Способ электролиза расплавленных солей с кислородсодержащими добавками с использованием инертного анода



Способ электролиза расплавленных солей с кислородсодержащими добавками с использованием инертного анода
Способ электролиза расплавленных солей с кислородсодержащими добавками с использованием инертного анода
Способ электролиза расплавленных солей с кислородсодержащими добавками с использованием инертного анода
Способ электролиза расплавленных солей с кислородсодержащими добавками с использованием инертного анода
Способ электролиза расплавленных солей с кислородсодержащими добавками с использованием инертного анода
Способ электролиза расплавленных солей с кислородсодержащими добавками с использованием инертного анода
Способ электролиза расплавленных солей с кислородсодержащими добавками с использованием инертного анода

 


Владельцы патента RU 2457286:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к способам получения металлов, в частности алюминия, или сплавов электролизом расплавленных солей с кислородсодержащими добавками с использованием металлического и оксидно-металлического керметного инертного анода. В способе в процессе электролиза измеряют потенциал анода при различной плотности тока, определяют скорость выделения на аноде кислорода, по этим данным рассчитывают значения скорости окисления анода, ее зависимость от плотности тока или потенциала и ведут электролиз при плотности тока или потенциале, обеспечивающих наименьшую скорость окисления анода. Обеспечивается снижение скорости электрохимических процессов окисления анода-окисления металла или сплава и растворения анода. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 3 табл.

 

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к способам получения металлов (в частности алюминия) или сплавов электролизом расплавленных солей с кислородсодержащими добавками с использованием металлического и оксидно-металлического (керметного) инертного анода.

Металлы, сплавы и керметы могут применяться в качестве кислородвыделяющих инертных анодов для электролитического получения редких, редкоземельных, щелочных и щелочноземельных, а также легких металлов и свинца во фторидных, фторидно-хлоридных или хлоридных расплавах с кислородсодержащими добавками. В настоящее время алюминий получают из фторидного расплава с добавками глинозема с применением углеродных анодов, которые расходуются в процессе электролиза. Инертные аноды позволят отказаться от трудоемкой операции замены углеродных анодов и значительно повысят технологичность производства. Одним из главных преимуществ новой технологии получения алюминия является снижение выбросов парниковых газов и фторуглеродов. При этом термин «инертный анод» считается условным, т.к. высокая скорость коррозии предлагаемых анодных материалов является основной причиной, препятствующей их промышленному использованию. Ниже приведены причины высокой скорости коррозии известных анодных материалов.

При электролизе на металлическом и керметном инертном аноде протекают следующие электрохимические процессы окисления:

1. Окисление металла (сплава) с образованием оксида, окисление низшего оксида до высшего;

2. Разряд кислородсодержащих анионов из расплава с образованием газообразного кислорода, покинувшего зону реакции;

3. Окисление металла и оксида анода с образованием соответствующего фторида (электрохимическое растворение). Процесс возможен при низкой концентрации кислородсодержащих компонентов в расплаве.

Также в ходе электролиза происходит химическое (без участия тока) растворение материала анода в электролите, однако его скорость незначительна. В таблице 1 представлены основные процессы окисления и растворения оксидно-металлического анода в ходе электролиза и условия их протекания. Все эти процессы, за исключением разряда кислорода (п.2), приводят к уменьшению ресурса инертного анода. Следует отметить, что окисление металла (сплава) (п.1) приводит к износу анода, и от скорости этого процесса зависит его ресурс. Происходят растрескивание и отслоение толстого слоя оксида от металлической основы, а также снижается электропроводность. Процесс электрохимического растворения (п.3) приводит к растворению анода в электролите и является причиной так называемой катастрофической коррозии (скорость растворения >15 см/год). Таким образом, при электролитическом получении металлов, в частности алюминия, с использованием оксидно-металлического анода, часть тока расходуется на процесс разряда кислорода за счет окисления кислородсодержащих анионов из расплава, а другая часть - на процесс электрохимического окисления материала подложки с образованием оксида на поверхности анода либо с растворением в виде фторидов. Из вышесказанного следует, что для увеличения ресурса анода электролиз целесообразно вести в условиях, обеспечивающих наименьшую скорость вышеназванных процессов окисления анода. Для этого необходимо знание параметров, протекающих на инертном аноде, электрохимических процессов.

