Способ получения алюминиевых сплавов в электролизере

(19) (11) ЕН ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕ ивиоиивидвпиств(54) ( ВЫХ С 9 Бюп, У ин, АП фандеев,енев, Б.Б. Быва и Т.К, федо,А. Ка ладник следоваитут алюмродной пр я научно-и оектный инс евой и элек ельство СССР6, 1961,лавов.24-27. ких ОСУДАРСТВЕННЬЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТФ(я) С 25 С 3/36, 3/08 57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛКИИНИЕПЛАВОВ В ЭЛЕКТРОЛИЗЕРЕ, включающий введение .в злектролизер тугоплавких соединений легирующих компонентов, отличающийся тем, что, с целью уменьшения расхода злек троэнергии и защиты боковых угольных блоков в начальный период работы электролизера, на угольные блоки наносят слой материала, выбранного из группы, содержащей форстерит, бадделеит или бакор толщиной равной 0,25 1,0 толщины бокового угольного блокаИзобретение относится к цветной металлургии, в частности к получению алюмициевьх сплавов, и может быть использовано в алюминиевых электролизерах любого типа, 5В настоящее время одним из важных вопросов является введение в электролизер легирующих компонентов для получечня алюминиевых сплавов.Известен способ получения сплавов О ца основе алюминия, согласно которому введение легирующих компонентов осуществляется за счет использования расходуемых штырей, выполненных из сплавов алюминия с другими металлами,15 например медью, марганцем, или из легирующих металлов 1 11.Однако кроме того, что материалы, применяемые в качестве расходуемых штырей, имеют высокую стоимость, при осуществлении этого способа снижаются технико-экономг 1 ческие показа 20 тели процесса электролиза в послепусковой период работы электролизера,снижается также выход по току и поэнергии, уменьшается срок службыэлектролизера,Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ по лучения алюминиевых сплавов в электролизере, включающий введение в эЛектролизер тугоплавких соединений легирующих компонентов, например окислов, Добавки вводят на открытую поверхность электролита через "окно", пробиваемое в корне 1 2.Однако известный способ дорог и трудоемок. При его осуществлении в электролизер должны вводиться дорого-щ стоящие, технически чистые окислы или металлы, Снижаются также технико-экономические показатели в начальный период работы электролизера до образования гарнисажа. 45Цель изобретения - уменьшение расхода электроэнергии и защита боковых угольных блоков в начальный период работы электролизера,Поставленная цель достигается Ю тем, что согласно способу получения алюминиевых сплавов в электролизере, включающему введение в электролизер тугоплавких соединений легирующих компонентов, на угольные блоки нано сят слой материала, выбранного из группы, содержащей форстерит, бадделеит или бакор, толщиной, равной О,5-1,0 толщины бокового угольногоб,ка.11 окрытие, выпилненцие ц; Фирстерита, бадделеита ил бакора, вля.ется источником необходимых легирующих;ибавик, Так, например, составбакора, 7: lг)230; А 1203 до 65.Состав бадделента, 7.: 7,Ю, 96,1;Б.О, 0,7; СаО 0,2; А 1 О 0,2;Ге,О 0,4, Состав форстерита(2 МдО Вз.О,),7.; МдО 50-60; В.0 25-35,Предлагаемый способ позволяетувеличить выход по току вследствиеуменьшения потерь тока за счет дополнительной электроизОляции угольныхблоков алюминиевых электролизеров.Кроме того, покрытие блоков указанными материалами увеличивает теплоизоляцию, что приводит к уменьшениютепловьх потерь при поддержании нормального теплового режима и позволяетснизить напряжение в начальный период работы электролизера, в результате чего увеличивается выход поэнергии.Предлагаемые материалы выполняютроль временной защиты угольных блоков от воздействия криолито-глиноземного расплава до момента образованияпостоянного гарнисажа.