Способ электролитическогополучения алюминия

ОП ИСАНИЕизовретениЯ ф Союз Советских Социалистических Республик(23) ПриоритетОпубликовано 2305Дата опубликования о 2820924/22 С 25 С 3/ сударствеииыи ком СССР по делам изобретете 81, Бюллетень Мо писания 230581 УДК 669.713.7(54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКО 1 ОАЛЮМИНИЯ ЕНИ 0 Изобретение относится к электролитическому получению алюминия.Известен способ автоматического регулирования работы алюминиевого электролизера путем поддерживания в заданных пределах падения напряжения на ванне, которое автоматически корректируется в зависимости от температуры ванны 1).1Однако этот способ не учитывает технологическое состояние электролизера, и корректировка рабочего напряжения происходит только по температуре электролита без учета его науглероживания, наличия неровностей на по дошве анода, появления осадков,на по- дине, снижения уровня металла.Известен также способ регулирования процесса электролиза путем поиска и стабилизации (с помощью переме Мения анода) температуры электролита, йри которой наиболее высока произвоцительность электролизера 2).Однако этот способ также неучитывает технологическое состояние элект ролизера, вследствие чего оптимальное значение температуры электролита йрихдЬится постоянно искать, так как каждому технологическому состоянию электролизера соответствует свой диа пазон оптимальных температур, и неизвестно, когда и как он изменился. Таким образом, при наличии нарушений в технологическом состоянии электролизера вывод его на оптимальный режим этим способом невозможен, а стабилизация процесса по заданной температуре снижает среднюю производительность электролизера.Наиболее близким к предлагаемому является способ электролитического получения алюминия путем уменьшения междуполюсного расстояния на 2-20 при температуре электролита - 950- 965 фС и наЛичии на подошве анода неровностейне контактирующих с катодом, который предусматривает предупреждение развития горячего хода эа счет своевременной ликвидации неровностей подошвы анода 3).Однако технологическое состояние электролизера учитывается не полностью. Предупреждение науглероживания электролита достигается только путем ликвидации неровностей на подошве анода и снижением температуры электролита, что является недостаточныл.Цель изобретения - повышение технико-экономических показателей электролиза иулучшение условий трудд.831870 Мпп Среднеесодержаниеуглерода вэлектролите Отклонение между- полюсногорасстояния от его мак симальногорабочего значенияЬ 2 Число Р Отклоппнениемежду- полюсСреднеесодержаниеуглерода вэлектролитеС,римеча- ние Числоопераций по снятию угольной пены и1/эл-р,мц Примечание операций поснятиюугольной пены п1/зл-р,мц ного расстояния от его мак симального рабочего значения аВе Междуполюсное расстояниена 6-12ниже максимальноного 1 27-30 0,15 Междуполюсноерасстояниениже максимальногона 12-30 2 9-11 0,4 3 9-112 27-30 0,1 0,3 4 7-8 3 25-28 0,084 24-28 0,1 0,4 5 7-8 б 6-7 0,5 0,5 5 6 5 23-25 6 18-20 7 16-18 8 17-19 3-4333 0,10,070,080,07 Среднее1 5-6 0,450,12 5-;64 Междуполюсноерасстояние на 26 нижемаксимального 2 5-6 0,11 0,08 0,12 9 15-17 0,.08 3 3-4 3-;4 10 14-16 1,1 12-13 0,09 4 3-4 23 0,09 Р 3-4 6 2-3 Среднее 0,11 0,09 3. 3 3-4 Среднее 0,09 3-. 4 10-12 0 б Указаиная цель достигается тем, что при .температуре электролита ниже 960-965 С междуполюсное расстояние уменьшают на 2-6 или на 12-30 от его максимального рабочего значения, а при температуре выше 965-970 С увеличивают в том же диапазоне.