Известен способ определения скорости окисления металлического инертного анода (A.P.Khramov, V.A.Kovrov, N.I.Shurov and Yu. P Zaikov, Elektrokhimiya, 2010, vol.46, no.6, 700-706 [Russ. J. Electrochem. (Engl. Transl.), vol.46, no.6, 659-664]) [1]. Варианты способа включают определение убыли геометрических размеров неокислившейся части металлического анода либо убыли ее массы после откалывания оксидной корки с образца после длительного электролиза. Данным способом можно определить среднюю скорость окисления анода за время эксперимента после его окончания. Чтобы установить зависимость скорости окисления от плотности тока или потенциала, проводят несколько экспериментов при заданных плотности тока или потенциале с новым образцом анода того же состава. Недостатком способа является большая трудоемкость и низкая оперативность из-за необходимости проводить серию длительных экспериментов.

Известен способ определения скорости окисления металлического инертного анода (Filatov A. Yu., Antipov Е.V., Borzenko М.I. et al., Fizikokhimiya Poverkhnosti i Zashchita Materialov, 2008, Vol.44, No.6, pp.664-668 [Protection of Metals (Engl. Transl.), 2008, Vol.44, No.6, pp.627-631) [2]. Скорость окисления находят с помощью поляризационной зависимости (E-i кривая): в токовых единицах она равна плотности тока в точке начала второй волны, соответствующей разряду кислорода. Известный способ [2] не позволяет установить зависимость скорости окисления от плотности тока или от потенциала во всем интервале плотности тока при потенциалах выше потенциала начала выделения кислорода.

Известен способ электролиза оксидно-фторидного расплава с инертным анодом из сплава (Yang J., Hryn J. N. and Krumdick G.K., Light Metals 2006, 421-424) [3]. Электролиз проводят в герметичной печи, которую продувают известным количеством аргона. В ходе эксперимента определяют содержание кислорода в потоке газа, полученного соединением аргона и кислорода, образованного на аноде в ходе электролиза. К недостаткам способа относится необходимость применения газа-носителя (аргон).

Таким образом, описанные выше известные способы позволяют определить: среднюю скорость окисления металлического анода при заданной плотности тока или потенциале после завершения эксперимента и удаления слоя оксида с анода [1], скорость окисления при плотности тока или потенциале начала волны выделения кислорода [2] и скорость потока кислорода при любой плотности тока или потенциале анода в области выделения кислорода непосредственно в ходе электролиза [3]. Однако из уровня техники не является известным определение скорости окисления оксидно-металлического анода при заданной плотности тока или потенциале в ходе электролиза и установление зависимости скорости окисления от плотности тока или потенциала с целью определения плотности тока, или потенциала анода как условий электролиза, обеспечивающих снижение скорости окисления анода.

Задача настоящего изобретения заключается в увеличении ресурса металлического или оксидно-металлического инертного анода, используемого при электролизе расплавленных солей с кислородсодержащими добавками.

Для решения поставленной задачи предложен способ электролиза расплавленных солей с кислородсодержащими добавками, в котором измеряют потенциал инертного анода при различной плотности тока в процессе электролиза, определяют скорость выделения на аноде потока кислорода, по этим данным рассчитывают значения скорости окисления анода, ее зависимость от плотности тока или потенциала, а электролиз ведут при плотности тока или потенциале, обеспечивающих наименьшую скорость окисления анода.

Сущность заявленного изобретения заключается в следующем. Скорость окисления анода зависит от плотности тока или потенциала и изменяется в ходе электролиза. Если экспериментально определить зависимость доли плотности тока, расходуемой на окисление анода (скорости окисления) от плотности тока или потенциала, то электролиз целесообразно вести в условиях, обеспечивающих наименьшую скорость окисления оксидно-металлического анода (процессы окисления 1, 3, стр.1). Другими словами, задача увеличения ресурса инертного анода сводится к определению зависимости доли плотности тока, расходуемой на окисление анода (скорости окисления анода) от суммарной плотности тока или потенциала.

Для решения этой задачи сделаем предположение, что на аноде не протекают другие реакции с образованием кислорода, кроме указанных. Тогда скоростью окисления материала подложки можно считать суммарную плотность тока за вычетом скорости разряда кислорода в токовых единицах. Это возможно в случае достаточно высокой концентрации кислородсодержащих компонентов в расплаве. В противном случае пойдет электрохимическое растворение оксида анода, которое также протекает с образованием газообразного кислорода (процесс окисления 3, стр.1), в этом случае будет разрушаться слой оксида, препятствовавший дальнейшему окислению металла и, в конечном итоге, значительная доля тока будет расходоваться на окисление металла, переходящего в расплав в виде фторида.

