The application features of the modified graphitized carbon lining materials in the alumina electrolysis cell

A. V. Saitov; V. Yu. Bazhin

doi:10.17073/1683-4518-2018-5-56-65

The application features of the modified graphitized carbon lining materials in the alumina electrolysis cell

A. V. Saitov, V. Yu. Bazhin

https://doi.org/10.17073/1683-4518-2018-5-56-65

Full Text:

Abstract

It was studied how Sodium penetrates inside the samples of the Lithium-modified graphitized carbon material (GCM). The Sodium diffusion coefficients were defined after the GCM's treatment by the Lithium vapor and the diffusion activation energy was calculated for different conditions. The obtained kinetic dependencies allowed to establish the mechanism of Sodium diffusion into the modified GCM. It was shown to be reasonable to expose the GCM's samples to the preliminary treatment by the Lithium vapor which prevents the destruction of the alumina electrolysis cells' cathode surface's lining layers and thus increases its service life. As the tested GCM's samples demonstrated, the possibility was achieved to develop the protection technology of the bottom surface of the Sodium penetration in course of the electrolysis in the alumina-cryolite melts.

Keywords

graphitized carbon materials (GCM), lining, alumina electrolysis cell, alumina-cryolite melts (ACM), Lithium intercalation, cathode structure, diffusion coefficient, activation energy,

About the Authors

A. V. Saitov

ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский горный университет»
Russian Federation

V. Yu. Bazhin

ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский горный университет»
Russian Federation

References

1. Сизяков, В. М. Особенности разрушения подины высокоамперного электролизера / В. М. Сизяков, В. Ю. Бажин, Р. К. Патрин [и др.] // Новые огнеупоры. ― 2013. ― № 5. ― С. 5‒8. [Sizyakov, V. M. Features of high-amperage electrolyzer hearth breakdown / V. M. Sizyakov, V. Yu. Bazhin, R. K. Patrin [et al.] // Refractories and Industrial Ceramics. ― 2013. ― Vol. 54, № 3. ― Р. 151‒154.]

2. Саитов, А. В. Проблемы эксплуатации футеровки современных алюминиевых электролизеров из графитированных катодных блоков / А. В. Саитов, В. Ю. Бажин, Р. Ю. Фещенко // Новые огнеупоры. ― 2017. ― № 3. ― С. 88‒91. [Saitov, A. V. Operational problems of a graphitized cathodic block lining in contemporary aluminum electrolyzers / A. V. Saitov, V. Yи. Bazhin, R. Yи. Feshchenko // Refractories and Industrial Ceramics. ― 2017. ― Vol. 58, № 2. ― Р. 126‒129.]

3. Sorlie, M. Cathodes in aluminium electrolysis / M. Sorlie, H. Oye. ― Düsseldorf : Aluminium-Verlag, 2013. ― 643 p.

4. Рапопорт, М. Б. Углеграфитовые межслойные соединения и их значение в металлургии алюминия / М. Б. Рапопорт. ― М. : ЦНИИцветметинформация, 1967. ― 67 с.

5. Горланов, Е. С. Карбидообразование на смачиваемой алюминием катодной поверхности углеграфитовой футеровки / Е. С. Горланов, В. Ю. Бажин, С. Н. Федоров // Новые огнеупоры. ― 2016. ― № 6. ― С. 23‒27. [Gorlanov, E. S. Carbide formation at a carbon-graphite lining cathode surface wettable with aluminum / E. S. Gorlanov, V. Yu. Bazhin, S. N. Fedorov // Refractories and Industrial Ceramics. ― 2016. ― Vol. 57, № 3. ― Р. 292‒296.]

6. Bao, S. Wetting of pure aluminium on graphite, SiC and Al2O3 in aluminium filtration / S. Bao, K. Tang, A.Kvithyld, T. Engh, M. Tangstad // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. ― 2012. ― Vol. 22, № 8. ― P. 1930‒1938.

7. De Nora, V. Inert anode: Challenges from fundamental research to industrial application / V. De Nora, T. Nguyen // Light Metals. ― 2009. ― P. 417‒421.

