Способ получения лигатуры алюминий-бор в алюминиевом электролизере

Союз СоаетскииСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯАТОРОМУ СИДЕТЕЛиСТ 9 ОВ 96 Зпо делам изобретений н атирытий(5) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИГАТУРЫ АЛОИИНИЙ-БОР В АЛЮИИНИЕВОИ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРЕ Изобретение относится к металлургии цветных металлов и сплавов, в частности к полуцению лигатурь 1 алюминий"бор а алюминиевом электролизере.Известен способ получения лигатуры алюминий-бор в алюминиевом электролизере с концентрацией бора до 0,24 путем загрузки окиси бора совместно с глиноземом в соотношении от 1:250 до 1:150 1.Недостаток этого способа - снижение выхода по току, обусловленное повышением рабочей температуры электролита до 980-990 С вследствие накопления в его объеме труднорастворимых частиц химсоединения 9 А 120 2 В 0эа счет взаимодействия окиси бора с алюминием и-абазой глинозема.Известен также способ получения лигатуры алюминий-бор в алюминиевом электролизере, включающий загрузку окиси бора из расчета содержания ее в электролите 2-101 и замену электролита после 1-2 сут электролиза,При снижении концентрации бора в алюминии до 0,08-0,11 цикл загрузкиокиси бора и замены электролита повторяют вновь 1 21.Известный способ позволяет повысить выход по току, так как электролизер после замены электролита длительчое время работает без загрузки борсодержащего сырья, однакотребует значительных трудовых затрат на обслуживание электролизерав период от загрузки окиси бора дозамены электролита включительно,а также дополнительного расходафторсолей, цто снижает технико-эко 15номические показатели производствалигатуры.Цель изобретения - снижение затрат на производство лигатуры и2 оуменьшение расхода фторсолей,Поставленная цель достигаетсятем, что в способе получения лигатуры алюминий-бор в алюминиевомзлектролизере, включающем заливку9089 35 Содержание бора в металле,мас. Время до наступления анодного эффекта, ч Содержание окиси бора в электролите, мас,Ф 0,27 3,0 0 30 10 0,28 0,30 12,0 20 0,30 10,0 0,28 30 пускового электролита, заливку алюминия, загрузку глинозема и окисибора, окись бора загружают с пусковым электролитом, а заливку алюминия и загрузку глинозема производят после первого анодного эффекта.Кроме того, окись бора загружают из расчета содержания его в электролите 5-20При пуске электролизера сырье 10расплавляется и окись бора растворяется в электролите. При электролизе такого электролита на катодеидет совместное восстановление бораи алюминия, в результате чего на поверхности угольных блоков образуется покрытие из аморфного бора и борида алюминия.После снижения концентрации окисибора в электролите практически до нуля в электролизер заливают алюминий,и покрытие начинает растворяться в нем, поддерживая в металле равновесную концентрациюбора (около 0,2-0,3) до полного 23своего растворения в течение нескольких месяцев,Загружать в электролизер окись бора из расчета его концентрации30 менее 53 неэффективно, так как это резко сокращает количество полученной лигатуры, а более 20 - увеличивает вязкость электролита,Заменять электролит нет необходимости, поскольку электролиз с восстановлением бора ведется в отсутствии алюминия и без загрузки глинозема, т.е. в условиях, исключающих обра 63зование соединения 9 А 1, О 2 В О и загрязнение им электролйта.7 3Кроме того, осаждение на поверхности угольных блоков бора и боридаалюминия, не растворяющих в себенатрия, будет препятствовать внедрению его в Футеровку, что должно увеличить срок службы электролизера.Пример осуществления способа.При проведении опытов используютэлектролитическую ячейку, выполненную из графита. Постоянный электрический ток подводят к ячейке с помощью двух токоподводов, При этом отрицательный потенциал подводят непосредственно к корпусу ячейки, а положительный - к электроду, являющемуся анодом, Ячейка вмещает 200 г жидкого электролита и 100-110 г расплавленного алюминия. В начале опытав ячейку загружают электролит, содер-жащий 5-303 окиси бора, после чегоячейку помещают в нагретую выше температуры плавления электролита электропечь. После расплавления электролита и доведения его до 960 С ячейку поляризуют силой тока 10 А и ведутэлектролиз. Через некоторое времянаступает анодный эффект, указывающий на падение концентрации окиси бора в электролите до нуля.После появления анодного эффектав ячейку загружают 100 г алюминия,дают выдержку для установления равновесной концентрации бора в металле(0,5-1,0 ц) и отбирают пробу металладля определения в нем содержаниябора,Полученные в результате опытовданные представлены в таблице.8963 6Нижнее значение интервала взятона том основании что при содержа" нии окиси бора в электролите менее 5 Ф количество выделенного в промышленных условиях бора будет настолько мало, что получение таким способом лигатуры окажется неэффективным изза резкого сокращения ее объема. 5 90Как следует из приведенных данных, содержание бора в металле во всех опытах остается в пределах равновесной концентрации, а время,необходимое для наступления анодного эффекта, находится в зависимости от содержания окиси бора в электролите.Уменьшение времени, необходимого для наступления анодного эффекта при 1 О концентрации окиси бора в электролите 25 и 304, можно объяснить следующим образом.При увеличении концентрации окиси бора до 253 резко возрастает вязкость 5 электролита. Вследствие этого возникают затруднения диффузионного порядка, обусловленные замедлением доставки ионов бора в прикатодное пространство. Чем меньше остается в электро- .гО лите ионов бора, тем медленнее осуществляется их доставка в прикатодный слой электролита. По истечении некоторого времени доставка ионов бора настолько затрудняется, что воз никает анодный эФфект. ЭО Таким образом, уменьшение времени, необходимого для наступления анодного эффекта, обусловлено диффузионной кинетикой разряда катиона бора в условиях высокой вязкости электролита. В этой связи верхнее значение интервала концентраций более 203 неприемлемо,Формула изобретения Способ получения лигатуры алюминий-бор в алюминиевом электролизере, включающий заливку пусковогоэлектролита, заливку алюминия, загрузку глинозема и окиси бора,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью снижения затрат на производство лигатуры и уменьшения расхода Фторсолей, окись бора загружаютс пусковым электролитом, а заливкуалюминия и загрузку глинозема произ"водят после первого анодного эффекта.2, Способ по и. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что окись бора загружают из расчета содержания ее вэлектролите 5-20 вес.3.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Нерубащенко В.В. и др. Получение алюминия, легированного бором."Цветная металлургия", 19762. Авторское свидетельство СССР1 Г 678088, кл. С 25 С 3/06, 1977.Составитель В. БадовскийРедактор И. Ковальчук Техрев А. Бабинец Корректор Г,ОгарЗаказ 768/36 Тираж 687 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий11305 Москва Ж-Я Раушская наб. д. 1/Филиал ППП "Патент", г, Ужгород. ул. Проектная,