При условии, что весь ток расходуется на электрохимическую реакцию (1):

можно рассчитать скорость потока кислорода, выделяющегося на аноде при электролизе расплава:

где - скорость потока кислорода (л/с); Vм - объем 1 моль газа (л/моль) для Т=25°C и p=740 мм рт.ст.; n - число электронов, участвующих в реакции (1); F - постоянная Фарадея (Кл/моль); I - сила тока (A).

Доля плотности тока, идущая на разряд кислорода (, А/см2), может быть рассчитана по значению скорости потока кислорода:

где - скорость потока кислорода (мл/мин); - площадь анода (см2). При этом скорость окисления оксидно-металлического анода в токовых единицах определяется как разность между текущей плотностью тока i и скоростью разряда кислорода в единицах плотности тока , А/см2:

Из формулы (4) следует, что плотность тока, соответствующая наименьшей разнице между ней (плотностью тока i) и скоростью разряда кислорода в единицах плотности тока , обеспечивает наименьшую скорость окисления анода.

Таким образом, новый технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в снижении скорости электрохимических процессов окисления анода (окисление металла (сплава) и растворения анода).

При этом заявленный способ дополнительно характеризуется тем, что выделяющийся на аноде кислород собирают с помощью газонепроницаемого экрана, изолирующего пространство вокруг анода при частичном погружении нижней части экрана и анода в расплав. Этот прием позволяет собрать весь газ, выделяющийся при электролизе, не препятствуя массообмену с объемом ячейки.

Заявленный способ иллюстрируется следующими таблицами и рисунками. В табл.1 показаны основные процессы окисления оксидно-металлического анода при электролизе, в табл.2 приведены максимальные отклонения экспериментальных значений скорости потока кислорода от значений аппроксимирующей линейной функции, в табл.3 - параметры электролиза с анодом Cu-Fe-Ni и результаты эксперимента длительностью 30 ч.

На фиг.1 приведена схема электрода с инертным анодом для измерения скорости потока газа, образующегося при электролизе, где изображен патрубок 1 для отвода газа из-под экрана; алундовая трубка 2 диаметром 40 мм, толщиной стенки 3,5 мм, анод 3, токоподвод 4 к аноду (нихром); резиновая пробка 5; алундовая трубка 6 диаметром 8 мм.

На фиг.2 - скорость потока кислорода, выделяющегося на инертном аноде из Pt (площадь 2,0 см2) и его потенциал при электролизе расплава NaF(12,0)-KF(36,8)-AlF3(51,2) мас.%; Т=800°C при различной плотности тока: - скорость потока кислорода (мл/мин), точки - экспериментальные значения; - скорость потока кислорода, расчет по (2), мл/мин; E - потенциал Pt анода, B; i - суммарная плотность тока, А/см2.

На фиг.3 - стационарные вольтамперные кривые неокисленного анода Cu-Fe-Ni в расплаве NaF(12,0)-KF(36,8)-AlF3(51,2); Т=800°C. Точки i - суммарная плотность тока, экспериментальные значения. Точки и iOX - расчет по выражениям (3) и (4) соответственно.

На фиг.4 - стационарные вольтамперные кривые анода Cu-Fe-Ni в расплаве NaF(12,0)-KF(36,8)-AlF3(51,2); Т=800°C. Точки i1 и i2 - суммарная плотность тока, анод исходный и после электролиза 30 ч при плотности тока 0,6 А/см2 соответственно, экспериментальные значения. Точки и - скорость окисления анода исходного и после электролиза 30 ч при i=0,6 А/см2 (расчет по (4)).