Толщина слоя указанных материаловравна 0,25-1,0 толщины бокового угольного блока, что соответствует 50 мм -200 мм, определяется скоростью растворения их в криолито-глиноземныхи алюминиевых расплавах и позволяетполучить необходимый объем легирующихкомпонентов для производства алюминиевых сплавов, Снижение толщины покрытия менее 50 мм приводит к тому,что материал быстро растворяется, а. увеличение толщины свыше 200 мм при, водит к осложнению технологическогопроцесса, так как уменьшается расстояние борт - анод и происходит чрезмерное усиление теплоизоляции боковых стенок электролизера,Способ опробован в лабораторииВАМИ в электролизере на силу тока25 А при следующих условиях: плотностьтока 2,5 А/см; температура электролита 990 С; криолитовое отношение3,0, Определяют скорость растворениябакора, форстерита (образцы с размерами 40 х 15 х 15 мм) и бадделеита (образцы с диаметром 40 мм и высотойь12 мм), которая составляет для бакора 2 мм/сут, для форстерита1 .)10/1 5, 5,Ь 6,9 40 9 50 9,5 1 ОО . 1 О,6 Форс тервт 2 Ь 56 Ы,г 250 15,6 12 29,2 23 50 6 Ь 59,6 О,9 960 о,9 1,9 Ь 6 2,6 1992 2 ОО 290 90 мм/сут, скгрость растворения б,щделеита составляет более 100 мм/сут.Проведенньн расчеты показывают, что при растворении бакора в электролитической ячейке в зависимости от 5 количества расплавленного металла нвремени проведения опыта получаетсясплав с содержанием циркония 0,62,27 В том случае, когда испытьвают образцы из форстерита, получают 10сплавы на основе алюминия с содержанием магния 13 - 347. и с содержанием кремния 6 - 142. Аналогичные расчеты, проведенные 15 для промышленного электролизера типа СБМ с защитным покрытием, выполненным из бакора, показывают, что в зависимости от метода обжига и пуска, когда количество расплавлен б ного алюминия может колебаться от 500 до 5000 кг в течение первых суток и далее до образования настылей получается сплав с содержанием циркония от 0,5 до 57. Соответственно 95 применение форстерита на серийных электролизерах позволяет получать алюминиевые сплавы с содержанием магния до 117 и кремния до 77., так как при большем содержании магния происходит снижение температуры плавления и начинает образовываться настыль, которая препятствует дальнейшему рястярению материала,Бадделеит отличается высокой скоростью растворения в криолито-глиноземных расплавам и поэтому при нсполь.зовании этого матернала, как источника получения лигатур на основе алюминия в промышленных ваннах, приобжиге на металле, когда в электролизере в течение первых суток послепуска находится 5 т металла, заодин час работы возможно получитьсплав с содержанием циркония 1,13,При наличии 500 кг алюминия в электролизере, когда агрегат обжигаетсяпламенным нагревом и пуск производится на электролите, за час эксплуатации получают лигатуру с содержаниемциркония до 107.П р и м е р, Па электролизереЛОЗ ВАЗИ мощностью 6 кА была смонтирована боковая угольная футеровкатолщиной 200 мм с защитным покрыт 12 ем из форстерита, бадделеита и бакора толщиной 40 - 250 мм (0,2 - 1,25толщины боковой футеровки). По окончании обжига в электролизер заливают0,2 т алюминия.Результаты исследования поведени 1футеровки угольных блоков с покрытием в процессе работы электролиэера приведены в таблице.Заказ 3285/24 Тираж 637 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж Раушская наб. д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Из полученных результатов следует, что слой материала толщиной 50 200 мм (0,25-1,0 толщины баковой футеровки) является достаточным для защиты угольных блоков, позволя ет вводить легирующие компоненты и стабильно вести технологический процесс аз пониженном рабочем напряжении засчет исключения утечек тока через бортовув футеровкуэлектролизера,Увеличение толщины покрытия боль- ше 200 мм нецелесообразно, так какФ нарушает, конструктивные особенностиэлектролнзера (уменьшается расстояние борт"анод), что делает невозможным качественное проведение технологических операций по обслуживаниюагрегата. Кроме того, чрезмерноеувеличение теплоизоляции боковыхстенок также нежелательно. Экономический эффект от использования изобретения составит около 52 тыс, руб на цех электролизера.