Способ получения алюминия

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 735436 А 5 С 3/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВИДЕТЕЛ ЬСТВУ К АВТОРСКО ОБ ПОЛУЧЕНИЯ ьзование; электр юминия из распла учение алюминия осуществляют и одного алюминия личину, равную 0 ктролизера. 1 ил АЛЮМИНИЯолитическое полвов солей. Сущв электролизерери поддержаниивыше высоты по,05-0,30 глубины1 табл.(54) СПОС (57) Испол учение ал ность: пол с порогом уровня кат рога на ве ванны эле(56) Авторское свидетельство СССРМ 1186703, кл. С 25 С 3/06, 1983.Авторское свидетельство СССРМ 138063, кл, С 25 С 3/08, 1960,Изобретение относится к электролитическому способу получения алюминия из расплавленных солей и направлено на совершенствование технологии получения алюминия в электролизере с порогом,Известен способ получения алюминия в электролизере, включающий электролиз криолитоглиноземного расплава, в котором электролиз осуществляют с наращиванием бортов ванны электролизера слоем застывшего электролита с поддержанием уровня расплава в ванне на 6-18% выше. глубины шахты электролизера.Недостатком известного способа получения алюминия в электролизере является то, что в процессе эксплуатации электролизера с обожженными анодами из-за большого столба расплава в ванне высокое положение анодного массива затрудняет утепление анодного узла глиноземом, повышает частоту анодных эффектов и рабочее напряжение. Нестабильность теплового режима приводит к резким колебаниям уровня электролита, способствует осадкообразованию, оплавлению ниппелей анододержателей и ухудшению сортности алюминия,Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения алюминия в электролизере, включающий анод, катод и углеродистый порог, смонтированный по периметру ванны и выступающий над подиной до уровня подошвы анода.Недостатком известного способа получения алюминия является то, что на поверхности порога в зоне границы электролита с катодным металлом отсутствуют защитные настыли. При отсутствии настылей неизбежно концентрирование силовых линий электрического тока, в результате чего на поверхности порога вместе с алюминием выделяется металлический натрий, Эти процессы приводят к снижению выхода алюминия по току, к разрушению бортовой стенки и увеличению содержания железа в катодном алюминии.Целью изобретения является повышение качества алюминия и увеличение срока службы электролизера за счет стабилизации настылей на поверхности порога,Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения алюминия, 173543655 включающему электролиз в электролизере с порогом, уровень катодного алюминия поддерживают выше высоты порога на величину, равную 0,05-0,3 глубины ванны электролизера,Нижний предел 0,05 ограничивают колебанием уровня катодного алюминия в ванне электролизера между выливками. Верхний предел 0,3 ограничивают тем, что при дальнейшем увеличении этого расстояния горизонтальная поверхность порога не влияет на условия формирования стабильных настылей в зоне раздела электролита с катодным алюминием.Отличием предлагаемого способа получения алюминия от известных способов является то, что уровень катодного алюминия поддерживают выше высоты порога на величину, равную 0,05-0,3 глубины ванны электролизера,Увеличение уровня катодного алюминия относительно порога позволяет на горизонтальной площадке порога формировать стабильные настыли и тем самым защитить углеграфитовую бортовую футеровку от эрозии, На толщину настыли влияет удельный тепловой поток, отводимый от катодного металла вблизи бортовой футеровки. Удельный тепловой поток зависит от режима обработки глиноземной корки и объема катодного алюминия над порогом. При обработке глиноземной корки глинозем, смоченный электролитом, погружается в катодный алюминий и оседает на площадку порога, где застывает за счет отбора тепла на нагрев и растворение глинозема. При отсутствии катодного металла над порогом удельная величина отводимого тепла резко падает, поскольку теплопроводность алюминия в несколько раз больше теплопроводности электролита. Исчезают настыли в зоне раздела электролит-катодный металл, Незащищенная углеграфитовая футеровка подвергается разрушению, снижается степень теплового саморегулирования электролизера. Анодные эффекты, перестановка анодов, колебание силы тока и другие изменения греющего напряжения способствуют повышению температуры электролита, В условиях низкой степени теплового саморегулирования электролизера технологический процесс электролиза протекает при высокой температуре с невысокими технико-экономическими показателями. Таким образом, чтобы замедлить процессы износа футеровки и обеспечить высокие техникоэкономические показатели процесса электролиза алюминия необходимы прежде всего защитные настыли в зоне границы электролита с катодным металлом,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 На чертеже показан электролизер, поперечный разрез.Вертикальную стенку 1 выполняют из бортовых углеграфитовых блоков, Уступом к вертикальной стенке монтируют углеродистый порог 2. На цоколь, состоящий из кирпичной бровки 3, теплоизоляционного слоя 4, катодного кожуха 5, устанавливают подовые блоки 6. Периферийные и центральные швы набивают подовой массой на антрацитовой основе, Производят монтаж катодного узла, Заливают катодный алюминий 7, наплавляют электролит 8 и устанавливают рабочее напряжение опусканием анода 9. В ванне нарабатывают катодный металл, поддерживаютуровень его выше высоты порога на величину, равную 0,05-0,3 глубины ванны электролизера, Электролизер выводят на нормальный технологический режим,Предлагаемый способ получения алюминия в электролизере с порогом опробован на электролизере на силу тока 6 кА, Испытаны два варианта. В первом варианте (по известному способу) уровень катодного алюминия поддерживают равным высоте порога, Во втором варианте (по предлагаемому способу) уровень катодного алюминия устанавливают выше порога на величину, равную 0,02; 0,05; 0,15; 0,30 и 0,40 глубины ванны электролизера. Глиноземную корку на сторонах электролизера обрабатывают один раз в сутки. Глинозем вводят в электролит двумя точечными питателями. По мере завершения испытания электролизер отключают и обследуют боковую поверхность вертикальной стенки с порогом на предмет ее разрушения, Измеряют толщину настыли и определяют содержание железа в катодном алюминии.Результаты испытания представлены в таблице,Данные таблицы показывают, что предлагаемый способ получения алюминия в электролизере, уровень катодного металла в котором выше высоты порога на величину, равную 0,05-0,30 глубины ванны в электролизере, позволяет на поверхности порога в зоне границы электролита с катодным алюминием формировать мощные настыли, защитить бортовую углеграфитовую футеровку от ее разрушения, улучшить сортность выпускаемого алюминия-сырца и увеличить срок службы электролизера. Формула изобретения Способ получения алюминия, включающий электролиз в электролизере с порогом,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества алюминия и увеличе1735436 высоты порога на величину, равную 0,050,30 глубины ванны электролизера. ния срока службы электролизера, уровень катодного алюминия поддерживают выше Значение показателя по способ Показатели Известный0,40 0,05 0,15 0,30 0,02 0,14 0,12 0,08 0,16 0,17 0,16 95 50 25 Нет Нет Нет 50 Нет 53 Нет Нет 108 10 1 Составитель Г,ПотылицынБобкова Техред М,Моргентал Корректор О.Кундрик Реда аказ 1796 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб;, 4/5 енно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 роиз Содержание железа в катодном алюминии, о/Толщина настыли в зоне границы электролита с катодным алюминием, ммГлубина разрушения бортовой углеграфитовой футеровки на границе с катодным алюминием, мм Предлагаемый при расстоянии между порогом и катодным алюминием