Физико-химические аспекты разрушения огнеупорных материалов в условиях промышленного производства алюминия и увеличение их стойкости к коррозии

• Автор: Юрков, Андрей Львович
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 318 с. : ил.

№
раздела
Содержание

1 Глава 1 Введение

2 Глава 2 Углеродные огнеупоры для

алюминиевых электролизеров

2.1 Получение алюминия электролизом. Проблемы срока

службы и преждевременного отключения электролизеров.

2.2 Футеровка электролизеров

2.3 Рассмотрение альтернатив углеродным подовым

блокам
2.4 Углеродные огнеупоры подовых блоков: свойства и
технология
2.5 Взаимосвязь структуры углеродных огнеупоров и
преждевременного отключения электролизеров.
Расчеты процессов проникновения электролита через материал подовых углеродных блоков
Анализы причин отключения электролизеров
2.6 Шихтовые составы углеродных огнеупоров
Анализ и оптимизация шихтовых материалов и структуры углеродных огнеупоров подовых блоков
2.7 Оценка вклада термомеханических свойств подовых
блоков в преждевременное отключение электролизеров. Связь отключений с критериями
термостойкости
Требования к материалам углеродных огнеупоров для 133 подовых блоков и выводы по главе
Глава 3 Совершенствование структуры и свойств 136 огнеупорных материалов электролизеров Бортовая футеровка электролизеров
Определение характеристик материала, влияющих на коррозионную стойкость карбида кремния на 128 нитридной связке
Работы по отработке технологических режимов огнеупоров из карбида кремния на нитридной связке Барьерные огнеупорные материалы шахты 178 электролизера (низкоцементные бетоны и сухие барьерные смеси)
Теплоизоляционные материалы для
электролитических ванн
Глава 4. Огнеупоры для литейного производства 205 алюминия
Организация литейных цехов. Плавильно-литейные 215 агрегаты литейного производства сплавов алюминия. Сведения о выходе из строя плавильно-литейных 214 агрегатов литейного производства алюминия Уточнение физико-химических представлений о 220 взаимодействии алюминия и огнеупоров и механизмы коррозии. Создание и работы по внедрению огнеупоров с повышенной коррозионной стойкостью к расплаву алюминия
Выводы
Список литературы

Приложения

Выписка из протокола (ОАО «Волжский абразивный завод»)
Выписка из протокола (ООО «РУС-Инжиниринг»
Справка о внедрениях (ОАО «Саянский Алюминиевый завод»
Справка о внедрениях (ООО «РУС-Инжиниринг»
Протокол совещания по качеству углеродных подовых блоков на ОАО «НовЭЗ»
Спецификация свойств углеродных подовых блоков Стандарт организации СТО 00220931-004-2009 «Огнеупорные изделия из карбида кремния на нитридной связке для алюминиевой
промышленности» и письма согласования О разработке СБС (Сухих барьерных смесей) и плит из низкоцементных бетонов для огнеупорного барьерного слоя электролизеров
Технические условия ТУ 5767-014-2168872-2004 «Плиты вермикулитовые теплоизоляционные» Протоколы совещаний по футеровке миксера для литья алюминия на ОАО «Новокузнецкий алюминиевый завод» и техническое задание на выполнение работ
РУСАЛ)
РУСАЛ)

материалов. Толщина покрытия составляет от долей миллиметра до нескольких миллиметров, что существенно сокращает затраты и не требует кардинального пересмотра конструкции электролизеров.
Известны работы по нанесению покрытий на основе диборида титана методом плазменного напыления, электролитического осаждения, из пековых композиций и из шликера.
Общим в работах по нанесению покрытий на основе диборида титана является то, что вначале исследователи пытались создать плотные покрытия на углеродных материалах. В связи с тем, что технологически непросто нанести плотное покрытие, со временем стали отрабатываться варианты нанесения покрытий с пористостью 30-40%. В более поздних работах предполагалось, что относительно пористые покрытия могут выполнять роль по обеспечению смачивания подины расплавом алюминия, по защите от эрозии и, в какой-то степени защищать углеродный материал от проникновения натрия и электролита
Исследования по нанесению покрытий на подину электролизеров можно разделить на исследования по нанесению покрытий на подовые блоки на заводе-изготовителе и на исследования по нанесению покрытий на подину смонтированного электролизера. В первом случае практически нет ограничений по температуре формирования покрытий. Во втором случае покрытие наносится на подину смонтированного электролизера и формируется во время обжига при температурах 900-1000°С.
Плазменное нанесение покрытий на основе диборида титана [26] требует специального оборудования, подогрева материала катодного блока, а также, вероятно, применения переходных покрытий для увеличения адгезии материала покрытия к материалу блока и весьма значительного времени. При разогреве напыляемых частиц до нескольких тысяч градусов возможно напыление плотных покрытий, однако возникают проблемы по защите материала подложки от окисления и растрескивания. При использовании обычного термонапыления (1200-1300°С) плотные покрытия получить не