Электролизер для полученияалюминия

ьОИЕ Сеоотскик

Соционистнческнк

Ресотблик

О П И С А Н И Е «i 828979

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (61) До пол и птсл гпвы и к и втсп гу —— (22) 3аявлспо 26.(Ц . .78 (21) 2г628с)49 22 02 (51) .Ч. Кл."

С 25 С 3!08 (23) Приоритет

795Fi 77 (32 ) 28. Ft(i. 77

Гооударстеенный комитет (, > >) 11!вс Йцарпя но делом нзобретеннй н открытий (53) УДК 669.71 3. .728 (088.8) (43) Опгб tttt;nttattn 07.05.81 Вюллсгспь X 17 (45) Дата опус>ликования оппс;1ппя (,7.05.81. (72) An t nðь( изс16(и гс и> я

Иностранцы

Херманн Мойкс (Швейцария) и Альфред Штхрм (ФРГ) (71):>аяс1ипс ль

Иностранная фирма

«Швейцарише Алюминиум АГ» (Швейцария) (54) )ЛF.КТРОЛ ИЗЕР ДЛЯ Г1(Л Y 11=.И ИЯ

А.ЛЮМИ НИ>1

Изобретение относится к электролитпчсскому получению алюминия из криолптоглиноземпого расплава.

В целях получения алюминия электролпзом окиси алюминия послсдшою обыкновенно растворяют в расплаве фторида, состоящего в основном из криолита (Na«А(Р«) .

Выделившийся tta катоде алюминий собирается под расплавом фторпда наугольном дне ячейки, причем поверхносп жидкого 10 алюминия является катодом. В расплав сверху погру>кепы аноды, которые в случае обычных способов состоят из аморфного углерода. На угольных анодах за c÷åò электролитического разложения окиси алюминия кислород соединяется с углеродом attnдов, образуя ОО и ОО. Электролиз проводится в температурном диапазоне примс.pttn 940 — 975 >С.

Наиболее распространены прп получс- оп нии алюминия элсктролизеры с самоспскающнмися и с обожженными анодами. Раппу заполняют фторидным расплавом — электролитом, в который сверху введены аноды, питающие электролит постоянным то- 2з ком. Электролит сверху в пространстве межДУ аНОДаМИ ПОКРЫТ КОРКОЙ ИЗ ЗаетЫВ(ПЕс.п расплава, на которой находится слой из окиси алюминия. Образующийся при электролйзе алюминий накапливается tta;10 угольном дне наины, причем lIOBc ðxttnñòt

«лоя жидкого алюминия служит катодом.

За счет реакции взаимодействия с выделяющимся при электролизе кислородом аноды изнашиваются снизу l3 сутки примерttn на 1,5 — 2 см в зависимости от типа ячсйки. Одновременно поднимается >t уровень находящегося в ячейке алюминия в сутки примерно на 1,5--2 см. В течение электролиза электролит содержит все меньше окиси алюминия. Прп нижнем 1срсделе концентрации 1--2 Ъ по весу окиси алюминия и электролите имеет место «анодный эффект», выражаю(ппйся в неожиданном повьпнении напряжения с нормальных значений 4 — 4-,5 В до 30 В и выше. Не позднее этого момента необходимо раздробить корку и повысить концентраци(о алюминия tl)тем добавления новой окиси алюминия.

Прп нормальном режиме ваппу обыкновенно обслу>кивают периодически, да>кс если не имеет места «анодный эффект>;. Помимо этого, как указано вьппс, в случае «анодl1nt о эффсKTa» Itl >littn pa36HTI> коркх ll3 астывшего расплава и повысить концентрацшо окиси алюминия путем добавления свежей окиси алюминия, что соответствует приему обслуживания ячейки. Таким образом «анодный эффект» при работе всегда связан с обслуживанием ячейки, которое

>>(0&K?I<) 13 0 ли(111< AT 06?>(9((of 0 II»3»3TI 06(. !Ужп!?Япl(см 1?рll «3 НО i(f0 ì эффс I<тс» ПОлучснцы и элсктролитичс<ч<им путсп:. Ял юмп1!ий, иякаплиВя?ои(иЙся ил уГО, ?ь!(031;(1!с

«чсйки, обыкновснно один или пссколш<г>

Раз В cVтки Удал«lот пз 133(III?I c IIA)lofti l ()

Особого выборочного устройства.

