Способ электролитическогополучения алюминия

Способ электролитическогополучения алюминия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ -)831870

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24,09,79 (21) 2820924/22-02 (51) М. КЛ. с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

С 2-5 С 3/06

Государственный комитет

СССР по делам изобретений,и открытий

Опубликовано 230581. бюллетень Йо 19

Дата опубликования описания 230581 (53)УДК 669 713 7 (088. 8) „:- (Д - -, И.С.Качановская, Л.В.Лебедева, М.П.Хацке ь,, С(СКото а, P.B.Ñâoáoäà, А.В.Сысоев, В.И.Кравченко и, О:С.ХромОвс. к йх

4 . :C г

Ь

) .Л

Всесоюзный научно-исследовательский .и проектйый институт алюминиевой, магниевой и электродной промышленности ВАМИ (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКО1 О ПОЛУЧЕНИЯ

АЛЮМИНИЯ

Изобретение относится к электролитическому получению алюминия.

Известен способ автоматического регулирования работы алюминиевого электролизера путем поддерживания в заданных пределах падения напряжения на ванне, которое автоматически корректируется в зависимости от температуры ванны (11.

Однако этот способ не учитывает технологическое состояние электролизера, и корректировка рабочего напряжения происходит только по температуре электролита без учета его науглероживания, наличия неровностей на по- 15 дошве анода, появления осадков .íà rioдине, снижения уровня металла.

Известен также способ регулирования процесса электролиза путем поиска и стабилизации (с помощью переме- 20

Мения анода) температуры электролита, hpa которой наиболее высока произвоцительность электролизера (2)

Однако этот способ также не учитывает технологическое состояние элект-.2 ролизера, вследствие чего оптимальное значение температуры электролита йриходится постоянно искать, так как каждому технологическому состоянию электролизера соответствует свой диа- 30 пазон оптимальных температур, и неизвестно, когда и как он изменился.

Таким образом, прн наличии нарушений в технологическом состоянии электролизера вывод его на оптимальный режим этим способом невозможен, а стабилизация процесса по заданной температуре снижает среднюю производительность электролизера.

Наиболее близким к предлагаемому является способ электролитического получения алюминия путем уменьшения междуполюсного расстояния на 2-20% при температуре электролита — 950965 С и наЛичии на подошве анода неровностей,,не контактирующих с катодом, который предусматривает предупреждение развития горячего хода эа счет своевременной ликвидации неровностей подошвы анода (3).

Однако технологическое состояние электролизера учитывается не полностью. Предупреждение науглероживания электролита достигается только путем ликвидации неровностей на подошве анода и снижением температуры электролита, что является недостаточным.

Цель изобретения — повышение технико-экономических показателей электролиза и улучшение условий труда.

831870

М пп

Среднее содержание углерода в электролите с, а

Отклонение междуполюсного расстояния от его мак симального рабочего значения

ЬЯ

Число

Р .Отклопп нение междуполюс

Среднее содержание углерода в электролите

С, Ъ римечание

Число операций по снятию угольной пены и

1/эл-р, мц

Примечание операций по снятию угольной пены п

1/зл-р, мц ного расстояния от его мак симального рабочего значения ай

«е

Междуполюсное расстояние на 6-12 Ъ ниже максимальноного

1 27-30 0 15

Междуполюсное расстояние ниже максимального на 12-30%

2 9-11

0,4

3 9-11

2 27-30 О, 1

0,3

4 7-8

3 25-28 0,08

4 24-28 0,1

0,4

5 7-8

6 6-7

0 5

0,5

5 23 25

6 18-20

7 16-18

8 17-19

3- 4

3

0,1

0,07

0,08

0,07

Среднее

1 5-6

0,45

0,12

5-;6

Междуполюсное расстояние на 26Ъ ниже максимального

2 5-6

0,11

0,08

0,12

9 15-17 0,.08

3 3-4

3-;4

10 14-16

1,1 12-13

0,09

4 3-4

2 3

0,09 р 3-4

6 2-3

Среднее

0,11

0,09

0,1

3 . 3

3- 4

Среднее О, 09

3- . 4

10-12 0 6 указаиная цель достигается тем, что при .температуре электролита ниже

960-965 С междуполюсное расстояние уменьшают на 2-6% или на 12-30% от его максимального рабочего значения, а при температуре выше 965-970 С увеличивают в том же диапазоне.

