автореферат диссертации по металлургии, 05.16.03, диссертация на тему:Коррозионная стойкость новых непроводящих огнеупорных материалов и их применение в качестве боковой футеровки алюминиевых электролизеров

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННА ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На пракх рукописи

ГОРЛАНОВ Еьгеннй Сергеевич

КОРРОЗИОННАЯ СТОЙКОСТЬ НОВЫХ НЕПРОВОДЯЩИХ ОГНЕУПОРНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ Б КАЧЕСТВЕ БОКОВОЙ ОТНРОЬКИ АЛЮМИНИЕВЫХ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ

Специальность 05.16.03 - металлургия цьетных

и редких металлов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 1992

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном техническом университете на кафедре электропирометаллургии цветных металлов.

Научный руководитель:-доктор технических наук, профессор Ветюков М.М.

(Х£ициальнив оппоненты:-доктор химических наук, профессор Лебедев В.А.

-кандидат технических наук, доцент Чувиляев Р.Г.

Ведущее предприятие: Санкт-Петербургский горный институт им. Г.В. Плоха нова.

Зашита состоятся 9и{?199$ г.

в" ¡¿" час. " Ш* мин, на заседании специализированного совета К. 063.38,05 при Санкт-Петербургском государственном техническом университете по адресу: 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29, Химический корпус, ауд.51.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке университета.

Автореферат разосдан "э "

У 199 гг.

Учений секретарь специализированного совета, кандидат технических наук,

доцент Серебряков В.Ф.

СБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Пр ом-¿зленный о л особ получения алюминия электролизом криолитоглпноземных расплавов имеет ряд существенных недостатков: высокий удельный расход электроэнергия, низкие удельный съем металла и срок слуябы электролизеров, незначительный, диапазон регулировки мощности, выброса вредных ве-иеств в о!фуааэдую среду и другие. Разрешение этих проблем а задач качественного и количественного совершенствования процесса электролиза связывают в настоящее время с разработкой новых конструкционных материалов на основе тугоплавких соединений, являющихся альтернативой градационным углеграфитовым материалам алюминиевых ванн.

Указанная перспектива объясняет поваленный интерес к новым материалам и, в частности, неметаллическим тугоплавким соединениям, благоприятное сочетание свойств которых позволяет рассматривать их в качество материалов для боковой футеровки электролизеров. Однако сведения об их стойкости в условиях электролитического получения алалинш малочисленны, противоречивы и часто носят только кзчествснны.1 характер. Это затрудняет целенаправленный выбор новых конструкционных материалов и рсзрлботку коицогщий их использования в боковой футеровке промыллоппих ванн. Вышеперечисленные вопросы и определили содержание настая-пей работы. Расширение масштабов производства и применения тугоплавких соединений с одновременным снязвнисм стоимости являются объективными предпосылками выбранного направления исследований.

Цель гяботы. Изучение взаимодействия неметаллических тугоплавких.материалов с кислородом воздуха и криолятоглиноземными расплавами, выбор наиболее стойких материалов и поиск экономичных и реализуемых в промипленных условиях способов их применения.

ЭгУЧная _нову13|и.

1. Получены количественные данные по кинетике окисления неметаллических тугоплавких материалов (HUI), изготовленных метол см спекания предварительно спрессованных заготовок.

2. Предложен, механизм окисления композиций на основе КЕМ, объясняющий их более высокую уст Живость в среде воздуха по сравнению с индивидуальными тугоплавкими материалами.

3. С помощью разработанной методики полнены количественные характеристики коррозии и пропитки НТМ в криолитоглинозом-ных расплавах.

4. Установлен механизм коррозии неметаллических тугоплавких материалов в крпблитогляноземнсм расплаве.

5. Предложено уравнение для расчета скорости коррозии пористых HEI е расплавленных солях, учитывающее совмещенные процессы коррозии и пропитки.

6. Установлен механизм повшения коррозионной стойкости нитрида алюминия.

Политическая ценность

1. На оснозании проведенных исследований установлены наиболее стойкие в условиях электролиза материалы, которые рекомендованы для использования в боковой футеровке алшиниевых ванн.

2. Разработан способ повшения коррозионной стойкости нитрида алюминия в криолитоглиноземных расплавах.

3. Испытание:/, плотных изделий из неметаллических тугоплавких материалов в условиях ЛОЗ ВАШ и Братского алюминиевого завода показана высокая эффективность зажиты углеграфитовкх блоков плитками из КГ:! и принципиальная еохю.^ность полной замены традиционной футеровки на непроводящие тугоплавкие материалы.

5. Методом вычислительного эксперимента с помощью ЭВМ установлены наиболее эффективные способы интенсификации!процесса электролиза путем использования КИЛ в конструкции боковой футе-рэшш сл-сминнепых электролизеров.

6. Ожидаемый экономический эфсГвкт от применения нитридоалю-микиеьых материалов в боковой футеровке электролизеров С-8Б со-стпвлпет 39333 тыс.руб. на корпус электролиза в год.

Аггпбгнпя глботы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались:

■- Международной научно-технической конференции молодых ученых и спо;и;алистов "Производство глинозема, алшиния и легких сплавов", Ленинград, I9S0;

- па сод к.* ом ?,!о:;;дународном конгрессе ICSOßfl ■ (Международны!' ксмитет по изучению бокситов, гллноеема и алюминия), Б.'/'йнс^т, 1992.

Пу-'лира",;:^. По томо .диссертации опубликовано 4 статьи, см Диссертация изложена на 2??стр. машинопис-

ного т1--:ота ( 450 стр. текста, 79 стр. с ¿8 рис., ¿О - стр. с НО калигами, стр. цитируемой литературы) и включает вве-гонгч. 5 глав, выводов, списка литературы из 183 наименований и прйяси-оняй.

CCHCBKGE ССДЕР-ЛКЗ РАБОТА

Зо введения обоснована актуальность проблока, цела

и задачи ¡¡сследсванпл.

Глава I лосветзка рассмотропхо сссгояш-л вопроса. Прнзоддт-ся анализ ¡¡.меюшхся длтератург.их озеленил, касаплгхал г.гзтсдол получения :i основных ко—ск;:х свойств нсмоталллчсокп;:. тугоплавких соедпнониГ:. Ccoic-з вни-чанло уделено кр;:тк.чсскс:.:у обзору данных о стойкости в окислительно;: среде, ;гр::олп?огл;;-нозеглнзх расплавах п алхкзнгв, а га::.:з о способах пр:::.:с:!:;:::л а результатах испытакпл этих материалов з условиях электролиза ал:>-

иинил.