В целях обслуживания ячейки» тс lclllH многих лет корку из застывшего расплав« между яподами и боковым буртш<ом»аш!и электролизсря дробили, добавляя зятс .t свс)ку(о окись алюминия (1). Этот ло сих пор сщс широко применяющийся метод крит Iкуется все больше и больше из-зя зягрязпсИ?!Я (30ЗДГ Ха В I(C):e Д, 151 Э I Cf ll »I I C IIIней атмосферы. 33 послсдпис годы возрос 10 требовапие к герметизации э lcl равно как и к обработк отрябота!?иых газов. Однако полного задсрж»f,f!5! элсктролизцых газов ?аким путсх! Гяряитl!ровать нельзя. В частности, когда Iiроводптся обслуживание продольных боковьfi с!ctI0ê между анодами и боковым оуpTtttл3? печей, За последнее время распростра!?сн !с !юлучило обслуживание элсктролизсра с цецтра по продольной его оси.

Так, известен электролизер для 130»1 и— ии«алюминия электролпзом «pl!0 l»TO-гл;1поземного расплава, включающий футсроваццую ванну с двухрядным расположением обожжен??ь?х анодов и снабженный автоматическим устройством для продавливация корки ?!/или загрузки окиси алюминия.

Устройст?зо для обсллкива!?Ия электролизсра смонтировапо с возмо)к»остью перемещения вдоль продольной о и по цептру вя!1пы (2).

Опыт обслуживания, электро?!?(Зеров с !

lc !1òp» !!Ок??зл,l, 1 0 BT!t сист< llhi 06 (яда IAT существсипыми недостатками, в частности, Ifлохой растворимостью загруженного глинозема, что приводит к обрязовапию толстого слоя шлама иа дне ячейки !l обрязо»ВНН10 твсрдых корок иа дне ванны по !!!>Одольной оси катода.

Прп Обе»(у кива?(ип ванны с центра и» месте добавления глинозема Оорязуст я впачалс цеизолирующий шлям, который постепенно может перейти в элсктропзолирую(цу?о корку. Это вызывает персг(ляр!юсти в работе элсктролизеров и сокращение срока слу?кбы электролизвых ячеек, » час ГflocTtI) за счет износа бс>ковых стенок угол,— ного катода. ЭтOT из?юс является результ»ТО(>(Д!3?3гКСП!? и М < Тя. IЛ Я, ВЬ?ЗВ Я П ПОГО М ЯГИ С-! Измом, которое, в свою очередь, вызываетс« местными боль(ними разностями» плотное(! то к л . 1 > с»? ь 10 113 0 6 p c т с и и я я В>15 сr с «л у 1 шее растворение добавляемого глинозема, я также оптимальное распределение плотности тока в металле с одновременным учетом экономических и экологических аспектов.

Для этого процессы с>бслуживлиия «чей»

10 (;

И »; 10 з>;

:l0

i > л() ,>>> г>

IIf> ки, включающие дробление корки из зяс Гывшсго расплава и добавление окиси ялн>миция, осуществляют, ??0 мсш шсй мере,;, Одной зоне для обслуживания, расположенной поперечцо к продольной оси ячсйкп.

