Способ электролитического получения алюминия

Способ электролитического получения алюминия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

COOS СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) эсю С 25 С 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н АВТОРСКОМУ СВИОВТВОЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ MOMHTET ÑCCP

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ИОТНРЫТИЙ (21) 3476313/22-02 (22) 10.06,82 (46) 15. 11. 83. Бюл. Е 42 (72) И.С.Качановская, М.ПАХацкель, С.С.Котова, Л.В.Лебедева, Ф.К.Тепляков, В.АВЗырянов и P.Ã.Âàëååâ (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт алюминиевой, магниевой и электродной промышленности (53) 669.714 ° 7(088.8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР.

N 549511, кл. C 25 C 3/06, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР и 831870, кл. С 25 С 3/06, 1979. (5Ц (57) .СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО

ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЯ, включающий технологическую обработку электролизера и изменение межполюсного расстояния, отличающийся тем, что,. с целью повышения выхода по току и энергии, увеличения срока службы электролизера, после технологической обработки первого торца электроливера по ходу тока серии межполюсное расстояние уменьшают на 2-103, а после обработки второго торца элект.ролизера по ходу тока серии межполюсное расстояние увеличивают на ту же величину, причем по истечении 3-6 сут после каждого изменения меж- I полюсного расстояния устанавливают его первоначальную величину.

1054

1О

20

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электро» литическому получению алюминия.

Известен способ электролитического получения алюминия,, согласно

Которому, предусматривают уменьшение

° межполюсного расстояния на 2-201 при температуре электролита 950-965о и наличии на подошве угольного анода неровностей, неконтактирующих с катодом, Это .способствует ликвидации неровностей подошвы анода и гнижает вероятность последующего развития на электролизере "горячего хода".(1).

Однако способ не учитывает влияния газовой и магнитной гидродинамики. электролита и металла в алюминиевом электролизере, которая -может являться причиной "прорывов расплава", "потери уровня электролита", науглероживания электролита, Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ электролитического получения алюминия, включающий технологическую обработку . электролизера и изменение межполюсного расстояния. В известном способе предусматривают уменьшение межполюс. ,ного расстояния (МПР) на, 2-63 или

12-303 при температуре электролита

960-965 и.увеличение его в тех же диапазонах при 965-970, Исключение диапазона 6-1.27 при регулировании процесса снижает вероятность науглероживания электролита,с последующим

"зажатием МПР на пене" и развитием других более тяжелых .последствий.

Прием изменения силы тока не предусматривается и делает способ применимым к любому отдельно взятому электролизеру серии (21.

Недостатком этого способа являет-. ся отсутствие приемов предупреждения технологических нарушений вида "прорыв расплава", "потеря уровня элек- 4 тролита" и др., связанных с изменением циркуляции металла.

На практике эти нарушения предупреждают главным образом путем технологических обработок, продольных и торцовых сторон электролизера (торцов), выполняя операции снятия угольной пены, подтягивания осадка, чистки подошвы анода, формирования настыли и т.п, Однако происходящее при этом изменение режима циркуляции металла также не учитывается и, как показывает опыт работы алюминиевых

4у. 2 заводов, далеко не всегда удается предотвратить таким путем случаи

"прорыва расплава", "потери уровня электролита" и др.

Цель .изобретения - повышение вы хода по току и энергии, увеличение срока службы электролизера.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу электролитического получения алюминия, вклю. чающему технологическую обработку электролизера и изменение межполюсного расстояния, после технологической обработки первого торца электролизера по ходу тока серии межполюсное расстояние уменьшают на 2-10 ., а после обработки второго торца электролизера по ходу тока серии межполюсное расстояние увеличивают на ту же величину, причем по истечении 3-6 сут после каждого изменения межполюсного расстояния устанавливают его первоначальную величину.

На фиг. 1 представлена схема циркуляции металла под анодом в пла-. нарной плоскости электролизера при нормальной его работе, она характеризуется наличием четырех замкнутых контуров (1-4), по которым катодный алюминий циркулирует с оазной скоростью, показанной цифрами по пери- . метру (различие связано с конструкцией электролизера, его ошиновкой, в контурах 1 и особенно 3 циркуляция более интенсивна); на .фиг. 2 и 3схема циркуляции металла при увеличении плотности тока в аноде над контурами 2 и 4, циркуляция в которых менее интенсивна, а количество нарушений вида "прорыв расплава" и "потеря уровня электролита" при этом в, "5 раз бопьше.

В варианте А (фиг, 2) контуры 2 и 4 мало интенсивной циркуляции металла более развиты, что ухудшает передачу тепла металлом, снижает предельную температуру электролита и во избежание ее превышения вынуждает работать при низких междуполюсных расстояниях и температурах, В варианте Б, показанном на фиг,3, из-за наличия на падине обильных глиноземных осадков (высотой 15-20 см и более) или коржей более развиты контуры 1 и 3 интенсивной циркуляции металла, что улучшает теплоотдачу металуом, увеличивает предельную темnepatypy электролита и позволяет работать при более высоких МПР и темпеуменьшить ИПР на ту же величину и тем самым одновременно со снижением предельной температуры уменьшить и ее рабочее значение, не допуская его превышение над предельным с самопроизвольным .развитием "горячего хода" и "прорывом расплава".