Электролиз проводили в лабораторных условиях в открытой трехэлектродной ячейке. В качестве материала контейнера для расплава использовали алунд. Катодом служил расплавленный алюминий на дне контейнера. Токоподвод к катоду выполнили в виде вольфрамового стержня в алундовой трубке. Анодом служил образец сплава или кермета. Потенциал анода измеряли относительно алюминиевого электрода сравнения, состоящего из пористого алундового чехла, заполненного расплавленным алюминием. Потенциалосъемником к нему служила алюминиевая проволока. Для сбора газа, выделяющегося при электролизе, пространство вокруг анода было изолировано газонепроницаемым экраном. Нижнюю часть трубки 2 вместе с анодом 3 погружали в расплав, а сверху трубу закрывали резиновой пробкой 5. Конструкция электрода позволяла собрать все пузырьки газа внутри экрана и при этом не препятствовала массообмену с объемом ячейки. Поляризацию анода без омического падения напряжения в электролите измеряли с помощью импульсно-гальваностатической установки.

Скорость потока кислорода, связанную с разницей давлений на входе и выходе капилляра, определяли по разнице уровней жидкости в U-образной трубке, подключенной к входу и к выходу капилляра. Для изменения предела измерения реометра в работе применяли несколько капилляров различной длины. Зависимость между расходом газа и разницей уровней жидкости в реометре устанавливали экспериментально для каждого капилляра, продувая через него известное количество кислорода за известное время. Экспериментальные точки такой зависимости аппроксимировали линейной функцией с помощью метода наименьших квадратов и определяли величину максимального отклонения экспериментальных значений от значений аппроксимирующей функции (см. табл.2).

Анод с экраном погружали в расплавленный электролит на глубину 2-3 см. При этом площадь погруженной части анода составляла от 3 до 4 см2. Далее пространство внутри экрана и шланги для подачи газа заполняли кислородом. При измерении скорости потока кислорода для каждого интервала плотности тока подбирали соответствующий капилляр. Целью таких манипуляций было поддержание приблизительно постоянного уровня электролита внутри анодного экрана. Если гидродинамическое сопротивление капилляра для данного потока оказывалось избыточным, то электролит из-под экрана вытеснялся газом. Об этом свидетельствовало существенное увеличение потенциала анода и его осцилляции.

Например, электролиз с анодами из Pt и сплава Cu-Fe-Ni вели во фторидном расплаве NaF(12,0)-KF(36,8)-AlF3(51,2) мас.% с добавлением 5 мас.% глинозема при температуре 800°C в гальваностатическом режиме. На аноде выделялся кислород, на катоде - алюминий. Во время эксперимента регистрировали потенциал анода и показания реометра при каждом значении плотности тока.

На фиг.2 представлена временная зависимость потенциала (E) Pt анода (площадь 2,0 см2), скорости потока кислорода, определенной с помощью реометра и скорости потока кислорода, рассчитанной в соответствии с реакцией (1) по выражению (2) в интервале плотности тока (i) 0,025-3,0 А/см2 с шагом 0,25 А/см2. Рассчитанные значения скорости потока газа совпали с экспериментальными в пределах погрешности измерения (табл.2). Для каждой плотности тока стационарное значение устанавливалось в течение 10÷15 мин, а потенциал Pt анода оставался постоянным. Кроме того, проводили качественный и количественный анализ газа, полученного на Pt-аноде при электролизе, с помощью масс-спектрометра. Эти эксперименты показали, что анод из Pt в данных условиях не окисляется и весь ток расходуется на разряд кислорода. В экспериментах с Pt анодом рабочей площадью 2,0 А/см2 было установлено, что минимальная плотность тока и соответствующая ей скорость потока кислорода, измеряемая реометром, составили 0,03 А и 0,1 мл/мин соответственно. При необходимости точность метода определения скорости потока газа может быть увеличена за счет увеличения рабочей площади анода.

В ходе электролиза с анодами из металлов (кроме Pt), сплавов и керметов часть тока расходовалась на окисление материала анода. На фиг.3 показаны стационарная вольтамперная кривая для исходного анода Cu-Fe-Ni, а также значения плотности тока, идущего на разряд кислорода, , и скорость окисления анода в токовых единицах, iOX, рассчитанные для каждого значения текущей плотности тока по формулам (3) и (4) соответственно. Видно, что в исследованном интервале потенциалов выделения кислорода 2,3-2,8 B имеется минимум скорости окисления анода (iOX=0,015 A/см2). Ему соответствуют значения плотности тока 0,6-1,0 A/см2 и потенциалов 2,48-2,57 В.

