Способ получения алюминия и электролизер для получения алюминия

Способ получения алюминия и электролизер для получения алюминия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. Способ получения алюминия электролизом хлоридных расплавов при температуре 670-750 С и концентрации хлорида алюминия 5-40 мас.%, о т л ичающийся тем, что, с целью повышения производительности и снижения расхода электроэнергии, перед введением хлорида алюминия расплав хлоридов вьщерживают в электролизере при температуре электролиза 3-5 мин, а электролиз ведут при анодной плотности тока 2-20 А/см и катодной плотности тока 0,8-3,0 А/см. 2. Электролизер для получения алюминия , содержащий кессонированный металлический корпус с днищем, плоские аноды и катоды и крьппку, о т л и ч а- to щ и и с я тем, что, с целью повышения производительности и снижения расхода электроэнергии, аноды и катоды выполнены с вертикальными глухими полостями, заполненными легкоплавким металлом, нижний край катодов располржен на расстоянии 0,3-1,0 их толщины от днища, а аноды - на расстоянии 1,8-3,0 их толщины от днища. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5D 4 С 25 С 3/Об

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ЕНи

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3386199/22-02 (22) 14.01.82 (46) 23.05.88. Бюл. № 19 (71) Институт электрохимии Уральс-, кого научного центра АН СССР (72) Л.Е.Ивановский, Г.Ф.Казанцев, И.Г.Розанов, А.Г.Сычев, В.Н.Некрасов и В.А.Калашников (53) 669.713.72(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 487162, кл. С 25 С 3/06, 1974.

Авторское свидетельство СССР № 119681, кл. С 25 С 7/00, 1958. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЯ И

ЗЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЯ (57) 1,. Способ получения алюминия электролизом хлоридных расплавов при температуре 670-750 С и концентрации хлорида алюминия 5-40 мас.Х, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью (19 ЯООН 1 97543 A 1 повышения производительности и снижения расхода электроэнергии, перед введением хлорида алюминия расплав хлоридов выдерживают в электролизере при температуре электролиза 3-5 мин, а электролиз ведут при анодной . плотности тока 2-20 A/ñì и катодной плотности тока 0,8-3,0 А/см .

2. Электролизер для получения алюминия, содержащий кессонированный металлический корпус с днищем, плоские аноды и катоды и крышку, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения производительности и снижения расхода электроэнергии, аноды и катоды выполнены с вертикальными глухими а полостями, заполненными легкоплавким металлом, нижний край катодов расположен на расстоянии 0,3-1,0 их толщины от днища, а аноды — на расстоянии

1,8-3,0 их толщины от днища.

1397543

Изобретение относится к электролитическому получению алюминия, к cIIo собу получения алюминия электролизом хлоридов и к конструкции электролизера, Цель изобретения — повышение производительности и снижение расхода электроэнергии.

На фиг.1 изображен электролизер, 10 продольный разрез на фиг.2 — то же, поперечный разрез.

Электролизер содержит кессонированный водоохлаждаемый металлический корпус 1 с водоохлаждаемой крышкой 2. 15

В боковых стенках корпуса 1 выполнены электроизолированные отверстия 3 для введения токоподводов 4 к графитовым электродам — анодам 5 и катодам 6.

Аноды 5 и катоды 6 выполнены плос- 20 кими с глухими полостями 7, заполненными легкоплавким металлом, например, алюминием.

Нижний край анодов 5 расположен на расстоянии 1,8-3,0 толщины анода 5 от 25 подины, а катода 6 — на расстоянии

0,3-1,0 толщины катода 6 от подины.

Электролизер работает следующим образом.

В электролизер заливают расплав 30 хлоридов, например „хлоридов натрия и калия при их молярном отношении (2-3):1 и выдерживают его при темпео ратуре электролиза 670-750 С в течение 3-5 мин. В это время на водоохлаждаемых стенках корпуса 1 образуется гарнисаж, выполняющий функции футеровки.

Затем в расплав загружают хлорид алюминия в количестве 5-40 мас. от массы расплава. Через аноды 5 и катоды 6 пропускают постоянный ток с анодной плотностью 2-20 А/см и катодной плотностью 0,8-3 А/cM

При электролизе на катоде 6 обра45 зуется алюминий, а на аноде 5 — хлор.

Алюминий скапливается на подине, а хлор удаляется из электролизера. через отверстие в крышке 2. Хлорид алюминия непрерывно подают в электролизер для поддерживания концентрации 5-40 мас., 50 а алюминий периодически скачивают, например, с помошью вакуумного ковша.

