Способ получения алюминия электролизом

Дата опубликования описания 15.0.80 А. С. Чесноков, А, Н. Татакин, Н. В. Бондаренко и Л. К. Кузнецова(72) Авторы изобретения Всесоюзный нвучно-исследовательский и проектный институт алюминиевой, магниевой и электродной промьииленносги(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЯ ЭЛЕКТРОЛИЗОМ Изобретение относится к электролитическому получению легких металлов, в частности из рас.плавленных сред.Известен способ получения алюминия, при котором обогагцение электролита хлористым5 алюминием осуществляют вне электролизера, после чего расплав, содержащий до 57% А 1 С 1 з, возвращают в электролизер. Обогащение расплава хлористым алюминием предусмотрено отдельно для каждого электролизера, а каждый элек 10 тролизер обособлен от других 111.Недостатком этого способа является слож. ность ео аппаратуроо оформления, много. численность устройства для обогагцения электролита вне электролизеров, болыпие материальные15 потоки и вьщеление газов в окружающую среНаиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения алюминия электролизом расплава хлористых солей, включающий обогашение вне электролизеров расплава хлористым алюминием до содержания его в расплаве 20-40%, затем расплав последовательно пропускают через ряд электролнзеров.пока концентрация хлористого алюминия в расплаве не понизится до 3 - 10;1, после чего ра.сплав вновь обогап 1 ают и вновь направляют вслсдуюшую группу электролизеров 121.Недостатком этого способа являегся то, чтоэлектролизеры работают в весьма широкихпределах изменения копентрации хлористогоалюминия (от 20 - 40% в электролизерах, расположенных после аппарата обогацеия. до 3 10% в электролизерах, расположенных перед ап.паратом обогащения) что приводит к зачитеи- ному снижению выхода алюмиия о оку и увеличению удельного расхода электроэнергии, усиленному гидролизу сырья, памообразованию и быстрому разругцеию аодов в электролизе. рах, расположенных после аяраа обогащения.Наличие нескольких апаратов для обога 1 ения значительно усложяет извесьый сособ, образуются значитсльые грузопотоки, циркулирующие по системе.Лабораторные исс;юнонаия и результаты ис. пытаний полузаводских электролизеров показывают, что выход по оку зависит в значигсль.27Ионижецие температуры обогащенного распла.г 0ва ниже 1 эО увеличивает вязкос 1 ь расплава, что приводит к созданию дополнительного напора при транспортировке расплава. Иовьццецие гегллературы обогашенцого расплава вышео350 приводит к увеличению тепловых потерь при обогащении и транспортировке расплава и к резкому увеличению упругости пара расплава, что приводит к повьпценному образованию возгоцов хлористых солей.И р и м е р 1. Поточная линия включает в се. бя 50 электролизеров 1. последовательно соединенных транспортными каналами 2 между собой, аппарат 3 для обогащения расплава хло. ристым алюминием, транспортный 1 рубопровод 4 с отводами 5, соепицяюшими аппарат 3 для обогашения расплава с каждым электролизером,Н аппарате расплав цасьпцают хлористым алюминием с такой интенсивностью, чтобы цавыходе из аппарата содержание хлористого алю.минин в рас"лаве бъ;ло равно 85 - 95%, а темпе. ратуру обогаше;вого расплава поддерживают в пределах 150 - 170 С. Обогагценный расплав при температуре 150 - 170 С из аппарата перетекаетпо трубопроводам параллельно в каждый электролизер, через которые последовательно пропускают электролит. Путем регулирования скорости циркуляции электролита между электролизерами, а также величины загрузки расплава в электролизеры концентрацию хлористого алюмиция в электролите в каждом электролизере поддерживают и узком интервале 3 - 4/, а температуру электролита в каждом электролиэере в пределах 700 в 7. Из последнего электроли. зера оборотный расплав возврашают при помо. ши насоса в аппарат на обогащение, и циклповторяешься П р и м е р 2. Поточная линия включает 100 электролиэеров, олин аппарат для обогащения расплава хлористым алюминием и транспортные средства для доставки обогащенного расплава в электролизеры. В аппарате для обогащения расплав хлористых солей доводят до содержания в нем б 0 - 70% А 1 С 1 при температуре 330 в 350 , после чего его пропускают по трубопроводу в каждый пятый электролизер. Электро. лит пропускают через все последовательно соединенные электролизеры. Из последнего электролизера расплав возвращают при помощи цасо. са в аппаоат на обогащение, и цикл повторяется.