Электролизер для электролитического получения алюминия из криолитглиноземного расплава

 

Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к электролизерам для получения алюминия. Целью изобретения является снижение энергозатрат путем оптимизации потока электролита. Выполнение катода в электролизере с углом наклона, равным 2-15°, и обеспечение расстояния между анодами и катодом 1-5 см позволяют добиться снижения напряжения и более локализованного удаления анодных газов. 2 з.п. ф-лы, 10 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН г (51) 5 С 25 С 3/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (2I) 3806469/23-02

:(86) РСТ/ПБ 84/00075 (20,01,84) (22) 16.10.84 (31-) 467570 (32) 17,02.83 (33) Us (46) 07.02.90, Бюл. И 5 (71) Коммонвелт Алюминум. Корпорейшн (Us) (72) Ларри Дж.Боксолл, Бернард B,Ãýìсон, Джон А,С.Грин и Стефен С.Tpay..., (vs) (53) 669,713.72(088.8) (56) Патент Франции В 2409326, кл. С 25 С 3/08, опублик. 1979, Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к электролизерам для получения алюминия, Целью изобретения является снижение энергозатрат путем оптимизации потока электролита, На фиг.1 показан электролизер, имеющий катод в форме перевернутого

U ° вид сбоку; на фиг,2 — электролизер где катод выполнен с одним наклоном, вид сбоку; на фиг.3 — электролизер, где электролизер выполнен проточным, а катод — с одним наклоном, Вид сбоку; на фиг.4 — электролизер с U-образным катодом, имеющим центральный слив

1 металла, вид сбоку; на фиг.5 — электролизер с одним наклоненным катодом, имеющим систему для непрерывного слива алюминия и отдельную зону для пополнения н смешивания, горизонталь„,SU „„1542420 А 3

2 (54) ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ПОЛУЧЕНИЯ AJIIOMHHHR ИЗ КРИОЛИТГЛИНОЗЕМНОГО РАСПЛАВА (57) Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к электролизерам для получения алюминия. Целью изобретения является снижение энергозатрат путем оптимизации потока электролита, Выполнение катода в электролизере с углом наклона, о равным 2-15, и обеспечение расстояния между анодами и катодом 1-5 см позволяют добиться снижения напряжения и более локализованного удаления анодных газов, 2 з.п. ф- лы, 10 ил. ная проекция; на фиг,6 - размещение серии электролизеров с катодами, имеющими один наклон, горизонтальная проекция; на фиг.7 — электролизер с катодом, имеющим один наклон, в котором выполнены перегородки для ограничения скорости потока в ванне гори) зонтальная проекция; на фиг;8 - электролизер, где„катоды имеют противопо ложный наклон, горизонтальная проек-. ция, на фиг.9 — экспериментальный электролизер с наклонным катодом, разрез; на фиг,10 — экспериментальный электролизер, вертикальная проекция сбоку, Электролизер содержит аноды I, отверстие 2 для выхода анодных газов, систему 3 для сбора газов, катодные стержни 4, сборник 5 для алюминия, покрытие поверхности катода 6, про1542420 странство 7 между катодом и анодами, бункер 8 для подачи глинозема, выходное отверстие 9 из ванны, перегородки 10, обводные каналы 11, систему

12 непрерывного слива алюминия, газовые пузыри 13, механическую крышку

14, магнитный насос 15. Стрелками на чертежах обозначено движение потока металла и газовых пузырьков, Сущность изобретения заклнАается, в том, что возвратные обводные кана. лы электролизера для получения алю1 миния выполнены с размерами, опре, деляемыми по формуле — li (2b+W) Ь 1!й (0,4) ñ < (—.1 —.;-)

10 где h — глубина, см;

W - ширина, см;

L — - длина соответствующих обвод1 ньгх каналов, см;

n — количество обводных каналов.

Катод расположен под углом 2-15

4 к горизонтальной плоскости, а расстоя-25 ние между анодами и катодом составляет 1-5 см.

