Способ электролитического получения алюминия

(19) 5 С 25 С 3/06 ПИ Н ЗОБРЕ ЕНИЯ К АВТОРСК ЕЛЬСТВУ хнически льство СССР 3/06, 1983, ия. Справочнс. 127-137. ИЧЕСКОГО ПОЛУвых ся к метали может быт одстве алю т Изобретегии цветных использов ния электрол алюминиевых нным ел од кт ния а ва,ролиз крио процесс эл зерах с об при уровня лиут .редем ляют в сооН = 0,4 -уровень ме божжснныеплопщслами равахт х анны, м,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидете1186703, кл. С 25 СПроизводство алюминМ.: Металлургия, 1971,54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИТЧЕНИЯ АЛИМИНИЯ(57) Изобретениелургии цветных металлоиспользовано при произ е относится к металлуреталлов и может быть при производстве алюмитическим способом влектролизерах с обожанодами. изобретения - повышение прельности электролизера за чет стабилизации теплового В способе электролитичес миния, включающем эл итоглиноземного расп ектролиза на электр жженными анодами вед металла, который оп ветствии с выражение 0,010-0,014) Ь, где алла, м; Ь - длина ш для снижения теплов ния электролитическим способом в алюминиевых электролизерах с обожженнымианодами. Цель изобретения - повышениепроизводительности электролизера засчет стабилизации теплового режима.В электролизере поддерживают уровеньметалла в соответствии с,зависимостьюН = 0,4-(0,010-0,014) 1., а отношениеуровня электролита к уровню катодного металла Ь/Н = 0,3 + (0,03-0,045)где Н - уровень металла, м; Ь - длина шахты электролизера, м; Ь - уровень электролита, м. Способ обеспечивает перераспределение тепло потерь и повышает технико-экономические показатели процесса. 1 з,п.ф-лы,потерь отношение уровня электролита к уровню металла поддерживают в соответствии с уравнением Ь/Н = 0,3 + + (0,030-0,045) Ь, где Ь - уровень, электролита, м.Уровень алюминия в шахте ванны зависит от типа и мощности электроли зера, его энергетического режима работы. На электролизерах с непрерывным самообжигающимся анодом и верхним подводом тока тепловые потери анодным узлом составляют 48,47, катодным - 51,67,. При этом известно, что с увеличением единичной мощност электролизера доля тепловых потерь катодным узлом возрастает, В то же ремя на электролирезарх с и анодами той же мощности отери анодным и катодным уны соответственно 66,3 и 37,7 Х. Доля тепловых потерь анодным узлом тем больше, чем вьппе единичная мощность электролизера. В значительной степени на перераспределение тепловых потерь влияет частота вскрытия поверх" ности глиноземной засыпки при замене израсходованных анодов на новые, Пе.рераспределение тепловых потерь при 10 одних и тех же уровнях. металла и электролита в шахте ванны приводит к нестабильности энергетического режима работы электролизера, повышенной частоте анодных эффектов, увеличению расхода электроэнергии. Снижение интенсивности теплообмена между расплавом шахты ванны и окружающей средой за счет уменьшения уровня металла (теплопроводность алкминия вго 200 раз больше теплопроводностиэлектролита) с одновременным увеличением уровня электролита (теплоемкость Электролита больше теплоемкости алюминия на 173) позволяет стабилизиро вать энергетический режим работы сверхмощных электролизеров и тем самьц обеспечить высокую их производительность по выпуску алюминия.П р и м е р, В шахту ванны электролизера загружают фтористые соли и заливают 4-6 т жидкого алюминия с таким расчетом, чтобы слой его на подине был не менее 4-5 см, Аноды и периферию шахты ванны засыпают сырьем. Толщина засыпки на анодах составляет 6-10 см, Электролизер подключают к действующей серии через шунтирующее устройство. Обжиг подины ведут в течение 48 ч. Пуск ведут на анод ном эффекте 30-35 В, Признаком нормального пуска является регулярность появления анодных эффектов. Напряжение на электродах снижают за 6 сут до рабочего напряжения 4,1-4,3 В. В течение этого времени повьппают уровень металла в шахте ванны за счет подплавления твердого алюминия. Электролизеры с обожженными анодами на силу тока 160; 175 и 255 кА испытывают при уровнях металла. 