Предложецный элсктролизер Ar tè>IBC>с51 От извсст!!ОГГ> элскт130лпзс()?1 с ?13v: автоматическим уcTpo!lcr I3(:» .(ля просп!Вк!! корки ?!>Или загрузки глинозема -.:см, г(0 между двумя соседними я!!одами одцого р«д3 предусмотрена пo крайней мере A (ll»

«чсйка для обслужив»пи« элсктро IH: ñðà,;l

МСfPO??CT?30 Д,ЧЯ П(?ООИ(3КИ КО!)К?! И И ill IIO;III I ll I, I1lH03CХ! Я ) C! 31!O!3,1>СIIÎ I!3, l КЯ ИДОЙ f » КО!:

5(ч< .Икой. Прсдпо (т?!тс,lhllo, 1:.ОГ 13 чст! Ioc l?IC 10 ?(feet<.,,l „l 1 06C.t i ?tI Aop». l) CT I!A меньшей мере одну общую Boffx (пилу.!;!l»Я ИИ51, РЯСПОЛО>КЕ(!1? > (О МСж;(У;113 К>151 1!ЛРЛми анодов IIA всей шприце электро,>изср».

Число таки.; зо:! T?pffi>fcрно с(>с-,:!»л«ст 1:> ! исля анодов.

В OCHλV изоорсl < Tiff« опыты, показывяющи(, (то целсгосьбразп(lfcI1o. (ьзовят? движспи(х!стал IB 13 ячсЙкс э>felго Г llllloзсма. Путем исследования и замера элск>ромагпитцых полей электро Ilfзсро», раб >так>!пих по принципу Оослу кива»и«с цс.. lpa согласно уровню Tсхп!(ки, Aпрсдслсllo, что» большинстве слу !BC! в печах л)ижс— иие металла увеличивается с ула.!с?!Исм -п

ПРО«О 1»!>oil ОСII !3;llllli,l

При обслуживании ванны с центра 06разуется нейтральная зона, совпадающа«с осью обслуживания, в то время как основной поток течет вдоль боковых буpTttl?оль оси обслуживания, В этом слу>!Яе повышается износ боковых бурти 0» l! О!Г(;>жение глинозема в углях ванны.

>)>?сстцос Охла?ИДС!1?3>- »311 ffhl И130изВОДит()f

Иа ((ЕCTB Х 06С l)r»

»еипос Ох,ta)I

ДооавлеHис фTÎРиРОв»fifth!õ сог!Cif Tиll l

1 !Г или МдГ противодействует образов:Iни?0 щ) ис мпь?х мсл013иЙ, 1?оскол»к » T cl ком с луч я с у13 с:1 и и l в я с(с «р ", с сто я и I I (. х! с >!< чу температурами ванны и;(яств!1?яи?!5!.

Путем целесообразных модификаций и„

»с(стных ванн глино;<м мож:!о подавать соглясио изобретению после раздроб, tel!it;l

КОРКИ 13 P3CIIIHPPIIII»ill ПРОМС ЖУТОК, ВЯЗЫI?Ясмый так)ке ячейкой и зон0i обслужlttlaffllsf, lI0 меньшей мере у одной попере шой Оси. У обычной электрол изной влцпы удалепис, (!)ух Яцодов, pBCITOËO»

»родолыго оси друг против друга, создал возможность путем псрсмсп:сция с)< TB lt>tlhfh анодов получить зону для обслу»

;) ленин, поперечном к печи. Эту моднфпклir r! r0 PaCI1OЛ0ЖСНИЯ <(OIKtin ОС < Н!(Гl—

«ить без отключения печи.

В клткдои пол>> ченной 3011c, IIPocTT(P 110щейся поперек продольной оси ванны, «оз- 5

МОЖ!10 Р23ОИТI> КОPК> И 33ГP> ЗИТЬ ГЛПНОЗС)!.

Благодаря 00 Ihirtohr) кол!!Чсст«1

ХIО KIIOCTCZ PaCIIOЛОЖCttZt«Я !ССК Д,7Я 00(Л)—

ЖИ«3ННЯ ГЛ ИНОЗСМ ><(OIKttn ОПТ Имя "htin Н с>— правлять в активные зоны течения металл., 10 что обеспечивает быстрое его растворсш!Г.

