Интеркаляция натрия и его электроперенос в углеродных материалах подин алюминиевого электролизера

• Автор: Иллюшко, Ирина Сухбетовна
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 118 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Причины разрушения подины алюминиевых электролизеров

1.2. Строение углеродных материалов.

1.3. Механизм переноса натрия в углеродистый материал

1.4. Строение и свойства слоистых соединений углерода со

щелочными металлами

1.5. Электроперенос.

1.6. Электропроводимость углеграфитовых материалов

1.7. Влияние интеркалирования.

1.8. Защита подин от проникновения натрия.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ГЛАВА 2. ЭЛЕКТРОПЕРЕНОС НАТРИЯ В УГЛЕГРАФИТОВЫХ
МАТЕРИАЛАХ
2.1. Мегодика определения влияния наложения постоянного тока на
перенос натрия.
2.2. Результаты экспериментов и их анализ.
ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ НАТРИЯ НА ИЗМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОПРОВОДИМОСТИ УГЛЕГРАФИТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
3.1. Методика определения электропроводимости.
3.2. Результаты и их обсуждение.
ГЛАВА 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ ШВОВ
ПОДИНЫ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА
4.1. Оценка стойкости покрытия на образцах из подовой массы к
проникновению натрия.
4.2. Изготовление образцов защитного покрытия ТВ2 НС на
подложку, моделирующую собой подину алюминиевого
электролизера
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В результате исследований определилась область композиционных материалов, перспективных для использования в подине алюминиевых электролизеров. В основном, это композиции на основе диборида титана 0ПВ2). Для создания новых поколений алюминиевых электролизеров и совершенствования существующих конструкций необходимо детальное изучение вопроса переноса натрия в подину, а также выяснение механизма действия покрытия с композицией на основе дибор ида титана (Т1В2). Перечисленные выше вопросы и опредс содержание настоящей работы. Выполненная работа является продолжением исследований, проводимых в последние годы на кафедре ТОМ ДМ иод руководством профессора, д. Встюкова М. Борисоглебского Ю. ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР. Причины разрушения подины алюминиевых электролизеров. Подина является наиболее слабым местом алюминиевого электролизера. При длительной эксплуатации она выходит из строя раньше, чем любой другой узел ванны и определяет срок службы электролизера. Рассмотрим возможные причины разрушения подин электролизеров. Термическое расширение. Все катодные конструкционные материалы подвержены расширению или сжатию, связанными с изменением температуры. Индивидуальные кривые термического расширения для блюмса, различных видов подовых блоков и подовой массы представлены на рисунке 1 [1]. Катодные подовые блоки устанавливаются при комнатной температуре и в дальнейшем они работают в диапазоне температур 0 - 0 °С. Это вызывает' расширение катодного блока вследствие термического эффекта. Обычно расширение составляет около 0,4 % в диапазоне темнерагур от до °С. Однако графитизированный блок имеет более низкое расширение (<0, %). Во всех случаях кривая термического расширения блоков является гладкой до °С при условии, если блок прокален, по крайней мере, при этой температуре. Подовая масса, содержащая термопластичные смолы, показывает усадку, начинающуюся при температурах немного выше 0 °С. Усадка обусловлена карбонизацией которой сопровождается испарением и дегидрогенизацией. Потеря массы является существенной, так как выход кокса обычно находится в пределах - %. Поскольку мостики кокса из связующего сокращаются во время карбонизации, частички кокса-наполнителя будут прижиматься плотнее друг к другу и, в общем, угольное тело уменьшается. Кривые термического расширения для некоторых катодных материалов при температуре выше 0 °С. Рисунок 1. Блюмс имеет монотонную кривую расширения до температуры 0 °С. Затем он сокращается и потом расширяется вновь. Процесс расширения -сжатия - расширения является обратимым и связан с фазовым переходом феррит - аустенит. Обогащение стали карбидом, и образование сплавов с алюминием могут изменить ожидаемое термическое расширение во время работы ванны. Оба механизма будут приводить к большему объемному расширению, чем рассчитанное. Кривые термического расширения для некоторых огнеупорных материалов представлены на рисунке 2 ]. Для большинства этих материалов термическое расширение приблизительно пропорционально росту температуры. Это указывает, что коэффициент термического расширения практически не зависит от температуры. Силикатный кирпич является исключением и подвержен значительным расширениям при температуре около 0 °С и при 0 - 0 °С. Большие объемные изменения связаны с фазовыми переходами, которые полностью меняют кристаллическую решетку БЮг. Термическое расширение материалов подины будет оказывать воздействие на стальной кожух, создавая напряжения с начала обжига катода. Найдено [1], что после обжига и цукка напряжение достигает максимального значения через 3 суток, что связано с термическим расширением катодных материалов, тогда как стальной кожух остастсА относительно холодным. Затем наблюдается некоторое снижение напряжений вследствие термического расширения кожуха, когда он достигает своей рабочей температуры. Таким образом, выход электролизера из строя за счет термических расширений возможен в течение нескольких суток после пуска. При достижении стабильного температурного режима выход из строя ванны за счет термического расширения маловероятен. Рисунок 2.