3 глав о 2 приводятся результата теоретического и окоперимоктального и37чсщ1л окпсллс.мости ^¡С ( SiJ(Vv , &,'J , £VC ;i

AW.

Необходимость и с ело дева к;:." обусловлена тс1.:; что при длительно?! жхчуата:::::: элэкгролнзера, начиная о его и пуска, жест моею непосредствен:-:".;.'! контакт футеровки с кислородом воздуха.

Предварительна;"; термодлна:.:нчсскип расчет наиболее вероятных реакций взэд?.:оде.':стзкя КИ с кислородом лр;! 800-1000 °С л парди-вльно;: дазлендг Рс^ = 0,22.10° Па позволил установить слодуто-

рч~ покязенил стопкост;; тугопхаз;д:х св а^ос^сро воздуха:

БД/ > SijM, > /3W> SiC^ ß<,C (т)

Скспор'г.-.ентальноз изучение кппотпе: окисло гая НИ в среде воздухе- осуществлялось .'¿стодол иетгре.пюасто взвешивания образцов на ус ю к об Tis iC'.S-I. Бее образцц, полученное способом спокакия предварительно спрессованных заготовок в KZi АН Украины, н.-,-.оди пористость 2С-СЕ>.

Аазл:з данных изотормзчеекпх исследован::;! индивидуальных НТГЛ. .в- оснознсу., Подтвердил результаты тэр:.'.одлна5'.ичсского расчета. До температуры 1000 °С ряд относительно;; стоимости п;.:еет вид:

В// * >s;c >йШ>е,<,с ' (2)

а при температурах в то 1000 °С:

ß/V > S;С ? Si3A/<,> ЕцС^/liJI/ (3)

Различна радов (2), (3) и (I) обусловлено структурнжи особоннос-т/vji я свойства:«! оксякарбидных и скыаштрпдок про:.:е::суг очних <Тлз, образующееся при окислении тугоплавких соодяно!™.г, то ость

3

спеет.чпчоскями оссбенкостя:.::: кинетических процессов, сопровоас-дбдипх окисление реальны;: полшхпсталлических материалов.

.'.¡атсматическс:: .обработкой экспериментальных данных с помо-цьи ZZ1.Í порчены уравнения скорости окисления HTM при температурах SIC-ICcO °С. Рассчитана каку^леся энергии активации окисления спеченных Si С , S í а ЛЛ, и АШ , которые равны соот-scrcx^fcKiío ЮЗ, ISO и IS5 кД1;:/:.;оль и составляют приблизительно. пичо£::н.у от значен;:;; энергии актизации окисления монокристаллов Tsn-iJX соединений. Ks основааяи подучэкпых результатов сделано пгедлолокечпе, что процесс окисления исслодуемых материалов кон-тролгруется дигйузкеИ реагентов по границам зерен образующейся оксидно:', газы.

5 та б ли и о I представлены сравнительные характеристики окислен;:': падгеядаельвас КМ к наиболее стойких кшпозиций на их ос-::с;зс. Номер материала в таблице соответствует его позиции в ря-,ту относительно!: стойкости. Уравнения скорости получены путем дне. :ог;о;1-'!:ровош:я по времени уравнений х"» к„1г + Сп , описыва-процесс окисления НИ в изотермических условиях; где X -л.-ираЕенне массы образца на едишшу площади поверхности (лгп/S ) за п-зр;;о.г времени t , кп - константа скорости и С„ _ константа равная нуля в начальный момент времени, п-показатель степени. Таблица I Кинетические характеристики окисления HTM i: их композиций в среде воздуха при J000 °С

Устерк ал, состав, мас.# Пота с- Плот- Уравнение скорости

пп тость, cf /■> ность, г/см3 окисления, о МГ/сМ .4

I - ^3S;,+2,s NfO 37 2,00 V = 0,197/Г0-330

2 MU < so ВА/ 32 1,90 V = 0,480/f 0,396

3 ñil'J lo 35 2,00 V = 0,526/ Т °'396

4 Al/J 20 2,47 ' V» 0,909/ f 0,286

ó в и 27 1,49 _

С kW * 3oSíC 27 2,13 V= 1,359/^ 0,497

о Si С 34 ' 2,11 v= 2,044/ f 0,635

С S.-./v, 33 2,13 V= 2.0Г7/-ir 0,666

9 HhV 30 2,40 V= 10,002/T 0,397

t

Как следует из приведенных данных, композиции на основе 41Л/ , siс s; з а/у. , ßА/ имеют более высокую ссп?ог,г::?..1яг-мосгь окислению, чем индивидуальные HH.I. Зысязэоно предполот.о-пие, что при окислении композиций создаются блггшркягнке усло-'аия для формирования труднопроницаемого дпУсузяокпого барьера в виде плотной заиитноп пленки оксидов сложного состава, например ÄliOj- . Этот процесс осуществляется за счет д:й"у?но:::!ого массопереноса по границам зерен оксидной ссгзц, где в результате гвердофазового взаимодействия образуются твердые растворы :: соединения в системе /II-(в)-О-Л/ пли S; - С - /V- о . Эти соединения концентрируются по границам зерен оксидных фаз, усложняя или перекрывая тем самым облегченные пути дп^Тузня роаген-гов к поверхностям оксид - газ и оксид - К.

Таким образом, результаты настоящих исследован;::'), с to'ü";: зрения сопротивляемости воздействию окислительной атмосферы, позволяют сделать вывод о перспективном применения з конструкции боковой футеровки электролизеров материалов на основе S;C ;; £|А/. В частности, высокими показателями стойкости в атмосфера воздуха обладает состав SiC + 49 мае.* SijAA, + 2,5 мае.% М^О. Наиболее предпочтительными материалами в этих целях следует считать изделия из спеченного нитрида алялиния с низкой пористостью (г-20%), а также его композиции с нитридом бора.

Глава 3 посвящена исследованиям процесса коррозии HTM в крн-олитоглиноземных расплавах.