Поперечны<<(ОбГл < живя ннсм тякжс <11) !11131OTC5I ССТССТ«ЕННЫС ПРИСМ!1ЫС УС,IOt)it1ЯЦПИ МГ- > > талла аналогично ваннам с обычным ГПОГО(>0 0(5),! >C:;:.":;1! t (.i)окм. !

) !:",С < !OCTll !!!ОГ (ПО»ТИТ(. .!!>t! i>, ««.1«C Гся pactlorrOIKCTrzre анодов с тремя зонамн об(луживапия, IrpncTIIpà!îTöèìèñÿ па Всю птп- )0 рнпу ваттны н допускяютпими 32 Г»ст б >лсс или менее асиммстрнч!(ого положения cit >—

Гоб добавле!шя глинозема, обу(7 лвливяк)щего оптимальну>о циркуляцию м тялла.

Этот предпочтительный Вариант испо -.— )5 пения обладает в отличие от вапп с оослуЖ И В Я Н Н С М 0! f C l! T f) 3 (.7 Г >1 <, IÎ I I!! >.Я Н I! >) i l! М Х Н (ГГтвами:

- — 6 зонами подачи гlztrr030>(3;

l3С I11 I(ii! 11C > 1 ОХ:1 2 ЖД310НIC . f!ОВCP Х! юстн;

«03>>(0(К(10(Т51 I II >InÄÈ(()ИК31,!>Н . (1)IIЖC шг«мсталлл;

-- образотганпсм с Гтест«снных нрттсм111,(Х У(:In«!!if; 35> — — подачей гг!иноземц(! Олнжс к боко«т|м буртикям (движснис металла); — — ул(сп! н!Гн!(сх(рлсстоянпя мс жду об(итМП Р«ДаМП апо 101> В IIPOQOЛЬНОМ li<>!IРЛ«ЛГl1!!1! « 1(IIК!I ), IC liТPОЛ П3СР<1.

4(>

Другим !>рсимлцеством предлагаемого

Э 70КТРО >rl!30P 3 ЯВЛЯЕТСЯ ТО, ЧТО I! C: НМ5(<НО изготавливать специальных анодов, àíî",— ных опор или брусьев. Из имеющейся электролнзной ваш(ы, напри.!ер, нз работаю!Псй 45

if кА и Оснащен!ной

000if<)f;C>НПЫМП ЯПОДЗМН ПЕЧН МО Iilln > ДЯлить, по меньшей мере, один какой-1ибо анод, нрc;ir!0 мости От необходимости остальные аноды можно передвигать в моменты Остановок и ремонтов вдоль анодпого бруса в целях по,!учения «тсск нлн зон для попереч(юго ОбГлужпванп5!. т,().1нчсстВО зоп для ООГ.lу>!i!l- 5.> вания, предпочтительно, соответствует .1«ухтрехкратному количеству удаленных arin >ов

Над этими зоттамн дл« поперсч>(ого сбслужива(тия илп ЖС в них могуT быть предусмотрены обшеизвестные автоматические 00 устройства для дробления н>т!Г(н по 13»н глинозема.

При регулярно появляющихся ân время алюминиевого электролиза анодпых эффектов вес сщс находящие прпмснс(тнс дср"- 65

«ятшыс жерди легко можно погружать В !! ро)! C :!iМTК(I i . Ilni!(>pС»l! Ь(М 00(, 1 < Ж!t«. 1(lи(".>1, тто означает зпл !«тесн нос Облсгчспнс работы Ilo сравнен.fto c псчлмн Г Обслуж!Н)янпсм от центра.