При работе электролизера существует диапазон междуполюсных расстояний на 6-123 ниже максимального рабочего значения, в котором науглероженйость электролита увеличивается.

Это объясняетая тем, что с одной стороны уменьшение междуполюсного расстояния повышает неравномерность токовой и термической нагрузки на подошве анода и увеличивает скорость цир- 15 куляции электролита в междуполюсном зазоре, что приводит к увеличению осыпаемости ачода, С другой стороны уменьшение междуполюсного расстояния создает более благоприятные условия Щ для отрыва мелких пузырьков газа от подошвы анода в электролит,. повышая их содержание в размытой части газожидкостного слоя, что способствует флотации угольных частиц пузырьками газа к поверхности электролита, где происходит выгорание образовавшейся угольной пены. Наложение этих двух явлений (осыпаемости и фильтруемости угольных чаотиц), противоположный характер их зависимости от величины междуполюсного расстояния обуславливают наличие определенного диапазона междуполюсных расстояний, в котором содержание угольных частиц, плавающих в электролите (науглероженность электролита) увеличивается. уменьшая междуполюсное расстояние при температуре электролита ниже

960-965 С для ликвидации неровностей подошвы анода, или увеличивая его с целью ликвидации горячего хода (вида . зажатие и др.) или конусов на подошве анода, необходимо миновать этот диапазон, иначе увеличится науглероженность электролита.

Данные по выбору на электролизерах промышленного типа диапазона междуполюсных расстояний, в котором обеспечивается снижение науглероженности электролита и сокращение трудозатрат по снятию угольной пены, показаны в таблице.

831870

55 ! бО

Из таблицы видно,что при регулировании процесса путем изменения междуполюсного расстояния в диапазоне на

2-6Ъ или на 12-ЗОЪ ниже максимального рабочего значения, содержание углерода в электролите меньше в 4-5 раз, а число операций по снятию угольной пены — в 1,6 раза, чем при регулировании в диапазоне междуполюсных расстояний на 6-12 Ъ ниже максимального рабочего значения.

Таким образом, регулирование процесса по температуре электролита в диапазоне междуполюсных расстояний на 2-6Ъ или 12-30Ъ ниже максимального рабочего значения позволяет улуч.шить условия труда (за счет сокращения частоты одной из наиболее трудо емких операций при обслуживании электролизера — снятия угольной пены) и повышает технико-экономические показатели процесса, так как снижение 20 содержания углерода в электролите на О,ЗЪ повышает электроводность электролита примерно на 15Ъ, сокращает тем самым расход электроэнергии, уменьшает вероятность зажатия электролизера на угольной пене и предупреждает .карбидообразование.

Способ осуществляется следующим образом.

При температуре электролита 960965 С и ниже для ускорения ликвидации неровностей подошвы анода в зависимости от их глубины междуполюсное расстояние уменьшают на 2-6 или 12ЗОЪ ниже максимального рабочего значения, опуская анод, и работают в этом режиме до исчезновения неровностей, после чего анод возвращают в первоначальное положение.

При температуре электролита выше

965-970 С для ликвидации горячего 4О хода (вида зажатие и др) междуполюсное расстояние увеличивают в том же диапазоне, поднимая анод, и работают в этом режиме, пока температура электролита не снизится менее 45

965 С. После этого анод также возвращают в первоначальное положение.

Во избежание повышения науглероженности электролита в обоих случаях (снижения междуполюсного расстояния 5О или его увеличения) в диапазоне значений на 6-12Ъ ниже максимального не работают.

Для электролизеров с верхним токоподводом, работающих на электролите с криолитовым отношением 2,7-2,8 и содержанием добавок MgFg 4-5Ъ,СаР

2-3Ъ, максимальное рабочее значение междуполюсного расстояния составляет

5,8 см.

Пример 1. Электролизер Р 35.

8 ч — на подошве анода обнаружены н йзначйтельные неровности. Измеденная температура электролита 963 С, 65 содержание углерода в электролите

0,08Ъ.

8 ч 20 мин — опускают анод на

0,2 см (междуполюсное расстояние на

4Ъ ниже максимального).