Скапливающийся на подине электролизера металл постепенно закрывает нижнюю часть катодов 6, образуя единый катод с развитой поверхностью, превышающий в 3- 12 раза площадь анодов 5.

Вертикальные глухие полости 7 способствуют снижению омического сопротивления электродов, что позволяет поддерживать повышенные плотности тока без выделения дополнительного тепла. Это позволяет снизить расход электроэнергии и повысить производительность.

Пример 1. Крупнолабораторный водоохлаждаемый электролизер гарнисажного типа, открытый сверху, представляет собой прямоугольный корпус с внутренними размерами 160 х 120 х х 150 мм.

В электролизер устанавливают катод

6, площадь погружения которого в электролит составляет 167 см, и анод

5, погруженная площадь которого

420 см . Электроды применяют плоские, толщиной 1,5 см с полостями 7 диаметром 5-6 мм и на глубину 50 мм ниже уровня электролита, но не доходящего до нижнего среза электрода. Электролит имеет следующий состав, мас. .:

NaC1 80, NaF 11, A1F> 9, к которому добавляют до 15 хлорида алюминия.

Пример 2. Электролизер, описанный в примере 1, отличается только тем, что электроды не имеют полостей 7.

Пример 3. Электролизер, описанный в примере 1, отличающийся тем, что имеет площади погруженных электродов 84,5 см, не имеющих полостей.

Электролит состоит из NaC1:ÊÑ1 в молекулярном соотношении 2:i. Концентрация хлорида алюминия поддерживалась в пределах 5,1-5,3 мас.%, Пример 4. Электролизер, описанный в примере 1, отличается только тем, что имеет площади погруженного анода 5, равные 42,5 см, катода 6—

84,5 см, электроды изготовлены из плоских графитовых пластин толщиной

1 5 см с двумя полостями 7 в каждом диаметром 6-8 мм и не доходящие до нижней плоскости электродов. Полости

7 заполнены алюминием. Электролит состоит из NaC1:КС1 в молекулярном соотношении 2:1, концентрацию хлорида алюминия поддерживают в пределах 5,1— 5,6 мас. .

Пример ы 5 и 6. Электролизер, описанный в примере 4, отличающийся тем, что имеет электролит, в котором содержание хлорида алюминия поддерживают в пределах 6-7 мас. .

Производительность

Получено

Выход по то

Расстояние от

Катод- Анодная ная плотРасстояние от

Пример

Время выасход лектметалоэнеркрая ка тода до под ины, доли толщины края анода до подины доли толщины плот ность держки, мин электролизера объемом

М3 кг/сут ла за

1ч, r ии, Вт. ч тока, А/см ность тока, А/см кг

1,5 77 254 442 21,2

15 57 557 400 192

2,0 70 53,3 24,3 45 9

0,5 80 13,01 53,9 90,0

0,5 60 27,3 101,6 169,7

0 3 90 13 3 76 9 214

1,0

0,4

10 1,0

0,4

1,0

2 2,73

3 1,25

5 1,2

2,0

1,25

2,38

1,8

2,5 5,95 11,9

3,0

3 3,0

5 3,0

2 3,0

86 14,23 33,5 93,2

1,0

2,5

50 26,86 75,3 .174

1,0

2,5

П р и м е ч а н и е. В примере 1 используют известный электролизер, а в примерах 3-8 — предлагаемый. з

1397543

Пример ы 7 и 8. Электролизер, показателей с показателями других описанный в примере 4, отличающийся способов произведен сравнительный тем, что имеет площади погруженного расчет производительности электролианода 5 12,5-13 см и катода 84 см, зера с внутренними размерами 1000 х в электродах есть полости 7, запол- х 1000 х 1000 мм. ненные жидким алюминием, а содержание Результаты проведения испытаний по хлорида алюминия в электролизе под": примерам 1-8 приведены в таблице. держивают в пределах 10-25 мас.X. Как видно из таблицы, проведение

Поскольку в исследованиях исполь- 10 способа с предлагаемыми режимами (призуют крупнолабораторный электролизер меры 4, 6 и 7) позволяют одновременно и время его работы от 8-10 ч до не- повысить производительность и снизить скольких суток, то для сравнения его расход электроэнергии.

1397543

Составитель А.Лютиков

Техред A. Кравчук Корректор И.Эрдейи

Редактор Н.Бобкова

Заказ 2571/29 Тираж 621 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4