Бс0 известныс Системы для гсрмстпзл1(Пи ЯЧСйКИ, 1<000) 0;it(Ъ(Ь(Г НЛН «,Ã-,,1ñlÒÃ;П !irrC ! .О Ссз(титс»Р!(Ы.">! П;(Н ЭКО 10ГП

«лш: с поперечным обслужнг;1:!Псм.

1а фиг. 1 нзобрл; с(i:opi!30!!12ль«ый (.язрсл модпфнкапт:оп!юп 1-14> кА — — Вян,ы

Г IIOIIcpc÷íb()i обслужпваппсм: it<1 фпг. 2 ——

ВСPTII K<1, iI>llh(li P33PC3 «1(Г)0 In lt>!!0)i 1 ЛПР (1 «1citiit1 ячейки (разрез А — А фпг. 1).

1101(тфицттровянпят! ваши 1 (ном шал!140 кА) ((ЬНГ. 1) выложена жаропроч,-тым нспропуГкаю!цпм тепло изолирующим матс>милом

2 il углеродной облицовкой 3. Элсктролнзii25 и-i01ii<à содержит 12 i2p а!подов (4), Кпторыс ilo удалении опт!ой Гары лнодс>в пз

НГРВоиаЧаЛЬПОй Вапиы ПСРСМСЩаЮ!сея и НСрсг()упгшровыглются вдоль I10 яподному брусу. Прн этом пorle(:c t< продольной сзор т-! ы я тейкн элсктролпзсра ооразуются пр )Г(.:"<> TKI(— — 5I>rcÉK(I 11 301!bi обс 7« 5

» ! l2 1 КЯЖДОН 30HOII If,тн <КС «!!(>. l l!P<>ДУ<" М01, еггО;> P0OStrrr Ce < TP011CT«0 i"1 Я>>((<. Е(1 О, iin

ТOPi)C . >(ОЖСТ Obli h ОС;(ЛiцCНO ДО((0, 1 Н!>Т(:11,— !

in пода !0(т(н >1 ГлпнОЗсм ). Гтрот!СГГ<з:)!.

83!1 TI2 заполнена фторндным p2(пл;1«Ом - — э 10KTp01птом 6. 15!>1. (Гс>Я(оп(и ПГ51 11;l

Кс1ТОДС . 3. IIОМННП и 7 ЛГ)КПТ Н;1 « "();l!>IIO <1

<> (> В2TIIIы. ПОВГ(>хно(!ь <> л<, 110 r I n. < f >> 1 (<1 TI p 2 B;I (t f I T !0 1) (1 Н Н Ьт «;I (.1 Л Н Ы Ж Г, C311hI0 1<сзТОДНЫС бР>< Cb51 (т, i in КО <>() t>l ТОЯППый Э1ГКТРП>(Г(.KI(il 1 0!i 1 CЧГТ ИЗ Уг;!<>(Ю:(НОЙ ООЛППОВКН Г>2ННЫ i 0 (Tnt)0! f i>f !! с> (> <>)к< .

Во фторпдпый рлспля«всрху погружены аноды 113 аморфного уг ict)n;(3, f«iT;»nirr0 электролит постоя,lir! i;(гоко,i. Аноды прочно соединены Г лнодпым бруc(>ì 11»;рсз лнодныс шллшн 12 н 3>лмкп 1,).

Т0К течет OT клтодных б(:усч сч) ((> ):(пой

i!3 «ЧГГК ПО ШШИМ (113 lj)>сж".Х l: > lt«0()ражс ы) к янодпому брус; 11 cite (ófn;11(il

«чейкп, От аподпого орус 1 ток тсчст 110

2 и 0.1 н Ы м Ш Та Н Г л Ъl 1 2, 2110,<(3 м 4, 3 Л . li () 0.1 11 у 6, )кндкот«ту <з IIOX(IIIIIIIO > I! >< ГЛГ!)(. ::(! f (>!i 0()ли(lo«1>0 3 к катодным брусьям 1(>.