23 ч 30 мин — неровности анода исчезают, измеренная температура электролита 960 С, содержание углерода

0,07Ъ.

23 ч 40 мин — анод поднимают на

D,2 см.

Пример 2. Электролизер Р 35

8 ч — на подошве анода обнаружены существенные неровности. Измеренная температура электролита 964 С, соо держание углерода 0,1Ъ.

8 ч 25 мин — опускают анод на

0,9 см (междуполюсное расстояние на

17Ъ ниже максимального) .

17 ч 50 мин — неровности анода исчезают. Измеренная температура элек-, тролита 958 С, содержание углерода

0,06Ъ.

Пример 3. Электролизер 9 58 работает на междуполюсном расстоянии

4,5 см (на 15Ъ ниже максимального значения).

8 ч — измеренная температура электролита 968 С. Содержание углерода

0,11Ъ. На подине обнаружены незначительные осадки.. На электролизере началось развитие горячего хода. Для снижения температуры электролита увеличивают междуполюсное расстояние на 0,2 см.

8 ч 10 мин †. п<.днимают анод на

0,2 см. Междуполюсное расстояние на

13Ъ ниже максимального.

22 ч 20 мин — осадки исчезли ° Измеренная температура 963 С, содержао ние углерода 0,09Ъ.

22 ч 30 мин — анод опускают на

0,2 см.

Пример 4. Электролизер В 59 из-за неровностей на подошве анода работает при междуполюсном расстоянии 4,5 см.

8 ч — на подине электролизера обнаружены значительные осадки °

Измеренная температура электролита

972 С, содержание углерода 0Ä15 Ъ.

Электролизер работает в режиме горячего хода. Для его ликвидации увеличивают междуполюсное расстояние не менее, чем на 0,9 см.

8 ч 20 мин — поднимают анод на

0,9 см. Междуполюсное расстояние на

2Ъ ниже максимального.

13ч 10 мин — осадки уменьшаются, измеренная температура электролита

964 С, содержание углерода — 0,08Ъ.

13 ч,20 мин — анод опускают на

0,9 см.

Пример 5. Электролиэер М 36 работает при междуполюсном расстоянии

5 3 см, 8 ч, - на подошве анода обнаружены незначительные неровности. Измеренная

831870

Формула изобретения

Составитель Н Лоробова.

Редактор Н.Егорова Техред A. БабинЕц. КорректорС.шекмар

Заказ 3142/25 Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент™, г.ужгород, ул.Проектная, 4 температура электролита 963"С, содержание углерода в электролите 0,083..

8 ч 20 мин - опускают анод на

0,5 см (междуполюсное расстояние на

9% ниже максимального). 20 ч 15 мин - неровности анода исчезают, но содержанйе углерода возрастает до 0,3 Ж, а измеренная температура составляет 968 С, так как увеличивается электросопротивление электролита.

Пример 6. Электролизер Р 73 работает на междуполюсном расстоянии

4,3 см (на 19% ниже максимального значения) .

8 ч. — измеренная температура электролита 968 С, содержание углерода 0,14 Ъ. На подошве обнаружены не-. значительные осадки. для снижения температуры электролита увеличивают междуполюсное расстояние.

8 ч 15 мин — подняли анод не на 0,3, а на 0,5 см (междуполюсное расстояние на 95% нижек > максимального)

22 ч 40 мин -. содержание, Углеро да в электролите возрастает до 0,4%из-за увеличения сопротивления элек.тролита °

О

Измеренная температура 970 С, горячий ход электролизера получил дальнейшее развитие. Необходима операция по снятию. угольной пены.

Способ электролитического получения алюминия в электролизере с угольным анодом, включаюший изменение междуполюсного расстояния до температуры электролита, о т л и ч а— ю ш и и с я тем, что, с целью повышения технико-экономических показателей процесса и улучшения условий труда, при температуре электролита ниже 960-965 С межполюсное расстояо

15 ние уменьшают на 2-6 Ъ или 12-30% от его максимального значения, а при температуре выше 965-970 С увеличивают в тех же диапазонах.

2Q Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 96846, кл. С 25 С 3/20, 1950. д, 2. Авторское свидетельство СССР.

Р 337428, кл. С.25 С 3/20, 1970.

3. Авторское свидетельство СССР

9 549511, кл. С 25 С 3/06, 1975.