Способ переработки литийсодержащих отходов от производства алюминиевых сплавов и устройство для его осуществления

 

Использование: переработка отходов от производства алюминиевых сплавов, содержащих литий. Сущность: дополнительное извлечение лития из его окисла в сырьевой части устройства 3 и применение дополнительного рафинирования в рафинаторе 4. Перегородка 2. разделяющая устройство на две части 3 и 4, установлена по центру биполярного электрода 7, имеет у подины окна 5, при этом контакт между дополнительным анодным узлом 8 и биполярным электродом 7 и между последним и катодным узлом 9 осуществляется только ионными проводниками (электролитами). Герметичность рафинатора 4 и отсутствие контакта электролита в нем с атмосферой и расплавом сыэьевого отделения 3 позволяют достичь глубокой степени очистки электролита от водорода. 2 с.п. 1 з.п. ф-лы. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕ Т

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 7 »-, "ЖИд

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4901906/02 (22) 11.01,91 (46) 30.10.92. Бюл. М 40 (71) Красноярский институт цветных металлов (72) В.B. Бурнакин, E,А. Панков, В,А, Блинов, П,B. Поляков, M.Ï, Боргояков. A.Ï.

Ьледнов, З.В. Богданова и С.А. Панова (56) Лебедев В.А. и др. Исследование электрохимического извлечения лития из отходов алюминиево-литиевых сплавов. Техн. легк, сплавов. 198?, hh 5. (54) СПОСОБ ПЕ ЕРДБОТКИ ЛИТИЙСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ ОТ ПРОИЗВОДСТВА АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ ЭЛЕКТРОЛИЗОМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

I.. Ж 1772188 А1 (5i)5 С 22 В 7/00, С 25 С 3/Зб (57) Использование: переработка отходов от производства алюминиевых сплавов. содержащих литий. Сущность: дополнительное извлечение лития из его окисла в сырьевой части устройства 3 и применение дополнительного рафинирования в рафинаторе 4.

Перегородка 2. разделяющая устройство на две части 3 и 4, установлена по центру биполярного электрода 7, имеет у подины окна 5, при этом контакт между дополни ельным анодным узлом 8 и биполярным электродом

7 и между последним и катодным узлом 9 осуществляется только ионными проводниками (электролитами). Герметичность рафинатора 4 и отсутствие контакта электролита в нем с атмосферой и расплавом сырьевого отделения 3 позволяют достичь глубокой степени очистки электролита от водорода. 2 с.п. 1 з.п. ф-лы. 1 ил.

Ч 77

1772188

Изобретение относится к металлургии цветных металлов, в частности к переработке отходов при производстве алюминиевых сплавов, содержащих литий.

Целью изобретения является повышение степени извлечения лития и его качества за счет снижения содержания в нем водорода, На чертеже изображен аппарат для осуществления способа, Процесс ведут при температуре 700—

730 С, анодных и катодных плотностях тока для всех электродов-около 0,5 A/ñì, в элек2 тролите из эквимольной смеси солей хлорида и фторида лития, Исходным сырьем является лом, стружка и др, Они загружаются в сырьевое отделение, При начальной поляризации угольных блоков на нем происходит выделение окислов углерода, а на катодной части биполярного электрода из сплава алюминия с литием (3-5 мас.%) разряд ионов лития. Применение сплава необходимо во избежание лишнего расхода электроэнергии. затрачиваемой на ненужный перевод алюминия из биполя в катодный металл.

За счет работы угольных блоков происходит частичная проработка расплава от окиси лития, поступающей с исходным сырьем и частично образующейся за счет гидролиза электролитна. После образования слоя металла на подине сырьевого отделения высотой, обеспечивающей его контакт с токоподводом (5 — 10 см), производят переключение анодного токоподвода на дополнительный электрод и осуществляют полное извлечение лития из металлической фазы исходного сырья при одновременной дозагрузке последнего до заданного уровня (не выше уровня стенок биполя 6), так как процесс ведут до достижения предельного тока по литию, о чем будет свидетельствовать скачок напряжения на ванне (не менее

1 В). После этого производят обратное переключение анодного токоподвода и осуществляют слив оставшегося металла и одновременную проработку электролита.

Если за время выливки полностью очистить расплав от окислов лития не удается (критерий — степень осветления расплава или появление хлора в анодных газах), то продолжают злектролиз с угольными анодами без загрузки сырья, а затем повторяют цикл. В это время в рафинаторе происходит анодное растворение лития без биполя (очистка от более положительных примесей) и катодное восстановление на алюминиевом катоде с образованием лигатуры, Герметичность рафинатора и отсутствие контакта электролита в нем с атмосферой и расплаВоМ сырьевсгс отделения позволяют достичь глубокой степени очистки электролита от водорода в начальный момент работы электролизера и в дальнейшем обеспечивает получение лигатуры высокого качества.

Устройство состоит из футерсванной ванны 1, которая перегородкой 2 разделена на две части — сырьевую 3, куда осуществляется загрузка отходов, и рафинировочную 4.

В ней в нижней части перегородки выполнены окна 5. Вертикальными стенками 6 отделено пространство биполярного электрода 10 с токоподводсм 7 от дополнительнсгс анодным узлом, а сверху он герметично закрыт перекрытием 11, опирающимся на стенки электролизера и опорные стойки 12. В нем выполнен нагреватель 13. В сырьевом отделении сверху введены угольные аноды 14, а

B торцовой стенке выполи:на сливная летка

15.