При работе электролизера существует диапазон междуполюсных расстояний на 6-12 ниже максимального рабочего значения, в котором науглероженйость электролита увеличивается. Это объясняетая тем, что с одной стороны уменьшение междуполюсного расстояния повышает неравномерность токовой и термической нагрузки на подошве анода и увеличивает скорость цир куляции электролита в междуполюсном зазоре, что приводит к увеличению осыпаемости ачода, С другой стороны уменьшение междуполюсного расстояния создает более благоприятные условия 20 для отрыва мелких пузырьков газа от подошвы анода в электролит,. повышая их содержание в размытой части газо- жидкостного слоя, что способствует флотации угольных частиц пузырьками газа к поверхности электролита, где происходит выгорание образовавшейся угольной пены. Наложение этих двух явлений (осыпаемости и фильтруемости угольных чаСтиц), противоположный характер их зависимости от величины междуполюсного расстояния обуславливают наличие определенного диапазона междуполюсных расстояний, в котором содержание угольных частиц, плавающих в электролите (науглероженность электролита) увеличивается,уменьшая междуполюсное расстояние при температуре электролита ниже 960-965 С для ликвидации неровностей подошвы анода, или увеличивая его с целью ликвидации горячего хода (вида .зажатиеф и др.) или конусов на подошве анода, необходимо миновать этот диапазон, иначе увеличится науглероженность электролита. Данные по выбору на электролизерах промышленного типа диапазона междуполюсных расстояний, в котором обеспечивается снижение науглероженности электролита и сокращение трудозатрат по снятию угольной пены,показаны в таблице.831870 Из таблицы видно,что при регулировании процесса путем изменения между- полюсного расстояния в диапазоне на 2-6 или на 12-30 ниже максимального рабочего значения, содержание углерода в электролите меньше в 4-5 раз, а число операций по снятию угольной пены - в 1,6 раза, чем при регулировании в диапазоне междуполюсных расстояний на 6-12ниже максимального рабочего значения.10Таким образом, регулирование процесса по температуре электролита в диапазоне междуполюсных расстояний на 2-6 или 12-30 ниже максимального рабочего значения позволяет улучшить условия труда (за счет сокращения частоты одной из наиболее трудоемких операций при обслуживании электролизера - снятия угольной пены) и повышает технико-экономические показатели процесса, так как снижение 20 содержания углерода в электролите на 0,3 повышает электроводность электролита примерно на 15, сокращает тем самым расход электроэнергии, уменьшает вероятность зажатия электролизера на угольной пене и предупреждает .карбидообразование.Способ осуществляется следующим образом.При температуре электролита 960- 965 С и ниже для ускорения ликвидации неровностей подошвы анода в зависимости от их глубины междуполюсное расстояние уменьшают на 2-6 или 12- 30 ниже максимального рабочего значения, опуская анод, и работают в этом режиме до исчезновения неровностей, после чего анод возвращают в первоначальное положение.При температуре электролита выше 965-970 С для ликвидации горячего 4 О хода (вида зажатие и др) междуполюсное расстояние увеличивают в том же диапазоне, поднимая анод, и работают в этом режиме, пока температура электролита не снизится менее 45 965 С, После этого анод также возвращают в первоначальное положение.Во избежание повышения науглероженности электролита в обоих случаях (снижения междуполюсного расстояния или его увеличения) в диапазоне значений на 6-12 ниже максимального не работают. 25 55 13 ч 10 мин - осадки уменьшаются,измеренная температура электролита964 С, содержание углерода- 0,08.13 ч,20 мин - анод опускают на0,9 см. бО Для электролизеров с верхним токоподводом, работающих на электролите с криолитовым отношением 2,7-2,8 и содержанием добавок МдР( 4-5,СаР 2-3, максимальное рабочее значение междуполюсного расстояния составляет 5,8 см. П р и м е р 1, Электролизер В 35.8 ч - на подошве анода обнаружены нйзначйтельные неровности. Измеуенная температура электролита 963 С, 65 содержание углерода в электролите0,08,8 ч 20 мин - опускают анод на0,2 см (междуполюсное расстояние на4 ниже максимального).23 ч 30 мин - неровности анодаисчезают, измеренная температура элек.