Аноды данного состава испытывали при электролизе в течение 30 часов при плотности тока 0,2; 0,6 и 1,2 А/см2, что соответствует по данным фиг.3 различной скорости окисления исходного анода 0,180; 0,015 и 0,028 А/см2 соответственно. Вольтамперные кривые для исходного анода Cu-Fe-Ni и после электролиза при плотности тока 0,6 А/см2 в течение 30 ч приведены на фиг.4. Наблюдается снижение скорости окисления анода после электролиза во всем интервале потенциалов. Для такого образца минимум скорости окисления сплава находился в интервале плотности тока 0,4-1,0 А/см2 (2,44-2,55 В). Вероятно, это связано с формированием на образце оксидного слоя, создающего заметный барьер для процесса дальнейшего окисления.

Скорость окисления также определяли прямым методом по убыли неокисленного анодного сплава после электролиза:

где VOX - скорость окисления сплава анода, см/год; D0 - диаметр исходного образца сплава, мм; Dτ - диаметр неокисленной части сплава после электролиза (после удаления слоя оксида), мм; τЭЛ - длительность электролиза, ч. Дополнительно рассчитывали скорость растворения анода. Толщину оксида на поверхности образцов оценивали по микрофотографиям шлифов. Параметры электролиза с анодом Cu-Fe-Ni и результаты эксперимента длительностью 30 ч приведены в табл.3. Как и следовало ожидать, наблюдается корреляция между значениями скорости окисления анода, рассчитанными на основе данных скорости потока кислорода, А/см2 (3) и (4) и рассчитанными по убыли неокисленного сплава анодов, см/год (5).

Наименьшую скорость окисления в ходе электролиза показал анод, испытанный при плотности тока 0,6 А/см2. Это подтверждается расчетами на основе данных скорости потока кислорода (3) и (4) и расчетами по убыли неокисленного сплава анодов (5). Анод, испытанный при i=0,2 А/см2, сохранил более высокую скорость окисления в ходе эксперимента. На таком аноде образовался рыхлый слой оксида, который не защищал сплав от дальнейшего окисления. При плотности тока 1,2 А/см2 анод показал максимальную скорость окисления среди испытанных образцов. На нем образовался еще более толстый и рыхлый слой оксида с островковыми включениями фторидов FeF2, NiF2. Вероятно, при данной плотности тока скорость доставки кислородсодержащих анионов в расплаве к поверхности анода лимитировала процессы разряда кислорода и образования оксидов на аноде. В условиях недостатка кислорода металлические компоненты анода окислялись с образованием фторидов, хорошо растворяющихся во фторидном расплаве.

Таким образом, при электролизе алюминия во фторидном расплаве с добавками глинозема была измерена скорость потока кислорода, выделяющегося на металлическом аноде при различной плотности тока; затем по этим данным были рассчитаны значения скорости окисления анода и установлена зависимость скорости окисления от плотности тока; а в ходе электролизных испытаний при плотности тока, выбранной по этой зависимости и соответствующей наименьшей рассчитанной таким способом скорости окисления анода, наблюдали уменьшение скорости его окисления и растворения в расплаве и соответственно увеличение ресурса.

Как видно из приведенного выше примера, предлагаемый способ позволяет определить скорость окисления инертного анода и ее зависимость от плотности тока или потенциала оперативно в ходе одного эксперимента без разрушения анода. Предлагаемый способ не требует использования газа-носителя. При выборе условий, обеспечивающих наименьшие скорость окисления и растворения металлического анода, в качестве параметра электролиза можно использовать не только плотность тока, но и потенциал анода. В этом случае электролиз проводят в потенциостатическом режиме.

В ходе электролиза расплавленных солей с кислородсодержащими добавками на инертном аноде из металла (сплава) происходит образование оксида, поэтому при использовании в предлагаемом способе оксидно-металлических (керметных) анодов также наблюдается увеличение их ресурса. В качестве электролита могут применяться и другие расплавы солей с кислородсодержащими добавками, при электролизе которых на аноде выделяется кислород, например хлоридные или фторидно-хлоридные.

1. Способ электролиза расплавленных солей с кислородсодержащими добавками с использованием инертного анода, характеризующийся тем, что в процессе электролиза измеряют потенциал инертного анода при различной плотности тока, определяют скорость выделения на аноде кислорода и скорость окисления анода, а электролиз ведут при плотности тока и потенциале, обеспечивающих наименьшую скорость окисления анода.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выделяющийся на аноде кислород собирают с помощью газонепроницаемого экрана, при этом нижнюю часть анода и экрана погружают в расплавленный электролит.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области цветной металлургии, к электролитическому получению алюминия. .

