Спосіб захисту вуглеграфітових виробів або їх заготовок від окислення

Винахід стосується захисту від окислення вуглеграфітови х виробів і може бути використаний для захисту вуглегра фітових виробів, що використовуються при електролітичному виробництві магнію і виробництві чорних металів. Відомі різні способи захисту вуглеграфітови х виробів, які основані на осадженні в їх порах окисів всіляких елементів, що утворюються при змішуванні елементоорганічних сполук з різними наповнювачами. Найбільш поширеним способом захисту таких виробів є просочення їх розплавами фосфоровмісних сполук. Відомий [«Спосіб захисту вугільних і графітови х електродів від окислення при високих температурах», а.с. №190589, С25С7/02, заявлений 10.10.62р., опубл. 29.12.66], шляхом просочення їх розплавом термозбезводнених фосфоровмісних сполук такого складу: NaPO3 або КРО3 55-65%, і НРО3 35-45%. Цей спосіб вибраний за прототип. Як показали промислові випробовування, застосування розплаву термозбезводнених фосфоровмісних сполук для просочення вуглеграфітови х виробів дозволяє в 1,5-2 рази збільшити строк їх служби. Проте, при тривалому використанні його для просочення виробів в'язкість вищевказаного розплаву підвищується, він поступово загустіває з утворенням в розплаві шламу. Загущений розплав погано заповнює пори вуглеграфітови х виробів і його доводиться змінювати, що знижує ступінь використання розплаву для просочення та не дозволяє досягти необхідної глибини просочення. Крім того, при зануренні в нагрітий розплав холодного виробу, на поверхні виробу відбувається різке охолодження розплаву з відповідним зростанням в'язкості, що призводить до зниження просочувальних властивостей розплаву та зниження глибини проникнення розплаву в пори виробу. На практиці, в цьому випадку, розплав розігрівають, наприклад, пропусканням через нього електричного струму. Період розігріву розплаву з виробами становить, залежно від технічного здійснення способу, 10-20% всього часу просочення виробу. Розігрів розплаву призводить до збільшення часу просочення і до локального перегріву розплава з відповідним дозбезводненням та полімерізацією похідних метафосфорної кислоти. Полімерізація розплаву призводить до його передчасного старіння і, як наслідок, до необхідності повної або часткової заміни. В основу винаходу поставлено задачу скорочення часу просочення і збільшення глибини просочення вуглеграфітови х виробів або їх заготовок и, як наслідок, підвищення стійкості виробу до окислення при експлуатації, а також збільшення строку служби розплаву для просочення за рахунок використання нових технологічних операцій. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі захисту вуглегра фітових виробів від окислення при високих температурах шля хом просочення вуглеграфі тових виробів або їх заготовок розплавом термозбезводнених фосфоровмісних сполук, згідно з запропонованим винаходом новим є те, що перед просоченням вуглеграфітові вироби або їх заготовки нагрівають, причому нагрів здійснюють до температури не вище 330°С. Занурення нагрітого виробу або заготовки в робочий розплав дозволяє уникнути о холодження розплаву на поверхні та в порах виробу або заготовки та відповідного різкого зростання в'язкості розплаву. Це дає можливість почати просочення виробу або заготовки з моменту занурення в розплав, при цьому пори просочуються на більшу глибину, а також просочуються пори з меншими площами перерізу. Це дозволить при експлуатації підвищити стійкість вуглеграфі тових виробів при високих температурах, а у фізико-хімічних властивостях розплаву не відбуваються зміни з часом, стійкість його проти загуснення та шламоутворення різко підвищується, що дозволяє використовувати розплав для просочення більш тривалий час і, відповідно, скоротити витрати компонентів розплаву. Крім того скорочується час процесу просочення. При зануренні в розплав вуглеграфі тового виробу або заготовки нагрітої вище 330°С відбувається локальний перегрів розплаву на поверхні виробу або заготовки, локальне додаткове збезводнення і прискорена полімеризація метафосфатів, що утворюються. Це приводить до заростання пор виробу або заготовки, що виключає фізичну можливість просочення, і до збільшення шламоутворення. Експериментально встановлено, що оптимальним є попереднє нагрівання виробу або заготовки до температури 160-330°С. Спосіб здійснюється таким чином. Підготовку просочувального розплаву здійснюють таким чином. В піч для просочення заливають ортофосфорну кислоту та поступово нагрівають її до температури 165±5°С . Потім завантажують кальциновану соду та одержують розплав термозбезводненої ортофосфорної кислоти, частоково нейтралізованої кальцинованою содою, причому дозування соди здійснюють із розрахунку одержання просочувального розплаву, який містить NaPO3 45-65% і НРО3 55-35%. Просочувальний розплав нагрівають до температури 280±5°С. Просочення здійснюють зануренням на визначену глибину в просочувальний розплав вуглегра фітового виробу або заготовки, попередньо нагрітих до температури не більше 330°С будь-яким відомим способом. В процесі видержки вуглеграфітового виробу або заготовки в просочувальному розплаві останній проникає в пори, і завдяки цьому, при експлуатації виробу на його поверхні і в порах утворюється склоподібна речовина. Склоподібна речовина утворюється в результаті відщеплення води від молекул похідних метафосфорної кислоти при підвищенні температури понад 330°С. Це зменшує доступ кисню до матеріалу виробу при його експлуатації. Загуснення розплаву та шламоутворення в ньому при просоченні вуглеграфітового виробу або заготовки, які нагріті до температури не більше 330°С, значно зменшуються, строк використання розплаву без його повної заміни збільшується до 18 місяців. Приклад №1 (за прототипом). В просочувальний розплав термозбезводненої ортофосфорної кислоти, частково нейтралізованої кальцинованою содою, наступного складу: NaPO3 - 55% і НРО3 - 45%, з робочою температурою 270°С, занурювали холодні графітовані аноди і на протязі 72 годин проводили їх просочування. Збільшення ваги просоченої частини анодів, що характеризує глибину просочення, складає ~2-5%. Строк служби розплаву 12 місяців, ступінь його використання, з урахуванням часткової заміни розплаву, склав 50%. Приклад №2 (за способом, що заявляється). В просочувальний розплав, згідно прикладу 1, занурили попередньо нагріті до 300° аноди для магнієвого електродізеру, і на протязі 60 годин здійснювали їх просочення. Збільшення ваги просоченої частини анодів складає ~4-9%. Загуснення розплаву та шламоутворення в ньому при просоченні попередньо нагрітих анодів значно зменшується і строк служби розплаву збільшується без його повної заміни до 18 місяців, ступінь його використання склав 80%. Приклад 3. В просочувальний розплав, згідно прикладу 1, занурили попередньо нагріті до 370°С аноди для магнієвого електролізеру і на протязі 60 годин здійснювали їх просочення. Збільшення ваги просоченої частини анодів складає ~1-4%. Загуснення розплаву та шламоутворення в ньому при просоченні попередньо нагрітих до 370°С анодів значно зростає і строк служби розплаву зменшується до 10 місяців, ступінь його використання склав 35%. Таким чином, використання способу захисту вуглеграфітови х виробів від окислення при високих температурах, що заявляється, дозволить, по-перше, знизити термін просочення на 20%, що приводить до зниження питомих витрат енергоносіїв, по-друге, підвищити глибину просочення майже в 2 раза по-третє, підвищити строк служби розплаву для просочування в 1,5 раза. При цьому за рахунок зниження загуснення та шламоутворення розплаву для просочення збільшується ступінь використання розплаву, зменшуються токсичні відходи та суттєво поліпшуються умови праці обслуговуючого персоналу.