При этом длина обводных каналов составляет 15-300 см, а поверхность катода выполнена из диборида титана, 30

Указанная зависимость характерна для электролизера с различным расположением анодов и катода (фиг.1-10), Расположение катода под углом

2-15 обусловлено следующим. Наклон катода 2-15 обеспечивает требуемый поток металла в ванне и позволяет избежать турбулентности между катодом и анодом,.

Угол наклона оказывает влияние 4р на конфигурацию и движение пузырьков

ràýà. Когда поверхность катода наклонена от горизонтали, пузырьки име" ют продолговатую овальную форму, длинная ось которой проходит перпен- 45 дикулярно к направлению движения пу\ ,зырьков на наклоне катода. Пузырьки большого размера на поверхности катода подвергаются значительной дефор. мации и сопротивлению при наклоне 50 катода 15 от горизонтали. о

Предпочтительный наклон катода равен 6-8 ° Наилучшие результаты получены при наклоне катода под углом

8 . При увеличении угла наклона бо55 лее 15 обнаруживаются препятствия сливу алюминия, Поверхность катода выполняют с по крытием из диборида титана. Такое . покрытие обеспечивает хорошее смачивание катода алюминием, Алюминий легко стекает с наклонной поверхности катода. Это увеличивает выход металла по току1 ускоряет выпуск металла, Тонкая пленка стекаемого алюминия не чувствитепьна к создаваемым магнитным полям, Пример, Иа,.фиг,lg приведена связь параметров таких, как угол наклона катода (Ф) преимущественно о

2-15, размер поверхности анода в направлении потока пузырьков (обозначенного как BFL и равного во многих испытаниях 122 см), размер поверхности анода перпендикулярно направлению потока пузырьков (равного во многих испытаниях 61 см); расстояние между наклонными поверхностями анода и катода (обозначенного как ACD и равное 1-5 см) глубина погружения вертикального анода Ь (изменяется в зависимости от размера

BFL в соответствии с углом наклона катода), минимальная глубина погружения анода на высоком конце катода ho> равная 10 см в большинстве испытаний ширина каналов верхнего W и нижнего

1 1 н.

Обводные каналы передают поток металла в ванне из верхнего карала в соответствующий нижний канал, и расположены вдоль кромки анодов, где в ванне имеется зазор между анодом и катодом, Испытания показали, что электролизеры с наклонным катодом имеют боль- шую стабильность в работе, При уменьшенных расстояниях между анодами и катодом снижается напряжение и более локализованно удаляются анодные газы„

Формула изобретения

1. Электролизер для электролитического получения алюминия иэ криолитглиноземного расплава, содержащий ванну, аноды, наклонный катод со смачиваемой алюминием поверхностью, рабочее отделение между катодом и каждым .анодом, наклонный катод выполнен с возвратными обводными каналами между смежными анодами для направления электролита в рабочее отдеВ ление, о т л и ч а ю m и и с я тем, что, с целью снижения энергозатрат путем оптими з ации поток а эл ек трали та, !

542420 где 11 — глубина, см, g -- птирина, см;

4ьГ. 1

Фиг.2 обводные каналы выполнены с размерами, определяемыми по формуле (21+V} 1, (О 4) 6, (-.— — — )

h . 11

L — длина соответствующих обводных каналов, см;

n — количество обводных каналов, причем угол наклона катода составляет 2-15 к горизонтальной плоскости, а расстояние между анодами и катодом

1-5 см, 5

2. Электролизер по п. l, о т л и— ч а ю щ и и .с я тем, что длина обводного канала составляет 15-300 см.

3. Электролизер по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что поверхность катода выполнена с покрытием из диберида титана.

1542420

j 542420

Составитель Л,Романова

Редактор И.Шулла Техред Л,0лийнык Корректор И,Кучерявая

Заказ 292 Тираж 540 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101