Способ получения алюминиевых сплавов в электролизере

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ В ЭЛЕКТРОЛИЗЕРЕ, включающий введение в электролизер тугоплавких соединений легирующих компонентов , отличающийся тем, что, с целью уменьшения расхода электроэнергии и защиты боковых угольных блоков в начальный период работы электролизера, на угольные блоки наносят слой материала, выб1 анного иэ группы, содержащей форстерит, баддблеит или бакор толщиной равной 0,251 ,0 толщины бокового угольного блока. сл

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСПУЬЛИН

А (19) (11) 4(я) С 25 С 3/36, 3/08

ГОСУДАРСТВЕННЬЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbtTl4A

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИЯ н автюаномм свидИв ьСтВи (21) 3486786/22-02 (22) 02.09.82 (46) 23.05.85. Бюл. ¹ 19 (72) В.В. Славин, А.П. Фандеев, А.E. Баженов, Б.А. Каменев, Б.Б. Быков, Л.А. Безукладникова и Т.К. федорова (7!) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт алюминиевой, магниевой и электродной промышленности (53) 669.714.72(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

¹ 201663 кл. С 25 С 3/36, 1961.

2. Технология легких сплавов.

Бюл. ВИЛСа, 1976, № 2, с. 24-27. (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛКИИНИЕВЫХ СПЛАВОВ В ЭЛЕКТРОЛИЗЕРЕ, включающий введение .в электролизер тугоплавких соединений легирующих компонентов, отличающийся тем, что, с целью уменьшения расхода электроэнергии 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 0,251,0 толщины бокового угольного блока.

1157071

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к получению алюминиевых сплавов, и может быть использовано в алюминиевых электролизерах любого типа. 5

В настоящее время одним из важных вопросов является введение в электролизер легирующих компонентов для получения алюминиевых сплавов.

Известен способ получения сплавов на основе алюминия, согласно которому введение легирующих компонентов осуществляется за счет использования расходуемых штырей, выполненных из сплавов алюминия с другими металлами,1э например медью, марганцем, или из легирующих металлов f1).

Однако кроме того, что материалы, применяемые в качестве расходуемых штырей, имеют высокую стоимость, при осуществлении этого способа снижаются технико-экономг1ческие показа20 тели процесса электролиза в послепусковой период работы электролизера, снижается также выход по току и по энергии, уменьшается срок службы электролизера.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ по- 30 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 f2).

Однако известный способ дорог и трудоемок. При его осуществлении в электролизер должны вводиться дорого-40 стоящие, технически чистые окислы или металлы. Снижаются также технико-экономические показатели в начальный период работы электролизера до образования гарнисажа. 45

Цель 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- 55 сят слой материала, выбранного из группы, содержащей форстерит, бадцелеит или бакор, толщиной, равной

О,?5-1,0 толщины бокового угольного блока.

Покрытие, выполненное и-» форстерита, бадделеита нли бакора, является источником необходимых легирующих добавок. Так, например, состав г баораэ 7.: 2г02 г 30; А1, О, до 65.

Состав бадделента, X: 7.гО, 96,1;

Si0, 0,7; СаО 0,2; Л1 О„ 0,2;

Ге,O< 0,4. Состав фоpcтepитa

2МяО ВгОг)17,: Mg0 50-60; В10г 25 35

Предлагаемый способ позволяет увеличить выход по току вследствие уменьшения потерь тока за счет дополнительной электроизОляции угольных блоков алюминиевых электролизеров.

Кроме того, покрытие блоков указанными материалами увеличивает теплоизоляцию, что приводит к уменьшению тепловых потерь при поддержании нормального теплового режима и позволяет снизить напряжение в начальный период работы электролизера, в результате чего увеличивается выход по энергии.

Предлагаемые материалы выполняют роль временной защиты угольных блоков от воздействия криолито-глиноземного расплава до момента образования постоянного гарнисажа.

Толщина слоя указанных материалов равна 0,25-1 0 толщины бокового угольного блока, что соответствует 50 мм—

200 мм, определяется скоростью растворения их в криолито-глиноземных и алюминиевых расплавах и позволяет получить необходимый объем легирующих компонентов 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 технологического процесса, так как уменьшается расстояние борт — анод и происходит черезмерное усиление теплоизоляции боковых стенок электролизера.

Способ опробован в лаборатории

ВАМИ в электролизере на силу тока

25А при следующих условиях: плотность тока 2,5 А/см ; температура электролита 990 С; криолитовое отношение

3,0. Определяют скорость растворения бакора, форстерита (образцы с размерами 40х15х15 мм) и бадделеита (образцы с диаметром 40 мм и высотой ь

12 мм), которая составляет для бако ра 2 мм/сут, для форстерита

1 1 .) 1{) /1

9,1

9,Â

6,9

40 9

90 9,9

1ОО . 1О,6

11

14 62

Форс тервт

2Ь

11,2

290

4О

f$,4 12

29,2 23

100

4Ь

99,4

0,$ 360

О,9

1 т6 ЬЬ4

2,4 1992

20О

290

90 мм/сут, скорость растворения б;2{делеита составляет более 100 мм/сут.

Проведенные расчеты ноказь1вают, что при растворении бакора в электролитической ячейке в зависимости от $ количества расплавленного металла н времени проведения опыта получается сплав с содержанием циркония 0,62,27.. В том случае, когда испытывают образцы из форстерита, получают 10 сплавы на основе алюминия с содержанием магния 13 — 347 и с содержанием кремния 6 — 142.

Аналогичные расчеты, проведенные для промышленного электролизера типа С- 8БМ с защитным покрытием, выполненным из бакора, показывают, что в зависимости от метода обжига и пуска, когда количество расплавлен- 21Ъ 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 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 настыл1,, которая препятствует дальнейшему расти 1рению материала.

Бадделеит отличается высокой скоростью растворения в криолито-глиноземных расплавам и поэтому при использовании этого матер11ала, как источника получения лигатур на основе алюминия в промышленных ваннах, при обжиге на металле, когда в электролизере в течение первых суток после пуска находится 5 т металла, за . один час работы возможно получить сплав с содержанием циркония 1т1Х.

При наличии 500 кг алюминия в электролизере, когда агрегат обжигается пламенным нагревом и пуск производится на электролите, за час эксплуатации получают лигатуру с содержанием циркония до 107..

Пример. 1Га электролизере

ЛОЗ BANN мощностью 6 кА была смонтирована боковая угольная футеровка толщиной 200 мм с защитным покрыт11ем из форстерита, бадделеита и бакора толщиной 40 — 250 мм (0,2 - 1,25 толщины боковой футеровки). По окончании обжига в электролизер заливают

0,2 т алюминия. .Результаты исследования поведени 1 футеровки угольных блоков с покрытием в процессе работы электролиэера приведены в таблице.

1157071

Составитель В. Бадовский Редактор Н. Яцола Техред И.Асталош Корректор Е,Рошко

Заказ 3285/24 Тираж 637 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35 ° 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- S ет вводить легирующие компоненты и стабильно вести технологический процесс аз пониженном рабочем напряжении засчет исключения утечек тока через бортовув футеровку электролизера.

Увеличение толщины покрытия боль-

me 200 мм нецелесообразно, так как

Ф нарушает. конструктивные особенности электролнзера (уменьшается расстояние борт-анод), что делает невозможным качественное проведение технологических операций по обслуживанию агрегата. Кроме того, черезмерное увеличение теплоизоляции боковых стенок также нежелательно.

Экономический эффект от использования изобретения составит около

52 тыс. руб на цех электролизера.