В период времени между двумя последовательными обработками торцов

10 по мере изменения состояния подошвы анода и подины (накопления глиноземных осадков, характера их размещения) в ванне постепенно в течение

3-6 сут (примерно за полпериода)

lS восстанавливается режим циркуляции металла, показанный на фиг. 2 и 3 соответственно. Работа на установленном ИПР (на 2-103 выше первона. чального по варианту Б или на 2-103

20 ниже его по варианту А) становится вредной..

При схеме циркуляции (фиг. 3), вызывающей ухудшение отвода тепла и снижение предельной температуры, 25 работа при ИПР на 2-103 выше первоначального приводит. к превышению рабочей температуры электролита над ее предельным значением и самопро-. извольным развитием "горячего хода".

Для предотвращения самопроизвольного развития "горячего хода" по истечении 3-6. сут после обработки торца второго по ходу тока серии на электролизере устанавливают первоначаль35

При схеме циркуляции (фиг. 2), -вызывающей улучшение отвода тепла ме|таллом и увеличение предельной темпе ратуры; повышение рабочей температу,ры менее опасно, в та же время появляется возможность использования температурного (теплового) резерва для освобождения подины от глиноземных осадков за счет их растворения. По истечении 3-6 сут после технологичес- кой обработки первого торца по ходу

Способ осуществляется следующим образом, При нормальном температурном режи« ме, работы электролизера на заданном

ИПР после технологической обработки первого. торца по ходу тока серии во

3 1054451 4 ратурах беэ превышения ее предельного значения.

Как показывают исследования, после технологической обработки одного иэ торцов электролизера, в отличие от наблюдаемого до обработки, близлежащие к нему. циркуляционные контуры более развиты, а контуры,расположенные у противоположного торца, сокращены {фиг. 4 и 5, где обработанный торец обозначен штриховкой крестнакрест).

На фиг. 4 показана .схема циркуляции металла после обработки второго по ходу тока серии торца электролизера для варианта А, имевшего место перед обработкой. Из фиг. 2 и 4 видно, что обработка торца приводит к развитию контуров интенсивной циркуляции металла и особенно 3, Улучшение теплоотдачи металлом вызывает резкое снижение темйературы электролита, с "уходом" его в,настыли и осадки. Последнее создает, в свою очередь, условия перехода к: схеме циркуляции, показанной на фиг. 3, при которой теплоотдача металла еще лучше. Развивается явление, извест- . ное на практике под названием "потеря уровня электролита", которое состоит во внезапное возникающем и быстро развивающемся "вымораживании", электролита.

На фиг, 5 показана схема циркуля-. ции металла после обработки первого по ходу тока серии торца электролизера для варианта Б, имевшего место перед обработкой.

Из фиг. 3 и 5 видно, что после обработки торца получают развитие контуры мало интенсивной циркуляции металла 2 и.особенно 4. Происходящее при этом ухудшение теплоотдачи металлом снижает предельную температуру: электролита. Работа на высоких температурах внезапно создает условия превышения рабочей температурой ее пре- тока серии на эл тока серии на электролизере устанавдельного значения, которые вызывают >ливают первоначальное ИПР. самопроизвольное развитие "горячего хода" с прорывом расплава.

Оба явления (потеря уровня электролита и прорыв расплава) могут быть предотвращены, если после обработки .второго по ходу тока серии торца электролизера увеличить ИПР на 2-103 и тем самым предупредить внезапное "вымораживание" электролита, а после обработки первого по ходу тока серии торца электролизера ф 1054451 б ботки и работают на, сниженном МПР в перед обработкой, а по истечении течение 3-6 сут, По истечении -этого 3-6 сут увеличивают до его первонавремени на электролизере вновь уста- чально выбранного значения,, навливают MllP, на котором он нормаль Использование данного изобретения но работал перед технологической об- 5 позволяет сократить в 5 раз количеработкой указанного торца. ство технологических нарушений типа

"прорыв расплава" и "потеря уровня

Аналогично после технологической электролита", увеличит срок службы. обработки второго торца по ходу тока электролизера за счет предотвращения серии во избежание резкого выморажи- 10 прорывов расплава, увеличить выход вания электролита на электролизере по току и энергии за счет сокращения устанавливают ИПР на 2-.103 выше, чем технологических нарушений.

1054451

Составитель А.. Арнольд

Редактор И. Касарда Техред М,Тепер Корректор А.Тяско

Заказ 9044/35 Тираж 643 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам ивобретений и открытий

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

ЮЮЮВ Ф в й»

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4