Э 1c i

ГТЫВ(1(СГО Р2ГПЛЗВ3, Il;l КОТО(Ой 1! ЛХОД111<."51 ..10((15 113 olilicil ял(о (ннн51. МС и (>, эл(>к(ролнтом 6 п застывшей коркой 14 !)<) врсм« работы образуются полости 16. (12 бокс>«1:х

c1тснках углеродной облицо.: кн 3 тяк:-:1101 рясттрострлнснпя ванны, состоящей нз жидко:0 ял!Омпнпя 7 II электролита 6.

8() 897(1

j ясстогп(ие ((нижней (. Тороны 18 1| н«д;! от повcðõности 9 ал!Ом(1(IH», обо»H»часм(н так5кс и иптсрполярной дистанцией, можно изменять путем поднятия или опускания янодног0 бруса 11 с помощью подъемных механизмов, монтирующихся ня столбах (II3 чертежЯК .с показаны) . Прн раООтс подъемных механизмов одновременно подш(маются илн соответствеElilo опускяютс» все аноды. Еро)(с того, каждый анод В отдельности можно регулировать по высоте с помощ(но прсдус!!Отрепных у янодного бруса 11 замков 1:3.

Приводнос устройство 19 для дробленн» корки со стамеской 20, простирающейся по всей длинс анода, может работать при ручном обслуживания илн управляться автом»тичсск(!. После дробления корки открываются боковые щитки 21 емкости 22 дл» глинозема, тоже простирающейся ii» всю длину анода, после чего часть загруженного в с . м K 0 с T h гл 1(1(0з с м 3 1 В(>1 с ы и 3 с тс 51 l! я р я дроблснный участок.

XOT5f H «l ElI103C«lv(«««! Оиl<3Tb B Ваннуну только В местах дробления с поперечным обслуживанием, корка 14 всей ячейки Ilo1<рытя с.f(0c!«f 1 5 глинозема, !то ОбссГ(еч и БяСТ ОПТHiVI»J(hl(bII(ТЕПЛОВой Рея<ИМ Пс (И.

Нижняя част|, боковых буртиков 17«н свою о (ередь бссшовно переходящих в корку 14«образует у вапп с попсречным обслуживанием выгодные приемные условия.

i! r()() рстс нн»

1. )лектролизер для получения алюмнiHÿ элсктролизом крнолffT()-глинозсмног0

J) асиля 3, Вкл(очя «0(пи й(ф«)«тс1>она ни««!о B»lf

НУ С ДВ, Х()ЯД!!Ь()«(Ра:IT0.1051!«дой Якой я !Сйко!!.

2. Злсктр01изе1) I!0 I(. 1, 0 т:(H ч Я;0)(1 щи йс я тем, ITQ четное число»чсск дл» обслуживания образует по меньшей мере одну общую зону обслуживания, расположен(Г) 10 мсждм;|В ми паря м н я нодОБ н() В()сн !

Пнринс элсктролнзера.

Э,«!ектрог(нзср но н. 2, о т л н il я юIll, и и с 5: (см, lTo н элсктролизсрс предусмотрено три общих зоны оослужнванн».

Ис ГO.НИКИ НнфОРМЯЦНН, l! р!1П5(. ы(. (10 Вни f«I »ffl(c (Ij) r(экснсj)TIr»c зп 1. СП1заво п(ик металлурга по цветным металлам. Пронзво, (ство алюминия, М., «Металлург!(51», 1971, с. 266- 270.

2. Патент Швейцарии Л«488020, кл, С 22 (1 3!12, опубл. 1970.

Редактор Е. Братчикова

Составитель Г. Ти гона

Техред И. Пенчко

Корректор Е. Осиповн

Зак: з 375

Тираж 694

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретения и открыгнш

113035, Москва, Я-35, Раугнская наб., д. 4/5

Подписное

Загорская типография Упрпоаиграфиздата Мособлнсполкома