Способ получения алюминия и электролизер для получения алюминия

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 25 С 3/О НЫЙ НОМИТЕТ СССРОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ УДАРСТ ДЕЛАМ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 2-02 повьжения введе хлор ше(57) 1,.электролтемператхлоридач а ю щ ОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛ ЗЕР ДЛЯ ПОЛУЧЕ пособ получени ЮМИНИЯ И НИЯ АЛЮМИНИЯалюминия асплавов при концентрации с.Х, о т л ио, с целью 50 Си 5-40 м зом хлуре 67 юмини йся м, ч(21) 3386199/ (22) 14,01,82 (46) 23.05.88 (1) Институт кого научного (72) Л.Е,Ивано И,Г.Розанов, А и В,А.Калашник (53) 669.713.7 (56) Авторское Р 487162, кл.Авторское с В 119681, кл. Бюл. У 19электрохимии Уральс-,центра АН СССРвский, Г.Ф.Казанцев,,Г.Сычев, В.Н.Некрасовов2(088.8)свидетельство СССРС 25 С 3/06, 1974.видетельство СССРС 25 С 7/00, 1958,(19)ЯО(1 97543 дпения производительности и снирасхода электроэнергии, переднием хлорида алюминия расплавидов выдерживают в электролизере при температуре электролиза 3-5 мин, а электролиз ведут при анодной плотности тока 2-20 А/см и катодной плотности тока 0,8-3,0 А/см.2. Электролизер для получения алюминия, содержащий кессонированный металлический корпус с днищем, плоские аноды и катоды и крышку, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повыния производительности и снижения расхода электроэнергии, аноды и катоды выполнены с вертикальными глухими полостями, заполненными легкоплавким металлом, нижний край катодов расположен на расстоянии 0,3-1,0 их толщины от днища, а аноды - на расстоянии 1,8-3,0 их толщины от днища.Изобретение относится к электролитическому получению алюминия, к способу получения алюминия электролизомхлоридов и к конструкции электролизера,Цель изобретения - повышение производительности и снижение расходаэлектроэнергии.На фиг.1 изображен электролизер, 10продольный разрез на фиг,2 - то же,поперечный разрез.Электролизер содержит кессонированный водоохлаждаемый металлическийкорпус 1 с водоохлаждаемой крышкой 2. 15В боковых стенках корпуса 1 выполненыэлектроизолированные отверстия 3 длявведения токоподводов 4 к графитовымэлектродам - анодам 5 и катодам 6.Аноды 5 и катоды 6 выполнены плоскими с глухими полостями 7, заполненными легкоплавким металлом, например,алюминием.Нижний край анодов 5 расположен нарасстоянии 1,8-3,0 толщины анода 5 от 25подины, а катода 6 - на расстоянии0,3-1,0 толщины катода 6 от подины.Электролизер работает следующимобразом.В электролизер заливают расплав 30хлоридов, например хлоридов натрияи калия при их молярном отношении(2-3);1 и выдерживают его при темпеоратуре электролиза 670-750 С в течение 3-5 мин, В это время на водоохлаждаемых стенках корпуса 1 образуется гарнисаж, выполняющий функции футеровки.Затем в расплав загружают хлоридалюминия в количестве 5-40 мас.7 отмассы расплава. Через аноды 5 и катоды 6 пропускают постоянный ток санодной плотностью 2-20 А/см и катодной плотностью 0,8-3 А/см.При электролизена катоде 6 обра 45зуется алюминий, а на аноде 5 - хлор.Алюминий скапливается на подине, ахлор удаляется из электролизера. черезотверстие в крышке 2. Хлорид алюминиянепрерывно подают в электролизер дляподдерживания концентрации 5-40 мас,Е,50а алюминий периодически скачивают,например, с помощью вакуумного ковша.1Скапливающийся на подине электролизера металл постепенно закрываетнижнюю часть катодов 6, образуя единый катод с развитой поверхностью,превышающий в 3-12 раза площадь анодов 5,Вертикальные глухие полости 7 способствуют снижению омического сопротивления электродов, что позволяет поддерживать повышенные плотности тока без выделения дополнительного тепла. Это позволяет снизить расход электроэнергии и повысить производительность.