Путем регулирования скорости циркуляции расплава между электролизерами, а также величины загрузки расплава, обогащецного А 1 Сз в электролизеры поддерживают концентрацию А 1 С 1 з и электролите каждого электролизера в пределах 2 - 6%, а температуру электролита в пре пределах 720740 С. ной степени от концентрации хлористого алюминия в электролите. Повышение концентрации А 1 С 1 з и электролите на 10% приводит к снижению выхода по току ца злектролизере на 10 - 12%.5Цель изобретения - поддержание .оптимальной концентрации хлористого алюминия в каждом электролизере, повьпцение выхода по ваку и снижение удельного расхода электроэнергии и грузопотоков, 1 СПоставленная цель достигается первоцачальныгл обогащением хлористым алюминием хло. ристых солей до содержания его в расплаве бО - 95% и обогащенный расплав подают парал. лельно в электролизер, при этом температуру ;5 обогащенного расплава поддерживают в пределах 150-350 С.На чертеже изображена поточная линия, вкоторой осуществляется предлагаемый способ.Сущность способа заключается в следуюшем. сРасплав хлористы: солей первоначально обо. гащают хлористым алюминием до содержания его в расплаве бО - 95%, затем обогащенный расплав параллельно подают в электролизеры, через которые последовательно пропускают 25 электролит, при этом концентрацию А 1 С, в электролите в каждом электролизере поддерживают в пределах 2,0 - 7,0% и оборотный расплав централизовано подают вновь ца обогащение. Температуру расплава, обогащенного хлористым 30 алюминием, поддерживают в пределах 150 - 350 С, а температуру электролита, последовательно протекающего через ряд электролизеров, поддерживают в пределах 700 - 7 бОС.Регулируя количество загрузки обогаШеццо го расплава в электролизеры и скорость движения расплава через электролизеры, поддерживается концецтрацич хлористого алюминия в расплаве в каждом электролизере в пределе 2- 7%. лсЭто дает возможность улучшить показатели работы электролизеров, т. е, повысить выход по току и снизить удельный расход энергии,централизовать операцию обогащения, значительно снизить грузопотоки, механизировать и автоматизировать обслуживание электролизеров.Обогащение расплава хлористых солей хлористым алюминием.циже 60% приводит к увеличению грузопотоков в поточной линии и рез.кому повышению температуры, при которой 50 расплав транспортируется по трубопроводам в электролиэеры, что значительно затрудняет транспортировку расплава и увеличивает поте. ри тепла при обогащении и транспортировке расплава по трубопроводам, При обогащении 55 расплава хлористым алюминием выше 95% значительно увеличивается упругость паров хлорис. того алюминия цад расплавом, что приводит к потерям хлористого алюминия с возгонами,57139 э 7 6Пример 3. В аппарате расплав хлористых Формула изобретсниясолей обогащают хлористым алюминием до содержания его в расплаве 80 Л, при этом темпе. Способ получения алюминия злектролизом ратуру обогащенного расплава поддерживают расплава хлористых солей в поточной линии изопри 200 - 220 С, и обогащенный расплав пода последовательно соединенных злектролизеров, ют по трубопроводу параллельно в каждый вто включающий обогащение расплава хлористым рой злектролизер. Оборотный расплав пропусалюминием, вне злектролизеров, о т л и ч а ю . кают последовательно через все злектролизеры шийс я тем, что, с целью поддержания оптн. и из последнего злектролизера расплав возвра- мальной концентрации хлористого алюминня в шают при помощи насоса в аппарат на обога каждом электролизере, повышения выхода по щенке. току и снижения удельного расхода электро.Предлагаемый способ позволяет поддержи. энергии и грузопотоков, расплав хлористых со. вать оптимальную концентрацию АСз в каж лей обогащают хлористым алюминием до содом злектролизере, что позволяет стабилизнро- держания его в расплаве 60 - 95% и обогащен- вать процесс электролиза в каждом электроли ф ный расплав подают параллельно в электроли. зере поточной линии, повысить выход по току зеры,. при этом температуру обогашенного рав каждом электролизере на 5 - 10 Уо и снизить сплава поддерживают в пределах 150 - 350 С. удельный расход электроэнергии, а также зна.чительно снизить грузопотоки,что положительно Источники информации,сказывае 1 ся на технико.зкономических показа принятые во внимание при экспертизе тел ях электролиза,Ожидаемое снижение себестоимости алюминия только за счет повышения производительности электролизеров и снижения расхода электроэнергии составит не менее 10 руб/т. 1. Патент Швейцарии286928, кл. 77,1948.2. Авторское свидетельство СССР Н 487162,25 кл. С 25 С 3/06, 1974 прототип),ставитель И. Копобохред Н.Бабурка Корректор М. Ло елактор С. Титов Одписею 698 Пного комитета СССРний и огкрытийРаушская наб., д. 4/5 каз 9222/ 21 Тираж ЦНИИПИ Государстве по делам изобре 3035, Москва, Ж