■ Предварительно методом равновесно;; термодинамики проведена оценка химического взаимодействия тугоплавких соединен:::-; с кредитам и его компонентами. Всого было рассмотрено около IOC вероятных реакций. Расчеты позволили расположить неметаллические тугоплавкие соединения в относительном ряду стойкости в следужем порядке его уменьшения:

•' ИШ > S;C > В л/ ^ S;sM, * ßvC (4)

' Для .проведения экспериментальных исследований разработау простой и доступный "объемный" метод, являющийся модификацией широко известного и распространенного гравиметрического метода. Разработанная методика предполагает периодичность испытаний образцов в течение установленного времени с определением величины и скорости коррозии для каядого цикла испытаний. Суть метода заключается в том, что до и после каждого пикла испытаний гидростатическим взвешиванием определяются объемы исследуемых материалов. Количественную оценку коррозии h -го цикла проводит по

изменению объема образца ( дУп ) за время эксперимента ( ) с учетом геометрической поверхности перед опытом ( ):

или, считая кат.ууукся плотность ( рк. ) постоянной по всему объему образца, рассчитывает скорость коррозии в ее массовом выражение: 4

IffcoP. - ^глуб.' Як. . г/см2.ч Представленная методика исследований дает возможность количественной характеристики но только коррозии, но и динамики пропитки мат ери а.юз, имеет высокую точность намерений (относительная погрешность не более 3-4,'2) и исключает операцию по отмывке образцов от электролита. Последнее особенно г-алено в случае крко-.-.нтоглг.яоземных расплавов, которые практически но растворяются в Lore и других растворителях.

Первоначально изучалось позедение индивидуальных тугоплавких материалов в криолитогл;:ноземных расплавах (8,7 као.% 03; к.о. е 2,7) при IC50 °С и свободном доступе воздуха к система НИ - электролит - . Анализ полученных данных позволяет

расположить исследованные материалы по уменьшения коррозионной стойкости в следующей последовательности:

в Л/ > S;C > Sз. д/i, >Вчс >ЙШ (5)

Несоответствие приведенных расчетного (4) и экспериментального (5) рядов стойкости свидетельствует о том, что процесс непосредственного химического взаимодействия материалов с компонентами криолитового расплава не является определяющим коррозию НИ. Вместе с тем, наблюдается полное соответствие экспериментально установленных рядов относительной стойкости материалов при окислении кислородом воздуха (3) и коррозии в криолитоглиноземних расплавах (5). ■ •

В этой связи сделано предполо'шнке, что коррозия исследуемых материалов в криолитоглппоземных расплавах осуществляется через промежуточную стадию их окисления растворенными в электрогаза;"»! {0г,.СО^ ,С0) с последующим растворением продуктов рег -j-'.'и окисления в расплаве. Экспериментальную проверку данного предположения осуществляли при испытаниях нитрида алшя-■ ния в различных условиях. Результаты экспериментов представлены ь тебя, 2.

Скорость коррозии нитрида ал-оминия в криолитоглиноземных расплавах* (к.о. = 2,7)

Таблица 2

.V1 пп Плотность , г/см-3 Гористость % , Система Ат- мос- йера К-иия ШгО, мае. % Скорость мг/см^'ч коэпозии см/ч

I 2,41 25 Д1Л/-распла б- М Йг' ~ 8,7 0,0 0,0

2 2,44 23 Й1|У-расплав-1?1 СО е,7 6,6 2, 7*1С ^

3 2,44 23 М-расплаь-/1! воздух 8,7 14,0 5, 7-10"°

4 2,44 23 AI.V--ac-.4atJ- С02 6,7 22,0 9,с-:о-3

5 2,44 23 М-ра сплаБ-Л БОС ДУХ 0,0 13, С -З.о-Ю"3

6 2,44 23 ьоздух 3,0 23,4 9,4-Ю"3

7 2,44 23 Д//-3-1сплзб-Л ВСЗДуХ ее»Л1,0, 29,5 12, Г Ю-3

8 2,44 23 йУ-тасплаг 8,7 2С, 0 8,2-Ю"3

* Т = 18-24 ч; п.1 при 1200°С; г:.п. 2-3 при 1С50°С

Как следует из приьодечлкх дшюзс '0--.ч». газом??. ср"Д1: нт; электролитом, ъ котором происходит коррозия !."?'.!, имеет сугеетьс:-!-ное значение. Более точи»» л-рлсонком сказанного является соотного-ние концентраций газа ь расплаьс (С0, моль/м"*) и газоьой (азе (Сг, моль/м3), которое б ссотьзтстьки с законом Генри для разбаьденнкх растьороь имеет вид:' ^ я Ср/Сг „ ^ * ' (6)

где Кр - константа Генри или растворимость, моль/м^а; Я - униьер-• сальная газоьая постоянная, м3-Па/моль-К; Т - абсолютная температура, К. По име'пцжоя литературным сведениям растворимость кислорода I кр;:олитоглк;:оэсмн--х раеллзьпх на три порядка меньше растворимости диоксида углерод. ^тим об" лсппется более ьксокая скорость коррозии ЦШ ь случае атмдсс.срн С0£ наД расплавом, чем при испытаниях ь ат:.*осгоре «юзлуха (табл.2). Наиболее убедительным подтвер-яодением сделанного предположения является отсутствие коррозии при инертной атмосфере над системой НГМ - электролит - алюминий.

Прэдло.жоч:^'""! механизм коррозии тугоплавких материалов достаточно хорошо объясняет и различную их коррози.о в электролите, содержащем и не име-:«цем и своем составе растворенный алпминнй (табл.2). I случае его присутствия в криолигоглкноземком рясплаье часть окислителя будет расходоваться по реакции % Я1МТй + 0, ^ г/з Л^Озр, что обуславливает более высокую стойкость нитрида ал-,миния. Уменьшение концентрации глинозема в расялаьо создает благоприятные условия растворения и отвода продуктов резки;::: окисления с поьсрхности ИШь обтем электролита, что определяет уьели-

чение скорости коррозии (табл.2).

Взаимодействие пористых материалов с. расплавами -сопровождается пропиткой открытой поровой структуры изделий. В этих условиях происходит увеличение реакционной поверхности 1ГГМ - растворенные б электролите газы-окислители. Степень насыщения или степень пропитки образцов расплавом является функцией капиллярного давления (Рк, Па), тс есть, в соответствии с уравнением PK=2<äci>s©/V , зависит от радиуса пор (г, м), поьерхностного натяжения на границе, расплав - газ (б.Дй/м ) и краевого угла смачивания (6, град). : Поэтому с изменением состава электролита следует ожидать изменений не только ь условиях смачивания и пропитки пористых HTM, но и в кинетике коррозионного процесса. Свидетельствующие об этом данные предстаьлены в табл.3, где показано влияние криолитового отношения .-. на коррозия и пропитку А1Л/и 2;С-«-2мас .ЙА^О^+Змас .jWj.0. Повышение

Таблица 3

Скорость коррозии.в системе КТМ - криолитоглиноземный расплав -

-AI - (воздух) ь зависимости от криолитоього отношения

ста к.о. Степень пропитки, % 1Гео(>., g мг/см-ч Условия проьедекия опытов

AI/V 1,5 14,0 8,0 Т=Ю50°С

(П0=22£; рк=2,45г/см3) 2,7 15,5 13,1 г ai2o£

4,0 18,0 22,0

S1 С+2мас .^А1203+3мас .%Щ0 П0=34Й; р к=2,0г/см3) 1.5 2,7 4,0 27,5 30,0 33,0 1.3 2,3 4,1

