Южно-Уральский государственный университет, Челябинск, Россия

Г. Д. Апалькова, профессор, эл. почта: apalkovag@yandex.ru

Одной из важных характеристик углеродных материалов, в том числе и боковых блоков, является стойкость к окислению в газообразных средах. Проанализированы способы защиты от окисления для углеродных материалов различного назначения, а также методы и средства контроля их окисляемости. Показано, что для современных алюминиевых электролизеров обозначились проблемы обеспечения стойкости боковых блоков в течение всего срока эксплуатации. Для боковых блоков окисляемость как актуальная физико-химическая характеристика не нормируется и нет отдельной методики ее определения с учетом специфики боковых блоков в отечественной практике. Проанализированы международные стандарты ISO и показано, что впервые определение окисляемости боковых блоков выделено в отдельные стандарты. Это свидетельствует об актуальности изучаемого направления в современных исследованиях. Отличительным признаком методики определения окисляемости боковых блоков в международных стандартах является температура, при которой определяют этот показатель, — 550 ^оС против 900–950 ^оС для отечественных методов контроля углеродных материалов. Представлены результаты исследований окисляемости углеродных боковых блоков и их компонентов по модернизированной методике. Выполнены работы по пропитке боковых блоков экологически предпочтительным водным раствором противоокислительных борсодержащих соединений. Механизм защиты от окисления основан на образовании на поверхности и внутри пор барьерной полимерной пленки, ограничивающей доступ кислорода-окислителя из окружающей среды к материалу. Окисляемость пропитанных блоков снизилась в среднем на 25 %.

Статья выполнена при поддержке Правительства РФ (Постановление № 211 от 16.03.2013 г.), соглашение № 02.A03.21.0011.

1. Sorlie M., Oye Н. А. Cathodes in aluminum electrolysis. — 3rd edition. — Düsseldorf : Aluminum Verlag GmbH, 2010. — 678 р.
2. Apalkova G. D., Prosvirina I. I., Selesnev A. N. Design, development and production of cathode blocks for new generation of high power electrolyzers // 1-st World Conference on Carbon Eurocarbon 2000. — Berlin, Germany, 9–13 july 2000.
3. Скоров В. Г., Пальшин А. В., Бажин В. Ю., Патрин Р. К. Повышение стойкости катодной футеровки высокоамперного электролизера ОА-300 // Третий международный конгресс «Цветные металлы – 2011». — Красноярск, 2011. С. 243–253.
4. Акрамов М. Б., Сафаров М. М., Раджабов Ф. С., Эрзолов Б. Б. Повышение стойкости боковой футеровки алюминиевых электролизеров // Вестник технологического университета Таджикистана / Душанбе. 2010. № 2. С. 60–63.
5. Kindler A. E. (Ringadorf – Worke GmbH, Bonn, FRG) Oxidation resistance of industrial carbon and graphite grades // Bienn. Conf. Carbon. 1985. 17th. P. 407, 408.
6. Mckee D. W., Spiro C. L., Lamby E. I. The effects of bopon additives on the oxidation behavior of carbons // Carbon. 1984. Vol. 22, No. 6. P. 507–511.
7. Апалькова Г. Д., Веснин А. Я., Давыдович Б.И. и др. Снижение расхода графитированных электродов при выплавке металла // Производство легких цветных металлов и электродной продукции : обзор. информ. — М. : ЦНИИЭИцветмет, 1989. Вып. 4. — 64 с.
8. ТУ 48-12-31–94 с Изм. 1. Электроды и ниппели графитированные, пропитанные растворами неорганических веществ. — Введ. 01.07.94. — ОАО «Уральский электродный институт». Группа И 31.
9. ТУ 48-5-148–84. Блоки анодные обожженные для алюминиевых электролизеров. — Введ. 01.01.1985.
10. ТУ 1913-001-00200992–95. Блоки анодные обожженные типа Б и В для алюминиевых электролизеров. — Введ. 01.01.96. — АО ВАМИ. Группа И 31.
11. Гильдебрандт Э. М., Вершинина Е. П., Фризоргер В. К. Защита поверхности анода алюминиевого электролизера от окисления // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: техника и технологии. 2010. № 3. C. 272–283.
12. Попов Ю. Н., Мишуров А. В., Завадяк А. В., Шамсутдинова М. Г. Оценка качества обожженного анода алюминиевого электролизера и способы его диагностики // Цветные металлы. 2017. № 1. С. 33–40.
13. Picard D., Alamdari H., Ziegler D. Characterization of prebaked carbon anode samples using X-ray computed tomography and porosity estimation // Light Metals. 2012. Р. 1283–1287.
14. Brassard M., Lebeut M., Blias A. Characterization of carbon cathode materials by X-ray microtomography // Light Metals. 2012. Р. 1325–1329.
15. ТУ 1913-109-014–2003 с Изм. 1-3. Блоки боковые и угловые для алюминиевых электролизеров. — Введ. 01.07.2003. — МТК 109 «Электродная продукция», ОАО «Уральский электродный институт». Группа И 31.
16. Напсиков В. В. Боковая футеровка алюминиевого электролизера из карбида кремния // Записки Горного института. 2009. Т. 182. С. 159–161.
17. Бутакова Т. В., Лепп М. В., Блескин Г. С., Спекторук А. А., Ольвовский С. А. Улучшение прочностных и теплофизических свойств подовых блоков ЗАО «ЭНЕРГОПРОМ — Новосибирский электродный завод» // Седьмой международный конгресс «Цветные металлы и минералы – 2014». — Красноярск, 2014. С. 1041, 1042.
18. Shahrisam bin Saad. Studies of copper-impregnated activated carbon for cyanide removal // Thesis submitted in fulfillment of the requirements for the degree of Master of Science. January 2007.
19. Ярошенко В. Д., Овчинников В. Н. Повышение трибологических и электротехнических свойств изделий из углеродного композиционного материала путем пропитки водными растворами солей меди // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2017. № 2. С. 122–126.
20. Пат. 2405759 РФ, МПК C 04 В 41/85. Способ защиты композитных материалов, содержащих углерод, против окисления / Дисс Паскаль, Лявассери Эрик ; опубл. 10.12.2010.
21. ISO 12989-1:2000 Carbonaceous materials used in the production of aluminium. Baked anodes and sidewall blocks. Determination of the reactivity to air. Part 1. Loss in mass method ; Publ. 2000.05.
22. ISO 12989-2:2004 Carbonaceous materials used in the production of aluminium. Baked anodes and sidewall blocks. Determination of the reactivity to air. Part 2. Thermogravimetric method ; Publ. 2004.05.
23. ТУ 1911-109-052–2010. Электроды графитированные и ниппели к ним. — Введ. 01.01.2011.

24. ГОСТ 4794–97. Термоантрацит электродный. Технические условия. — Введ. 1999.07.01.
25. ГОСТ 10200–83. Пек каменноугольный электродный. Технические условия. — Введ. 1985.01.01.
26. Уманский Я. С. Pентгеногpафия металлов и полупpо водников. — М. : Металлуpгия, 1979. — 496 с.
27. Апалькова Г. Д., Иоголевич Н. И., Слепова В. М., Глушков Н. В. Окисление футеровочных углеграфитовых материалов // Химия твердого топлива. 1987. № 5. С. 142–144.
28. ТУ 1913-109-014–99. Блоки боковые и угловые для алюминиевых электролизеров. — Введ. 01.01.2000.