176, 20; 28 и 38 см и при уровнях электролита 13, 17, 20 и 24 см. Б процессе испытаний электролизеров определяют среднее напря. - жение, температуру электролита, частоту анодных эффектов, криолитовое . 55 отношение, выход по току, выход по энергии и расход технологической электроэнергии постоянного тока. Получениые результаты обрабатывают методом наименьших квадратов в виде линейных зависимостей, Технико-экономические показатели работы электролизеров с обожженными анодами представлены в табл. 1 и 2.Как видно из данных табл. 1, уро" вень металла в шахте ванны влияет на технико-экономические показатели работы электролизера, причем лучшие технико-экономические показатели имеют место при уровнях металла, определяемых из соотношения Н = 0,4 -(0,010-0,014) Ь. В данном соотношении угловой коэффициент, равный 0,01, соответствует начальному периоду эксплуатации электролизера. При угловом .коэффициенте менее 0,01 увеличивается уровень металла, возрастают тепловые потери электролизером и снижаются его технико-экономические показатели. Угловой коэффициент, равный 0,014, соответствует тому периоду эксплуатации электролизера, когда имеет место уменьшение теплового сопротивления цоколя катодного кожуха за счет увеличения теплопроводности теплоизоляционных материалов. Телпопроводность теплоизоляционных материалов возрастает вследствие пропитки их фтористыми сЬлями и алюминием. При угловом коэффициенте более 0,014 уровень алюминия в шахте ванны имеет нестабильное состояние,сувеличивается его перекос и циркуляция, ухудшаются технико-экономические показатели работы электролизеров.Данные табл. 2 показывают, что с увеличением единичной мощности электролизера отношение уровня электролита к уровню металла возрастает прямо пропорционально длине шахты ванны, при этом наилучшие технико-экономичес" кие показатели получают при отношении уровня электролита к уровню металла, определяемому из выражения Ь/Н = 0,3 + (0,030-0,045) Ь. Угловой коэффициент, равный 0,030-0,045, соответствует критическому .уровню электролита 15,7-22,4 см. При отклонении уровня электролита от его критического уровня нарушаются условия тепломассопереноса и снижаются технико-экономические показатели электролизеров.1Таким образом, способ электролитического получения алюминия, в котором процесс электролиза криолитогли5 15782 ноземного расплава ведут при уровне металла и отношении уровня электро" лита к уровню металла, определяемом по предложенным зависимостям позво 5 ляет обеспечить стабилизацию теплового режима работы электролизера с обожженными анодами и получить увеличение их производительности. ОФормула изобретения 1, Способ электролитического получения алюминия, включающий электролиз криолитглиноземного расплава в 15 электролизерах с обожженными анодами,Та блица 1 Показатель Базовыйобъект(протот Предлагаемый способ Значение ( - - 0 3)Ь 1 НЬ0,030 0,0 020 45 0,05 Среднеенапряжение, В 4,32 . 4,25 962,7 961),53 963 ф 966,2 2,485 2,40 87,6 3,65 84,6 3,2 8474 2,74 2,2,7 9,1,3 15,06 14,48 16 5,16,3 Среднее напряжение., В Температура электролита, СЧастота анодных эффектов, кол/сут Выход по току, 7 Криолитовое отношениеВыход по энергии, Г/кВт чТехнологическая электроэнергия постоянного тока, кВт ч/кг А 1 Температура электролита, СЧастота анодных эффектов, кол/сут Выход по току, Х Криолитовое соотношениеВыход по энергии, Г/кВт чТехнологическая электроэнергия постоянного тока кВт.ч/кг А 1 32 бо т л и ч а ю ш и й с я тем, что, с целью повышения производительности электролизера за счет стабилизации теплового режима, электролиз производят при уровне Н металла в шахте электролизера, определяемом выражением Н = 0,4 - (0,010-0,014) Ь, где Ь- длина шахты ванны, м.2. Способ по и. 1, отличающ и й с я тем, что, с целью снижения тепловых потерь, отношение уровня й электролита к уровню металла в шахте электролизера попдерживают в соответствии с уравнением Ь/Н = = 0,3 + (0,030-0,045) 1, м.