концентрации Фтористого натрия в криолитоглиноземном расплаье ьы-оыьает увеличение степени пропитки образцов и скорости их коррозии. Такая зависимость обусловлена поверхностно - активными свойствами по отношении к пористой поверхности материалов. Следовательно, межфазная граница HTM - расплав и открытое поровое пространство будет обогащаться фтористым натрием. При этом увеличивается глубина пропитки и реакционная поверхность ТМ - растворенный газ, что и интенсифицирует процесс.коррозии.

ii табл.4 представлены результаты исследований влияния состава композиции /1|/V S; j Mf на ее коррозионную стойкость ь криолитоглиноземном расплаье. Отражена динамика процессоь коррозии и пропитки композиции ъ течение 24 часов.

Как следует из приведенных данных, с увеличением содержания

в композиции нитрида кремния ее коррозионная стойкость уменьшается, что связано с изменением условий смачивания и пропитки или, другими словами, реакционной поверхности. Кроме того, преимущественное образование на этой поверхности оксида кремния создает благоприятные условия для растьорения и отвода твердых продуктов взаимодействия в объем расплава, не имеющего в своем соста-Ьо Ог. .

Таблица 4

Скорость коррозии ц степень пропитки (ПР) композиции

Л1Л/ »• ч в криолитоглиноземном расплаве при Ю50°С

Состав композиции. мае.Й; свдйства

уСремя,«

Пара4 меток

12 18 24

ь установившемся режиме

ИШ >¿0 S^M,

(П - З1^-,'р° =1,9 г/см3)

ITlС.С О !.1Г/СМ"Ч!

21 23 27 28 28 4,0 4,7 5,3 9,1. 9,0

28 9,1

ИШ 40 К о'г/см3)

ПР, % кг/см ч

24 30 31 30 31 12,0 12,3 К,0 15,8 Iö,9

30,5 16,0

й/д/ со s;4m,

(П. =35$; р°=1,9 г/см3)

пр.й

v*.

125 31 32 32 -!

лг/с:А ) 20,0 22,0 33,4 33,2

32 33,3

MtJ + «О S A4

(П =351; р°=1,'9 г/см3)

ПР,%

о

мг/см^!

29 34 35 34 48,4 50,0 52,3 51,0

34 52,0

Система: HTM - электролит

- AI - (воздух); (к. о. =2,7; [AlgO-j ] =8, TVa c%j

Однако глубина и степень пропитки сами по себе еще не определяю? скорость коррозии HTM. Ь связи с этим следует особо подчеркнуть характер изменения степени пропитки ь течение времени эксперимента .(табл.4). Такая зависимость наблюдалась ьо всех опытах: увеличение степени пропитки до определенного значения, после чего этот параметр имеет практически постоянную величину в течение всего периода испытаний. Можно предположить, что скорости пропитки ( к пр ) и коррозии с ^глче ) не только связаны особым образом, но и. становятся равными после стабилизации на-

^пр. "> кг

кГ Пр < ^глче. степень пропитки будет увеличиваться или уменьшаться го времени соответственно. Подтверждением высказанного предположения послужили данные микроскопических исследований пропитки fJTM t криолитогликозёмном расплаве. При температуре 1050 .°С, криолитовом отношении 2,7 к концентрации глинозема 8,7 мас/i через повторявшиеся шестичасовые циклы глубина пропитки не изменялась. L то же время происходила коррозия HTM. Ьсе это позьоляет • написать следующее раьенстьо:

И пр. = ^глче. (7)

Стс:сда следует, что коррозия HTM в установившемся режиме происходит только с той скоростью, .с которой расплаь под действием положительного капиллярного давления проникает ь открытый поро-ьый обтем образцоь. Ь своо очередь, пропитка контролируется кинетикой растьорения и отвода из зоны реакции газообразных и твердых продуктов взаимодействия HTM с растворенными в расплаье газами-окислителями. Ь диссертационной работе приводится детальное рассмотрение динамики взаимосвязанных процессов коррозии и пропитки пористых неметаллических тугоплавких материалов. На ото« основании получено уравнение для -расчета скорости коррозии НТК в криолитоглиноземных расплавах:

v т ^ТИГр^Ш cw/c • (е).

где и Dr - коэффициенты.дисРх^узии растворенных в расплаье продуктов реакции окисления соответственно оксидов и газов, см^/с; Сн - концентрация насыщения или предельная концентрация растворенных оксидов, г/см^; Ср - концентрация растворенных оксидов ь объеме расплава, г/см^; С - время коррозионного процесса, с; А/ - соотношение концентраций газообразных продуктов реакции в растворе и газовой фазе капиллярного, пространства в уравнении (и); =» Рк./Рц+-Р0 -условие динамического капиллярного равновесия; Р0 - атмосферное давление, Па. .

Проведенные по уравнени-о (8) расчеты скорости коррозии нитрида алюминия ь системе ЦШ - криолитоглиноземный расплав -(воздух) в течение 24 часов показали удовлетворительное совпадение с экспериментальными значениями . Крлаб. и динамикой изменения этого параметра во времени.

Дальнейшие исследования посвящены изучения коррозионной стойкости композиций на основе карбидов и нитридов алюминия, 10

кремния, бора. Результаты экспериментов представлены в табл.5 с указанием составов, свойств п скоростей спокания материалов.

Полученные данные подтверждают имеющиеся сведения.о высокой коррозионной стойкости в криолитовых расплавах материалов на основе карбида кремния. Примечательный является значительное влияние типа исходного карбида ¡фемния на коррозию в' расплаве композиция + 49 иао.% + 2,5 тс.% М^О . Ис-

пользование чорного карбида кремния, имеющего более высокое содержание примесей, чем зеленый С , позволяет получить наиболее стойкую в цэиолитоглиноземном расплаве композицию.' Зто обусловлено, по-видимому, развитием при спекании изделий процессов массопероноса и твердофазового взаимодействия мояду компонентами основных и примесных фаз композиции. Бак и злостно, таило процессы приводят к сникенига поверхностной и, следовательно, общлй энергии системы. В конечном итоге увеличивается термодшампчсс-кая стабильность материалов по отношению к агрессивной среде. При прочих равных условиях, в наибольшей степени это происходит в случае использования в композиции черного карбида кремния, имеющего повышенную дефектность кристаллов (повышенную концентрацию примесей).