П р и м е р 1. Крупнолабораторный водоохлаждаемый электролизер гарни- сажного типа, открытый сверху, представляет собой прямоугольный корпус с внутренними размерами 160 х 120 х х 150 мм.В электролизер устанавливают катод 6, площадь погружения которого в электролит составляет 167 см, и анод 5, погруженная площадь которого 420 см . Электроды применяют плоские, толщиной 1,5 см с полостями 7 диаметром 5-6 мм и на глубину 50 мм ниже уровня электролита, но не доходящего до нижнего среза электрода. Электролит имеет следующий состав, мас.Е: ИаС 1 80, ИаГ 11, А 1 У 9, к которому добавляют до 153 хлорида алюминия. П р и м е р 2. Электролизер, описанный в примере 1, отличается только тем, что электроды не имеют полостей 7.П р и м е р 3. Электролизер, описанный в примере 1, отличающийся тем, что имеет площади погруженных электродов 84,5 см, не имеющих полостей. Электролит состоит из ИаС 1:КС 1 в молекулярном соотношении 2:1. Концентрация хлорида алюминия поддерживалась в пределах 5,1-5,3 мас.Ж.П р и м е р 4, Электролизер, описанный в примере 1, отличается только тем, что имеет площади погруженного анода 5, равные 42,5 см, катода 6 - 84,5 см, электроды изготовлены из плоских графитовых пластин толщиной 1,5 см с двумя полостями 7 в каждом диаметром 6-8 мм и не доходящие до нижней плоскости электродов. Полости 7 заполнены алюминием. Электролит состоит из ИаС 1:КС 1 в молекулярном соотношении 2:1, концентрацию хлорида алюминия поддерживают в пределах 5,1 - 5,6 мас./.П р и м е р ы 5 и 6. Электролизер, описанный в примере 4, отличающийся тем, что имеет электролит, в котором содержание хлорида алюминия поддерживают в пределах 6-7 мас,7.Производительность Получено Рассто- Выход яние от по то Катод- Аноднаяная плотРасстояние от Пример Времявыасход лектоэнер- метал кур края ка тода до подины, доли толщины краяанода доподиныдолитолщины плот- ность держки,минэлектролизера объемом 1 м, кг/сут ла за 1 ч, г ии,Вт ч тока, А/см ность тока, А/см кг 1,5 77 25,4 44,2 21,2 1,5 57 55,7 40,0 19,2 20 70 533 243 .459 0,5 80 13,01 53,9 90,0 0,5 60 27,3 101,6 169,7 0 3 90 13 3 76 9 214 1,0 0,4 10 1,0 0,4 1,0 2 2,73 3 1,25 5 1,2 2,0 1,25 2,38 1,8 2,5 5,95 11,9 3,0 3 3,0 5 3,0 2 3,0 86 14,23 33,5 93,2 1,0 2,5 20 50 26,86 75,3 174 1,0 2,5 36 П р и м е ч а н и е. В примере 1 используют известный электролизер, а в примерах 3-8 - предлагаемый. з13975434П р и м е р ы 7 и 8. Электролизер, показателей с показателями других описанный в примере 4, отличающийся способов произведен сравнительный тем, что имеет площади погруженного расчет производительности электролианода 5 12,5-13 см и катода 84 см, зера с внутренними размерами 1000 х в электродах есть полости 7, запол- х 1000 х 1000 мм.ненные жидким алюминием, а содержание Результаты проведения испытаний по хлорида алюминия в электролизе под". примерам 1-8 приведены в таблице.держивают в пределах 10-25 мас,7. Как видно из таблицы, проведениеПоскольку в исследованиях исполь способа с предлагаемыми режимами (призуют крупнолабораторный электролизер меры 4, 6 и 7) позволяют одновременно и время его работы от 8-10 ч до не- повысить производительность и снизить скольких суток, то для сравнения его расход электроэнергии.1397543 Составитель А.Лютиковфактор Н,Бобкова Техред А. Кравчук Корректор И.Эрдейи Заказ 2571/29ВН 113 Проектная,твенно-полиграфическое предприятие, г, Ужгоро о Тираж 621 Государственног елам изобретений осква, Ж, РаушПодписнокомитета СССРоткрытийкая наб д, 4/5