуюся плотность и объемное расширение.The apparent density is determined on samples with a diameter of 60 mm, a height of 60 mm after firing up to 1000 ° C in a carbon backfill with a firing speed of 100 ° C / hour and holding at a final temperature for 3 hours. Calcined samples are weighed, measured and apparent density and volumetric expansion calculated.
Обожженные образцы испытывают на удельное электросопротивление по ГОСТ 23776, разд.2 и механическую прочность при сжатии по ГОСТ 23775.Calcined samples are tested for electrical resistivity in accordance with GOST 23776, Section 2 and mechanical compressive strength in accordance with GOST 23775.
Открытую пористость определяют по ГОСТ 2409-95, общую пористость в соответствии с ТУ 1914-071-05785218-99 по относительной разнице истинной и кажущейся плотностей обожженной массы.The open porosity is determined according to GOST 2409-95, the total porosity in accordance with TU 1914-071-05785218-99 by the relative difference between the true and apparent densities of the calcined mass.
Кривые распределения пор по размерам получают методом ртутной порометрии по методике « Kaiser» на ртутном порозиметре «Autopore 9220».Pore size distribution curves are obtained by mercury porosimetry according to the Kaiser method on an Autopore 9220 mercury porosimeter.
В таблице 2 представлены результаты испытания холоднонабивных подовых масс, приготовленных по 17 примерам. Полученные холоднонабивные подовые массы в соответствии с заявляемым способом по примерам 1-5, 9,10 позволяют получить мелкопористый обожженный материал с высокими эксплуатационными свойствами.Table 2 presents the test results of cold-packed hearth masses prepared according to 17 examples. The obtained cold-packed hearth masses in accordance with the claimed method according to examples 1-5, 9,10 allow to obtain finely porous calcined material with high performance properties.
Выход за заявляемые пределы по гранулометрическому составу и удельной поверхности углеродной шихты (примеры 6-8), по содержанию графита в углеродной шихте (примеры 11,12), а также температурным и временным режимам (примеры 13-16) не обеспечивает достижение технического результата.Exceeding the declared limits in terms of particle size distribution and specific surface of the carbon mixture (examples 6-8), in the content of graphite in the carbon mixture (examples 11,12), as well as temperature and time conditions (examples 13-16) does not provide a technical result.
Изобретение применимо при изготовлении холоднонабивной подовой массы для заполнения межблочных и периферийных швов алюминиевых электролизеров и позволяет повысить эксплуатационную стойкость углеродных подин при эксплуатации.The invention is applicable in the manufacture of a cold-packed hearth mass for filling interblock and peripheral joints of aluminum electrolysis cells and allows to increase the operational resistance of carbon hearths during operation.
Claims (4)
ограниченной кривыми, построенными по граничным значениям содержания фракций, мм/мас.%:
температуру углеродной шихты поддерживают 55±10°С, температуру добавки
-30±10°С, температуру пластификатора -45+10°С, температуру связующего-
65±10°С, а температуру приготовления холоднонабивной подовой массы - не
более 80°С, причем общее время приготовления подовой массы составляет не
более 45 мин, время приготовления углеродной шихты составляет не более
0,22, время смешивания углеродной шихты с добавкой и пластификатором - не
более 0,33, время смешивания со связующим - не более 0,45 от общего времени приготовления подовой массы.1. A method of producing a cold-packed hearth for aluminum electrolytic cells, including the preparation of a carbon mixture, mixing the carbon mixture with boric acid as an additive, a plasticizer, and a binder, characterized in that the carbon mixture is prepared with a continuous particle size distribution with a maximum carbon grain size of not more than 8 mm , while the content of fractions is determined inside the region of figure 1,
limited by curves built on the boundary values of the content of fractions, mm / wt.%:
the temperature of the carbon charge support 55 ± 10 ° C, the temperature of the additive
-30 ± 10 ° С, plasticizer temperature -45 + 10 ° С, binder temperature-
65 ± 10 ° С, and the temperature of preparation of the cold-packed hearth mass is not
more than 80 ° C, and the total cooking time of the hearth is not
more than 45 minutes, the preparation of the carbon charge is not more than
0.22, the mixing time of the carbon charge with the additive and plasticizer is not
more than 0.33, mixing time with a binder - not more than 0.45 of the total cooking time of the hearth mass.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007105422/02A RU2347856C2 (en) | 2007-02-13 | 2007-02-13 | Method of producing cold packed hearth mass |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007105422/02A RU2347856C2 (en) | 2007-02-13 | 2007-02-13 | Method of producing cold packed hearth mass |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007105422A RU2007105422A (en) | 2008-08-20 |
| RU2347856C2 true RU2347856C2 (en) | 2009-02-27 |
Family
ID=39747627
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007105422/02A RU2347856C2 (en) | 2007-02-13 | 2007-02-13 | Method of producing cold packed hearth mass |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2347856C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2548875C1 (en) * | 2013-12-27 | 2015-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" | Cold ramming paste |
-
2007
- 2007-02-13 RU RU2007105422/02A patent/RU2347856C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2548875C1 (en) * | 2013-12-27 | 2015-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" | Cold ramming paste |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007105422A (en) | 2008-08-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103553658B (en) | Impermeable brick for aluminum reduction cell and preparation method thereof | |
| CN108218430B (en) | Isostatic pressing graphite product and preparation method thereof | |
| US9534845B2 (en) | Method for manufacturing a refractory for an inner lining of a blast furnace and blast furnace having the inner lining | |
| RU2347856C2 (en) | Method of producing cold packed hearth mass | |
| Belitskus | Effects of mixing variables and mold temperature on prebaked anode quality | |
| CN103038396B (en) | Aluminium electrolysis cell cathode block and manufacture method thereof | |
| US3442989A (en) | Method of forming carbon-bonded silicon carbide bodies | |
| CN109072464B (en) | Method for lining the cathode of an electrolytic cell for the production of raw aluminium | |
| WO1983000325A1 (en) | Sintered refractory hard metals | |
| JPH0576556B2 (en) | ||
| CN104496498A (en) | Method for manufacturing bottom blowing type cast train wheel graphite mold | |
| RU2568542C2 (en) | Method of manufacturing of cathode pack for cell of aluminium electrolyser and cathode pack | |
| RU2556192C2 (en) | Method of obtaining of cathode pack for electrolyser for aluminium production and cathode pack | |
| CA2862277C (en) | Method for producing a cathode block for an aluminium electrolytic cell | |
| RU2548875C1 (en) | Cold ramming paste | |
| RU2257341C1 (en) | Fine-grain graphite preparation process | |
| US3925092A (en) | Joint ramming cement | |
| RU2593247C1 (en) | Method of lining of cathode device of electrolytic cell for aluminium production | |
| RU2155305C2 (en) | Cold-rammed bottoming material | |
| RU2375503C2 (en) | Cold-padded baked in furnace mass | |
| US3280042A (en) | Method for producing graphite electrodes | |
| RU2312938C1 (en) | Method of production of anode mass | |
| CN117658647A (en) | Cold ramming paste for integral furnace construction of aluminum electrolysis cell and preparation method thereof | |
| RU2814568C1 (en) | Method of producing composite materials based on carbon | |
| Zhang et al. | Research and application of a high-performance fluorocarbon plate prepared via modified a high temperature mould pressing method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20131024 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190214 |