Устройство для осуществления способа оаботает следующим образом. Нагревателем 1.3 при поднятых блоках 14 и укрытом

25 сырьевом отделении 3 поднимается температура в электролизере до 700 С. Уровень металла в биполярном электроде дол>;;ен быть выше верхнего среза окон 5, а в катодном — ниже стенок 5, Уровень электролита в сырьевом отделении 3 и рафинаторе 4 дслжен быть выше верхнего сре33 стенок 5.

Металл в бипсле выполняет роль гидро"=агаора для соленых расплавов обоих отделений. При дсс ижении заданной температуры спуска.отся аноды 14, чачинаю.г загрузку шихты в пространство между ними и стенками ванны 1 и включается ток.

На электродах протекают электрохимические процессы, Анодный токоподвод 8 необходим для извлечения лития из выплавленного металла отходов. Катодный токоподвод 9 к бипслю необходим для введения в биполярный электрод лития, так как он может черезмерно обедниться по нему вследствие разных величин выходов по току для анодного и катодного процессов. Осуществляется эта операция эпизодически, по мере необходимости (по данным химанализа). Карман 10 служит для заливки свежего алюминия и выборки лигатуры (осуществляется периодически по данным химанализа независимо оТ работы сырьевого отделения) без раггер-метизации рафинатора, Стойки 12 служат опорой для перекрь:тия. После выработки лития из металла производится операция переключения анодногс тсксподвода, а затем слив металла, который ссуществляе ся не до конца (остается слой толщиной 5 — 10 ного узла 8 и катодного узла 9, Рафинатор

15 имеет карман 10, сообщающийся с катсд177 1PB

3. Устройство поп,2. от лича ющеес я тем, что биполярный электрод выполнен в форме трапеции, обращенной основанием вверх, 50

Составитель В.Бурнакин

ТЕхрЕд M.MOðãÅHòàA Корректор Н.Кешеля

Редактор Б,Федотов

Заказ 3816 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

173035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 415

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 см), чго необходимо для лучшего усвоения выплавляемого металла из шихты. так как процесс формирования начального слоя металла вызывает определенные сложности, обусловленные трудное;:;--ю сливан»;: капель и плохим смачиванием алюминием углеграфитовых материалов. Если электролит не удается осветлить за счет электрохимической проработки, то периодически (в зависимости от загустевания электролита) производят о;ерацию выборки шлама при

ОТКЛЮЧЕНИИ ПИгаНИЯ ааННЫ ПОСТОЯННЫМ ro ком. Конечный продукт может содержать

10-20% (мас.) лития, а содер>кание последнего в отрабоганном металле — менее

0,01%. Злектролизер работает практически непрерывно с циклическим выполнением вышеописан II-lx операций.

Преимуществом данного способа является допол питал - нее (на 30--40% извлечение лития из его Окисла, а также получение г игагуры с пониженным содержанием Водорода за счет примен".;÷èë дополнительно о рафинирования. Опыты показывают, что данная технология позволяет снизить его концентрацию с 700-700 дс 1-5 см /100 г

Aèãàòóðû. Преимущество предла-.аемого усТрОйСтяа ЗВК ОЧавтСЯ В СочвтаНИИ В СЕбк зле ггролизера и рафинатора, существует воз.",о>кность извлечения лития из окисла и обеспечивается герметичность рафинатора, что предотвращает образование окиси лития в электролите рафинатора за счет взаимодействия с атмосферой и позволяет вести работу электролизера, практически, в непрерывном режиме (за исключением времени переключения электродов), Выполнение шахты биполярного электрода в форме трапеции, меньшая сторона которой является подиной, способствует лучшему конвективному массообмену между анодным и катодным частями биполярноГо электрода.

Формула изобретения

1. Способ переработки литийсодержащих отходов от производства алюминиевых сплавов электролизом, включающий сушку, загрузку и расплавление отходов в расплаве солей хлорида и фтооида лития, растворение лития из образовавшейся металличег, 10

20 г

45 ской фазы и ål о катодное восстанов ение на л егаллическом алюминии с получением лигBTIðû. отличающийся тем. что, с целью повышения степени извлечения лития и его качесгва за счет снижения содержания l нем водорода в период загрузки и расплавления отходов. осуществляют злектрохимическое извлечение лития на биполярном электроде из алюминиево-литиевого сплава с использованием угольных анодов, а после растворения лития и его катодного восстановления на мегаллическом алюминии отключают угольные аноды, подключают анодный токоподвод к образовавшейся алюминиево-литиевой фазе и извлекают из нее литий с последующим обратным переключением анодного токоподвода к угольным анодам. сливом обедненной по литию металлической фазы, загрузкой отходов и повторением цикла.

2. Устройство для переработки литийсодер>кащих отходОВ От производства алюминиевых сплавов электролизом, содержащее футерованную ванну с карманом и электродные узлы, от л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения степени извлечения лития и его качества за счет снижения содержания в нем водорода, электродные узлы установлены в количестве не менее четырех и выполнены с угольными анодами, введенными сверху, расположенным под ним дополнительным анодом, биполярным электродом с катодным токоподводом и катодным приспособлением. устройство снабжено вертикальной перегородкой, установленной в шахте ванны, разделяющей ее на сырьевую и рафинироаочную части, расположенной по центру биполярного электрода и выполненной с окнами у подины, и перекрытием с расположенным в нем нагревателем и установленным над рафинированной частью, карман выполнен в перекрытии и соединен с катодным приспособлением, à в сырьевой части у подины выполнена сливная летка.