тролита 960 С, содержание углерода0,07.23 ч 40 мин - анод поднимают на0,2 см.П р и м е р 2. Электролизер Р 358 ч - на подошве анода обнаруженысущественные неровности, Измереннаятемпература электролита 964 С, соодержание углерода 0,1.8 ч 25 мин - опускают анод на0,9 см (междуполюсное расстояние на17 ниже максимального) .17 ч 50 мин - неровности анодаисчезают. Измеренная температура элек-,тролита 958 С, содержание углерода0,06.П р и м е р 3. Электролизер В 58работает на междуполюсном расстоянии4,5 см (на 15 ниже максимальногозначения).8 ч - измеренная температура электролита 968 С. Содержание углерода0,11. На подине обнаружены незначительные осадки. На электролизере началось развитие горячего хода, Дляснижения температуры электролитаувеличивают междуполюсное расстояниена 0,2 см.8 ч 10 мин в , п.днимают анод на0,2 см. Междуполюсное расстояние на13 ниже максимального.22 ч 20 мин - осадки исчезлиИзмеренная температура 963 С, содержаоние углерода 0,09.22 ч 30 мин - анод опускают на0,2 см.П р и м е р 4. Электролизер 9 59из-за неровностей на подошве анодаработает при междуполюсном расстоянии 4,5 см.8 ч - на подине электролизераобнаружены значительные осадкиИзмеренная температура электролита972 С, содержание углерода 0,15 .Электролизер работает в режиме горячего хода. Для его ликвидации увеличивают междуполюсное расстояниене менее, чем на 0,9 см.8 ч 20 мин - поднимают анод на0,9 см. Междуполюсное расстояние на2 ниже максимального. П р и м е р 5. Электролиэер М 36работает при междуполюсном расстоянии5,3 см,8 ч, " на подошве анода обнаруженынезначительные неровности. Измеренная831870 формула изобретения Составитель Н Лоробова. Редактор Н.Егорова Техред А. БабинЕд: КорректорС.ШекмарЗаказ 3142/25 Тираж 704 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д,4/5 филиал ППП фПатентф, г.ужгород, ул,Проектная, 4 температура электролита 963"С, содержание углерода в электролите 0,08.,8 ч .20 мин - опускают анод на 0,5 см (междуполюсное расстояние на 9 ниже максимального).20 ч 15 мин - неровности анода исчезают, но содержанйе углерода возрас. тает до 0,3 , а измеренная температура составляет 968 фС, так как увеличивается электросопротивление элект" ролита.П р и м е р 6. Электролизер Р 73 работает на междуполюсном расстоянии 4,3 см (на 19 ниже максимальногозначения) .8 ч. - измеренная температура электролита 968 С, содержание углерода 0,14 . На подошве обнаружены не-. значительные осадки. для снижения температуры электролита увеличивают междуполюсное расстояние.8 ч 15 мин - подняли анод не на0,3, а на 0,5 см (междуполюсное расстояние на 5 нижек максимального)22 ч 40 мин -. содержание, Углерода в электролите возрастает до 0,4. из-за увеличения сопротивления элек.тролитаоИзмеренная температура 970 С, горячий ход электролизера получил дальнейшее развитие. Необходима операция по снятию угольной пены. Способ электролитического получения алюминия в электролизересугольным анодом, включаюший изменение междуполюсного расстояния до температуры электролита, о т л и ч а -ю ш и й с я тем, что, с целью повышения технико-экономических показателей процесса и улучшения условийтруда, при температуре электролитаниже 960-965 С межполюсное расстояо15 ние уменьшают на 2-6или 12-30 отего максимального значения, а притемпературе выше 965-970 С увеличивают в тех же диапазонах. 20 Источники информации, принятые во вцимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР Р 96846, кл. С 25 С 3/20, 1950. д , 2. Авторское свидетельство СССР. Р 337428, кл, С.25 С 3/20, 1970. 3. Авторское свидетельство СССР Р 549511, кл. С 25 С 3/06, 1975.