Однако существенным недостатком карбидокремнневой футеровки является неизбежное загрязнение алшиния кремнием. Это происходит при периодическом отсутствии защитных гарниссвжей в условиях длительной эксплуатации электролизеров. В связи с этим возникает необходимость разработки специальных мероприятий, включающих создание комбинированных схем футеровки, искусственной угле-графитовой настыли и др. Последнее снизает эффективность использования карбидокремниевых материалов в данных целях.

В этом отнокении наибольший интерес представляют композиции на основе нитрида алшиния, которые являются лучшей альтернативой традиционной углеграфитовой футеровке. В частности, наименьшей из всех спеченных материалов скоростью коррозии в криолито-глиноземных расплавах обладает композиция + 30 мас.;1 6Л/

(табл.5). Известно, что в данной системе по границам основных . фаз при спекании образуются ограниченные твердые растворы /11*Е>1}.Л/ » а также сложные соединения типа оксинитрндов и окси-карбидов в случае присутствия примесей кислорода и углерода. В результате значительно изменяются физико-химические свойства исходных компонентов композиции. Очевидно, что наилучшие результаты достигаются при определенном соотношении последних. _

Таблица S

Коррозия тугоплавких материалов в системе нтн - криолитоглиноземныя расплав - al - (воздух) . (Т : 1050"С; к. о. : 2.7; [AUOj] = 8.7 мае. у.)

N п/п состав материала, мае. у скорость спекания град. /ч. плотность г/см Пористость У. СКОРОСТЬ коррозии i

мг/см'ч см/год

1 31С(рекристаллизованный) - 2. £0 3. 5 0. 83 2, 6

г AIM » зови 200 1. 95 30. 0 0. 65 2. 9

3 SIC ♦ 49 Sl,nvt 2. 5к80 • 300 1. 99 37. 0 0. 80 3. 5

4 aim ♦ 50EN 200 1. 74 32. 0 1. 50 7. 6

5 ¿'■1с ♦ 49 SljN, ♦ 2. 5ms0«» 300 1. 99 37. 0 1. 76 7. 8

Ь alh 20bn ♦ 5a1 200 2. 07 25. 0 2. 00 8. 5

7 sic ♦ 2ац03* ЗМвО 600 2. 00 34. 0 2. 30 10.0

0 i>:; 200 1. 43 31.0 1. 70 10. 4

9 alh * íobn + 5y.0, 400 2. 13 30. 0 2. 68 11. 9

10 S1C*2ÓG1jH,+2B,Ct3HgO 300 1. те 42. 0 2. 48 12. 2

11 Allí » 30b»c 300 2. 00 13. 0 4. 20 18. 4

12 В»с1горячепрессованный) - 2. 54 о. г. 5. 60 19. 3

13 вас * ío ir^Oj 400 1. 80 15. 0 4. 50 21, 7

14 sic 400 2. 18 31. 0 6. 00 24. 0

15 AHI » 30 SIC 300 2. 17 28. 0 6. 35 25. Ь

16 SIC » 20 AIN ♦ .10 SljN. 600 1. 83 42. 0 5. 95 28. 5

17 АПНгорячепрессованньш) - 3. 23 0. 0 10. 70 28. в

16 AIN ♦ гов.с 200 2. 00 13. 0 6.90 ■ 30.0

19 AIN ♦ 10B*C 200 2. 00 13. 0 7. 30 32. 0

го Allí * 20Sljlí, 200 1. 90 35. 0 9. 10 42. 0

21 SljKv 300 2. 11 33. 0 10. "30 43. 0

22 alh 300 2. 44 23. 0 14. 00 50. 0

23 AIN ♦ зоа1го, 150 1. 95 40. 0 14. 40 65. 0

24 SIC + 60SljH, 400 1. 77 43. 0 13. 50 66. 0

25 s1c*25A1k*20s1,hî5y40, 600 2. 07 36. 0 16. 60 70. 5

г& Sic+23.4Sij M. (рефраксго) - г. 00 12. 0 21. 50 72. 4

27 AIN ♦ 40sljh. 200 2. 00 34. 0 г6. 80 73. 6

га alh ♦ 20S1j 400 2. 00 34. 0 18. 40 77. 5

29 sic+12. 6si,h.(Рефраксзо) - 2. 58 17. 0 26. 40 90. 0

30 slj m, + 5m80*5au0,«5s10, 300 2. 93 0. 2 39. 40 117. 8

31 AlH V 50Slj H» 200 1. 90 35. 0 33. 40 154. 0

32 SljH, ♦ 2A1Í1 » 10V»0i 200 2. 20 31. 0 54. 20 215, 0

33 AIN + SOAltOt 300 i. ео 48. 0 45. 00 219. 0

34 alh + 80s14h, 200 1. 90 35. 0 52. 00 240. 0

« В композиции использован черный Sic

*« в композиции использован зеленый sic

рефракс £0: содержит 1.6 нас. z (siOj, Al.,0,, Fe,О,. Cao)

рефракс 50: содержит 1.3 мае. х toio*, AltOj. Fe.,0,, Cao)

Примечание: все образны <кромо Н 1.12.17.26.29) изготовлены методом высокотемпературного спекания предварительно спрессованных заготовок в ипм АН Украина, г. киев.

Вместе с тем, на коррозионную стойкость ШТЛ оказывают влияние технологические особенности спекания компактных материалов. Например, образцы состава Л1Л/ +. 20 мае.% со скоростью нагрева до температуры спекания 200 град/ч обладают большей стойкостью в криолигоглиноземном расплаве, чем образцы того ке состава со скоростью спекания 400 град/ч (табл.5)'. Поэтому, резервы повышения коррозионной стойкости материалов должны реа-лязовываться специальными исследованиями происходящих при спекании процессов и их влияния на конечные свойства изделий.

С точки зрения механической прочности, простоты изготовления плотных крупногабаритных блоков и требований к сортности производимого металла наиболее предпочтительным материалом для использования в боковой футеровке электролизеров является нитрид алюминия. Однако.рекомендовать его в этих целях не позволяет относительно высокая скорость коррозии в криолито-глиноземных расплавах. Поэтому были предприняты попытки повцзекия коррозионной стойкости нитрида алюминия, которые проводились в направлении предварительного обжига образцов в атмосфере воздуха, оксида углерода и под слоем коксовой засыпки. Во всех случаях после обжига наблюдалось увеличение коррозионной стойкости ЛУ в криоли-то-глиноземном расплаве. Однако наибольший эффект достигался при обжиге под слоем кокса ( ^ = 1100 °С; Т = 7-8 ч): в течение 30 часов средняя скорость коррозии образцов в электролите составила 0,5-1,0 мг/см^ч. При этом установлено, что повшенле коррозионной стойкости обоняеиных образцов связано с образованием на их поверхности слоя толщиной 0,3-0,5 мм, который обладает защитными свойствами в течение определенного периода времени. Циклический характер испытаний приводит к растрескиванию слоя и его отделению от основы образца, что сопровождалось резким увеличением скорости коррозии.