8. Han-bing, Hе. Corrosion of NiFe2O4–10NiO-based cermet inert anodes for aluminium electrolysis / Han-bing He, Y. Wang, Jia-ju Long, Zhao-hui Chen // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. ― 2013. ― Vol. 23. ― Is. 12. December. ― P. 3816‒3821.

9. Рапопорт, М. Б. Повышение стойкости катодных блоков алюминиевых электролизеров / М. Б. Рапопорт // Труды ВАМИ. ― 1955. ― Т. 38.

10. Newman, D. S. The effect of Li on graphitic cathodes used in aluminum electrolysis / D. S. Newman, H. Justnes, H. A. Oye // Metall. ― 1986. ― Vol. 6. ― P. 582‒584.

11. Бажин, В. Ю. Улучшение физических и эксплуатационных характеристик углеграфитовой футеровки с литиевыми добавками / В. Ю. Бажин, А. В. Саитов // Новые огнеупоры. ― 2018. ― № 1. ― С. 49‒54.

12. Галевский, Г. В. Металлургия алюминия. Технология, электроснабжение, автоматизация : уч. пособие для вузов / Г. В. Галевский, Н. М. Кулагин, М. Я. Минцис, Г. А. Сиразутдинов. ― М. : Наука, 2008. ― 529 с.

13. Ubbelohde, A. R. Graphite and its crystal compounds / A. R. Ubbelohde, F. A. Lewis. ― Oxford University Press, 1965. ― 249 p.

14. Бажин, В. Ю. Защита углеграфитовой футеровки алюминиевого электролизера интеркаляционным слоем лития / В. Ю. Бажин, Р. Ю. Фещенко, А. В. Саитов, Е. А. Кузнецова // Новые огнеупоры. ― 2014. ― № 3. ― С. 87‒91. [Bazhin, V. Yu. Protection of an aluminum electrolyzer carbon-graphite lining by a lithium intercalation layer / V. Yu. Bazhin, R. Yu. Feshchenko, A. V. Saitov, E. A. Kuznetsova // Refractories and Industrial Ceramics. ― 2014. ― Vol. 55, № 2. ― P. 81‒83.]

15. Емелькин, В. А. Получение оксида лития при разложении карбоната лития в потоке теплоносителя / В. А. Емелькин, М. Г. Кталхерман, Б. А. Поздняков // Теоретические основы химической технологии. ― 2009. ― T. 43, № 1. ― С. 93‒98.

16. Dewing, E. W. The Reaction of sodium with nongraphitic carbon: Reactions occuring in the linings of aluminium reduction cells // Trans. Metall Soc. AIME. ― 1963. ― Vol. 227, December. ― P. 1328‒1334.

17. Шьюмон, П. Диффузия в твердых телах / П. Шьюмон. ― М. : Металлургия, 1966. ― 196 с.

18. Романовский, Б. В. Основы химической кинетики : уч. для вузов / Б. В. Романовский. ― М. : Экзамен, 2006. ― 416 с.

19. Кондрашева, Н. К. Сравнительная оценка структурно-механических свойств тяжелых нефтей Тимано-Печорской провинции / Н. К. Кондрашева, Ф. Д. Байталов, А. А. Бойцова // Записки Горного института. ― 2017. ― Т. 225. ― С. 320‒329. [Kondrasheva, N. K. Comparative assessment of structural-mechanical properties of heavy oils of Timano-Pechorskaya province / N. K. Kondrasheva, F. D. Baitalov, A. A. Boitsova // Zapiski Gornogo instituta. ― 2017. ― Vol. 225. ― P. 320‒329].

20. Елагина, О. Ю. Технологические методы повышения износостойкости деталей машин : уч. пособие / О. Ю. Елагина. ― Университетская книга. Логос, 2009. ― 485 с.

Supplementary files

For citation: Saitov A.V., Bazhin V.Y. The application features of the modified graphitized carbon lining materials in the alumina electrolysis cell. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2018;(5):56-65. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2018-5-56-65

Refbacks

There are currently no refbacks.

ISSN 1683-4518 (Print)

Username
Password