Указанный недостаток устранялся путем введения в шихту пе- , ред прессованием и спеканием добавок углерода в количестве 2-5 мае.?. Обжиг спеченных образцов под слоем кокса позволил получить материал с однородной по объему структурой, что установлено микроструктур ними исследованиями. Результаты испытаний данных материалов в криолитоглиноземкых расплавах представлены в табл.6, где приведены сравнительные характеристики наиболее стойких ОТ.

' Таблица 6

Скорость коррозия тугоплавких материалов в системе 1ПМ - криолит о-глиноземный расплав - /П - (воздух) (8,7 мае Л /¡UOj ; к. о. = 2,7; Г = 1050 °С)

Состав материала, мае.?» г/см3 % Скорость коррозии мг/см2.ч см/год Пседваритель-ный обжиг (Т=И00?С; Г= 7 ч)

Al и ♦ 5 С 2,36 30 0,23 0,9 Под коксом

AIU + гс 2,59 24 0,36 1.2 Под кокссм

Si С (рекристал- /

лизован.) 2,80 ■ 3,5 0,83 .2,6 -

Л(Л/ + 30 ВЫ 1,95 30 0,65 2,9 -

Si С ♦ 49 С,'¿/^ + 2 1,99 37 0,80 3,5 -

Методами PÍA, РСМД и микроструктурного анализа установлено, что высокая коррозионная стойкость обсаженных материалов /IIД/- С обусловлена образованием на межзеренных и мекфазных поверхностях основной и примесных фаз слоеных соединений на основе Щ-С-О-А/ • Например, реатгенофезовым а кали зол обожяенных под слоем'кокса образцов были обнаружена , ШъОС)^ (А'Л/^.

Таким образом, обладая всеми достоинствами индивидуального нитрида алюминия без добавок, материалы AW + (2+5) мае.% С являются лутаей альтернативой для замены боковой угольной Футеровки электролизеров. Необходимо подчеркнуть, что предложенный способ достижения высокой коррозионной стойкости /IIД/ отличается простотой и доступностью осуществления. Кроме того, для изготовления крупногабаритных блоков могут, по-видимому, использоваться порошки нитрида алшиния, получаемые наиболее распространенным метод ai углетермического восстановления глинозема в атмосфере азота, Исключение дорогостоящей операции по удалению углерода кз порошков позволит снизить цены на конечную продукцию.

Глава 4.посв?сзена испытаниям плиток из КТМ но опытно-промыа-ленном электролизере ЛОЗ ВАШ в качество облицовочного материала боковой футеровки, а также па промышленном электролизере Братского алшиняевого завода при непосредственном контакте материала с расплавленными электролитом к алшинием.

При монтаже опнгно-промшлеиной пенны (6 кА) плитки из 1ГПЛ

закреплялись на бортовых угольнцс блоках и слс::::зль;;и:с п.-.1;!к о" покояью разработанного огнеупорного клеюцсго сосгг.гз (порошок Al А/ на связке лэ бакелитового лака), "спктивзлкпь ллпг:г;' следующих составов (мае.*):

i. л/Л/ - SO fil г. О2 2. 30 В<Л- ; S. - -•IbyV.S

+ 2,S MyO ; 4. /rlfJi-юВА/+ . Пористость и плотность данных материалов указаны в табл.5. Плитки кзгстсзлен;: р 1ZZ.'. ЛИ Украины способам холодного прессования с л; ело -„ум'.им <:пе:.о.::'ом в атмосфере азота при I8ÛC-2C00 °С. Ггбзр.-:?;;!^ -аг:-:pu иг- ."; 130x50x17 мм, торцевые стороны которых отпроссоу.г.'.'ы в го-о с''~ ратно симметричных виступоз.

Электролизер работал 50 суток. В точен:::: кет::--:::'.'' ?<-.••-.! блоки были ?сс!Щаяв с^оригрававш&г за перко" к-ско (I-:, г.п) гарниссатамп. Таким, образом моделирогелнсь прг^г.-л-.-'лш.е усл.-.-пл эксплуатации футеровки электролизеров.

После окончания испытаний и дсь:онгааа вен.чи ;:ео.> поверхность плиток, пропитка завшзянше и ног^.гг:::^-í ;.■ :\vер-:-фитовых блоков, проводились замеси износа контрольных блоке1;. Установлено, что коррозия НШ всех составе:- нрг ::'.'::г:ео;;:: кг наблюдалось. Незначительные следы коррез::;: в 2--3 •:/ о _.::;-;: обнаружены на плитках 1-3 составов только m rj:rнгт-с ?-й:-:ггаг-.т-алюг.жний. Протеков расплава за плитки ;: пропитки .;з::;::.о::::;:.: блоков не отмочено. 3 то se зремл шярэлодк» .'•ч'лзгрз.".пгл«це блоки пропитывались на значительную гллб^ну (1/2 та1-- .инк ":x:v r.¡ уровне металл - элекгролкт). 3 ото;: зоне ¡:з:;п:- уголкт зло."::.', составил 40-00 мм.

Нэким образом, полуг1ро;:1г.1го;.:.оо ::сп;гь.:;"-: по: •■■"a::;- е'-оокуо эффективность зг.иэтты yjvrerpo'r.Tfw: б-ско:- t:••/.-.тл-:*. .<:« а, такие принципиальную «ожсо'.:ность полно-" T'ísü:; ::: "::0П:!0/ "уна нспревод/гли:-' гугспл;!"кне матер;-.■;;:.. "ап.'ольле'" устойчивостью из испытанных в уеоогооес -о^тролЕУп <"'..: •■ т плитки из AI А/ +.20 .мае.,'о В А/' ^ 5 /?/

Для испытан;:" на про'-ел ; ; *.:; : о' : олеогролзо-ре о cave. .'■/::■ шимся анодом и герл-ни" ток'л.'одзо.оо:.: ( I .-= 1С;: гЛ) --'Ооучх ■ ки из Л/ДУ с з.мер/:г.:и ?С.:75"1Г; :: , открыто'; rrovoï'ïv; калуиеНся нлотноеть'О 2,4 г/см1. 1г:;г:;;; (3 .мт. ' "..ккепля . :.■; гранитовом бруске таким образом, yvoV; roí :;:, • з.гго.' i" м -лась в об'ьемо з;; ттро/нга, ir.ieoi : - :< зли:;-:;::'/. о epo'::!'ï\ - '¡о грани но рн'-ВДла з.пч.тре.п'т ~:;c:v:¡. IV;: ' и о г.

ками помогали г. горег - чип о ''от ч; /о о- - .'коп к

чение 30 суток испытаний поверхность плиток находилась в контакте с циркулирующими расплавам электролита и алюминия. Эксперимент протекал в нормальных условиях работы электролизера без изменения технологического регламента обслуживания.

По окончании испытаний определено, что толщина плиток, рас-полагажахся в электролите и алшинии, не изменилась. Поверхность гладкая и чистая без видимых следов коррозии. В то ке время, ^толщина плитки, находящейся на границе криолитоглиноземный расплав - алШиний, уменьшилась на 5 мм. Это соответствует скорости коррозии 0,7Л0_3 см/ч или 6 см/год, значение которой рассчитано из предположения равномерной коррозии в течении длительного периода при непосредственном контакте с расплавом.

При анализе полученных данных установлёно, что отсутствие коррозии--нитрвда алюминия в объеме электролита обусловлено протеканием реакций восстановления растворенных газов-окислителей' ( С02, СО, Ох) с растворенным алшинием, растворимость которого в 20 раз больше растворимости С.С>2 . Коррозия плиток на границе раздела циркулирующих потоков электролита и металла обусловлена механическим воздействием абразивных частиц глинозема, находящихся на поверхности алл,1иния во взвешенно;.! состоянии.

В главе 5 приведены результаты поиска эффективных путей интенсификации процесса электролиза алюминиевых ванн, в 'конструкции катодного узла которых предполагается использовать неметаллические тугоплавкие материалы.

Задача реализовывалась расчетами m ЗМ тепловых полей электролизеров, определением на их основе оптимальной формы рабочего пространства для различных схем и вариантов боковой футеровки. Рассчитывалась производительность электролизеров и удельный расход электроэнергии. Вычислительный эксперимент выполнялся на основе совместного резения системы дифференциальных уравнений тепло- и электропроводимости с использованием разработанной специалистами ВАК! программы.

В -качестве базового варианта алюминиевой ванны принят электролизер на силу тока 155 кА с самообяшгавашмся анода.! и верхним токоподводсм.

В конструкции боковой футеровки использовались нитридо-алшиниевыо и ксрбидокремпиевые блоки толщиной 30-70 мм с частичной или полной заменой углегрофитовых блоков. При определенной схеме футеровки варьируемыми входными параметрами являлись сила тока, габариты анода, расстояние борт - анод. Кроме того,

в сравнении с базовым вариантом на I¡£ увеличивался выход по току. По литературным данным это минимальная величина непроизводительных утечек тока через боковые углеродистые блоки, йбари-ты катодного кояуха принимались неизменными.

Вычислительный эксперимент был организован для 7 схем боковой й'утеровш! при 33 вариантах входных параметров.' По результатам расчетов установлено, что при частичной замекэ углеграфи-товой футеровки на блоки из KTJ.1 существует возможность увеличить силу тока на действующи ваннах на 15-20 кЛ, в случае полной замены угольных блоков - на 20-30 кА. При этом производительность электролизеров увеличивается более чем но 10% практически без изменения удельного расхода электроэнергия. Кроте того, пря анализе распределения теплового поля электролизеров установлено, что изотермы 500 и 600 °С, как и в расчетах базового варианта, проходят через тело блоков, а 400 °С - через теплоизоляционный слой. При таких температурах тугоплавкие материалы практически на окисляются воздухом. Поэтому разрушений обратной стороны ф-у-теровки из HUI, характерных для угольных блоков при нарушении изоляпионного уплотнения сверху или в выходных окнах кояуха, происходить не будет. Это является eme одним аргументом в пользу полной замены углеграфитовых блоков на новые конструкционные материалы.

Произведенный на основании полученных данных расчет показал, что ояддаемый экономический эффект от применения нигридоалю-миниевых материалов в конструкции боковой футеровки электролизеров С-£Б составляет ЗЗЗЭЗ тис,руб. на корпус электролиза в год.

В приложении I приведены необходимые справочные данные для рентгенофазового анализа качественного состава исхо/ишх и обожженных под слоем kokcoboí; засыпки образцов нитрида аляминня.

В приложении 2 приведены результаты рентгеноспектрального микроанализа исходных и обояиешшх под слоем коксовой засыпки ■обра3Dов /]|А/, ñIM -н 2 мае./' С , /11V + 5 мае.Я С .

ВЫВОДЫ

I.Проведен термодинамический расчет реакций взаимодействия неметаллических тугоплавких соединений с кислородом козпуха при температурах 800-1100 °С и парциальном давлении 0,22.ЮЬ Па, который позволил выявить следую;яи" ряд попирания стойкости НТО: ВЛ/ > л/^ ^ Л1Л/> SÍC > ВЧС .

Лабораторные исследования окисляемости индивидуальных ТС, з ОСКОГ.ЙЖ, подтвердили результаты расчета. До температуры Ю00°С Г-1Д иглэрт г,ид: B/V' ^ S;3 /У^ > S¡c > АШ > ЬЧС , а при томпарстурзх в-~е ICO О °С - В Л/ > S;C > S;3/V¥ > В*,С >ЙШ. Различие- обусловлопо структурными особенностям:: оксикарбидпых иотсн.г.трндних промежуточных газ, которые образуются при окислаг кип т:толл?з:ах соединений. .'.Ь тематической обработкой экспера-кенг-эльаах данных получены уравнения скорости и рассчитаны энергии п::тп1:-.цдп окисления спеченных S;C , S\sM4 и йШ , Покойно, что процесс окисления контролируется диффузией реагентов через слой оксидно:: ф.пз'з'.

2. В лаборяторнva .условиях исследована окисляемость компо-зг;-.п:': «а. оспозо индивидуальных непроводящих'тугоплавких сэедине-!1И".. Установлено, что гемпозици:: обладает большей стойкостью к ок;:слеп:;:о,;-чем индивидуальные КТМ. Высказано пгедполо'лоние, что при ск;:сло!-5::п*'1-:о:.поги:1П;": создается благоприятные условия для формировать плотно", защитно.': пленки оксидов за счет-диффузионного .масссперэносэ по границам зорен слоэт.ой оксидной фазы, где образуется твердые раствора и соединения в системах (¡I- ¡¡(&)-0-Л/ или S; -с- tJ - О . Тег: самым уело л.ня-отся зли перекрывается "блегчонгпути диффузии реагентов к поверхностям оксид - газ

:: .!кс:-.д.- 7/.L Езакнкк.': окясля«у.ос?кэ обладал? композиции s«"c.+.. + 42 мас.;1 S; , ,v4 +2.5 xpo.Z tllfi/ + 50 кос.?? W

3. '.Ьтогом рс-вноиссяой тормодппп.";::® проведена предварнтель— огск«?: химического в2"пмоде ,':ствйя тугоплавких совдязонпй

с криолите:.: i; er: /-мпэ.'-хптамк. Установлен ряд относительной сто.':;-::;стп iíIC п ьгрсссп'.ной сред к торс л.ч.'.нпст пых гаеллавез:. )'¡¡;V ? > W íí'ij.A'v > 3VC . Проведено экспериментальное ::ссл£.-огскйв kot.jозрг спаче::;;:;х тугоплавких ма-

торхалог, ;<г-/.о "íTor.'r-'O'i^-v.ii.-y pc.cn.v¡:.-cx при свободно;.: доступе х r>;:c:'rpx>;v;>'. Показано, что някболое ьксокой коррезя-. "iü/oí; от" 'ü'cctз пгшму уологемх облидлпт кскяозял«! fl¡P/-B/ll " Z\C: - 2;... fJH ■ Л.тляо ''-/сиарпмептпльггг-: дошппс позволяет глегпг/'^ть :iT¡.'. г.-; ;.'Me;':,..;<v;"> коррозионно!' стойкости в крполито-глн v c¡7.v-rc;r в еллдуг- т4 "'-Д.: 8 W > ;> л^ ?

;> Л! Л/ ■ пг-.т е^с-гшас хосчогяого з эксперимен-

та л .vio ';;í7;o:, сг.Гу-ст йл*,??:.?';? о том, что прг-гпас нояоередот-■;.(■.:-! юго ".-го уст: ;',; _.сло" с номпонпнтамз

.т./-г;:'jo-:-; ■<(•.:<.;:.:■■:■ ■•■■■>! '.."P'^fijj^i:-';'!-: коррозии

И'/.'ДЛ'! г:!' ,■•'!.-■'.'.:!';:"!•: "оррт-.'.':: г/аторпалов в крп~

1в

олитоглиноземных расплавах. Коррозия осуществляется через промежуточную стадию окисления НТМ растворенными в расплаве газами ( Ог, СОг, СО) с последующим растворением продуктов реакции окисления в расплавленных солях. Данный механизм подтверждается полным соответствием экспериментально установленных рядсв относительной стойкости Н±?Л при окислении кислородом воздуха и коррозии в криолитоглинозамных расплавах, а таете влиянием состава газовой фазы над расплавом на скорость коррозии.

5. Совместным рассмотрением процессов коррозии я пропитки пористых материалов показано, что суммарный коррозионный процесс осуществляется послойно и параллельно с пропиткой материалов. Причем пропитке контролируется кинетикой растворения и отвода

из зоны реакции газообразных п твердых продуктов взаимодействия неметаллических тугоплавких материалов с растворенными л ]г.сплаве га за мл - окислителями. Выведено уравнение для расчота скорости коррозии пористых ЖИЛ в расплавленных солях, учитывающее совмещенные процессы коррозии и пропитки. Проведенные расчеты показали соответствие расчетных и экспериментальных данных.

6. Разработан способ повышения коррозионной стойкости нитрида алюминия в крполптоглиноземных расплавах путем введения в пихту перед прессованием и спеканием добавок углерода в количество 2-5 мае./» с последующим обжигом плотных изделий под слоем кокса при 1100 °С в течение 7-8 часов. Экспериментальная проверка такого материала в лабораторных условиях показали, что скорость коррозии его в криолитоглиноземных расплавах не превышает 10 мм/год. Это является лучшим показателем из всех исследованных материалов.

Методами РФА, РСМД и мпкрсструктурного анализа установлено, что высокая коррозионная стойкость предложенного материала обусловлена образованием на медзереиных и меаТазных поверхностях основной и примесных фаз сложных соединений на основе /II -С-О-М

7. Проведены испытания плиток из НТГЛ на опытно-промьгслонном электролизере ЛОЗ ВАШ п качестве облицовочного материала бортовой футеровки, а гагг.ш на промышленном электролизере Братского алюминиевого завода при непосредственном контакте материала

с расплавленными электролитам и металлом. Показана высокая эффективность защиты углеграфктовых блоков плитками из ГГГМ и принципиальная возможность полной замены традиционной футеровки г.а непроводящие тугоплавкие мзтериали.

8. С помощью ЗЗМ выполнен расчет тепловых полеИ промышленных алкминиолнх электролизеров, в конструкции катодного узла ко-

• •

торых предполагается использовать неметаллические тугоплавкие материалы. Показана возможность интенсификации процесса электролиза алллиния из криолит or линоземн их расплавов. Так, полная замена боковых углеграфатовых блоков электролизеров ВТ ( I m 155 кА) на футеровку' аз награда алшиния или карбида кремния позволит повысить силу TOîa на 20-30 кА и, тем самым, увеличить производительность действующих электролизеров более чем на 10% практически без изменения удельного расхода электроэнергии.

С&идаемь'Г: экономический эффект от применения нитрвдоалдаи-ниозых материалов в боковой футеровке электролизеров С-8Б составляет 39333 тыс.руб. на корпус электролиза в год.

Основные положения диссертационной работы представлены в следующих статьях и тезисах:

1. Горланов B.C., Борисоглебский Е.В., Ветшов М.М., Ахмедов С.Н. Коррозионная стойкость тугоплавких материалов в хлор- . алжянатных я кряолитогллноземных расплавах.//Тезисы.докл. Можд. конф. "Пр-во глинозема, алюминия и легких сплавов". - Ленинград,. IS9C. - С.79-80.

2. Горланов Е.С., Борисоглебский Ю.В., ВеТЕкав М.М., Ахмедов С.Н. Стойкость неметаллических тугоплавких соединений в кри-олигогликоземных распязвах.//Цветные металлы. - 1931.' - I. -С. 24-25. -

3. Akhrnedov'S.:.'., Кар t ay G., Borisoglebakiy Yu.V., Gorlanov E.S, et al. New raaterials in alu-niniun electrolysis technology .//Atstracto oï 7th Ibterr-ational congres о of ICSOBA. - гллеагу, 1992. - р.7Л.

4. Горланов S.С., Борисоглебский Ю.В., Бетюков М.М. идр. Высокотемпературное окисление неметаллических тугоплавких,мате-риалов.//Цпетные металлы. - I3S2. - Л 7. - С.33-35. •

Р.О