Изобретение относится к конструкции мощного алюминиевого электролизера на 400 кА. .

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к электролитическому получению алюминия, и предназначено для сжигания анодных газов в горелочных устройствах электролизеров с самообжигающимся анодом.

Изобретение относится к способу электролитического производства алюминия из глиноземсодержащего фторидного расплава. .

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для получения металлов электролизом расплавленных электролитов с инертными анодами, в частности для электролитического производства алюминия из глиноземсодержащего фторидного расплава в электролизере с анодом, состоящим из оксидного проводящего керамического материала на основе диоксида олова, имеющего структуру типа рутила.

Изобретение относится к устройству и способу выливки расплавленного металла из-под слоя расплавленного электролита, менее плотного, чем металл. .

Изобретение относится к соединителю для механического и электрического соединения анода с анодной рамой электролизера для производства алюминия методом огневого электролиза.

Изобретение относится к электролитическому получению алюминия, в частности к способу переработки солевого шлака, образующегося при отключении электролизера для производства алюминия в ремонт.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому производству алюминия. .

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению алюминия электролизом расплава, и может быть использовано для определения криолитового отношения (КО) (мольного отношения NaF/AlF3) рентгенофлуоресцентным методом в электролитах электролизеров производства алюминия с добавками кальция и магния.

Изобретение относится к способу определения концентрации глинозема в криолит-глиноземном расплаве при электролитическом производстве алюминия

Изобретение относится к способу создания смачиваемого покрытия углеродной подины алюминиевого электролизера

Изобретение относится к электролизеру в серии электролизеров для получения алюминия и составному токоотводящему катодному стержню электролизера. Электролизер содержит кожух и огнеупорную футеровку, образующие рабочую полость для размещения высокотемпературных расплавов криолита и алюминия, электропроводящий катод из множества катодных блоков, образующих основание рабочей полости, анод, подвешенный внутри электролизера и находящийся в контакте с высокотемпературными расплавами в рабочей полости, токоотводящий стержень, помещенный внутри пазов, выполненных в катодном блоке катода, непосредственно не контактирующий с расплавами в рабочей полости, и размещенную снаружи кожуха электрическую ошиновку. Токоотводящий стержень содержит электрически соединенный с ошиновкой первый проводник, наружная поверхность которого электрически контактирует с катодным блоком, и второй проводник с меньшим электрическим сопротивлением, чем у первого проводника, механически или химически связанный с наружной поверхностью первого проводника в канале или в пазу, выполненном в наружной поверхности этого проводника, и образующий часть одной наружной поверхности первого проводника. Обеспечивается увеличение срока службы катодных блоков. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к способу защиты смачиваемого покрытия на основе диборида титана катодных блоков алюминиевого электролизера от окисления при обжиге и пуске. Способ включает нанесение на смачиваемое покрытие защитного слоя, сохраняющего защитные свойства во всем интервале температур обжига электролизера с температурой плавления выше максимальной температуры обжига и растворяющегося при взаимодействии с криолит-глиноземным расплавом электролита Na3AlF6·Al2O3. В качестве защитного слоя используют слой на основе водного щелочного раствора силикатов натрия Na2O(SiO2)n или калия K2O(SiO2) и термически стойкого компонента или слой на основе водного щелочного раствора силикатов натрия Na2O(SiO2)n или калия K2O(SiO2). Защитный слой применяют в следующих пропорциях от 30 до 100% (Na2O(SiO2)n или калия K2O(SiO2)) и от 30% до 70% термически стойкого компонента. В водный щелочной раствор добавляют в качестве термически стойкого компонента углеродную пыль или глинозем Al2O3. Изобретение обеспечивает повышение защитных свойств смачиваемого покрытия за счет повышенной стойкости защитного слоя в локальных участках перегрева подины при обжиге алюминиевого электролизера. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к композиции для материала смачиваемого покрытия катода алюминиевого электролизера для производства алюминия из криолит-глиноземных расплавов. В составе порошковой композиции для материала смачиваемого покрытия катода алюминиевого электролизера, содержащей функциональный компонент диборид титана, связующее и инертный наполнитель, связующее содержит одновременно два вида связующих - неорганическое, а именно насыщенный кислый раствор трихлорида алюминия, и органическое, а именно полимер с высоким коксовым числом. Обеспечивается улучшение характеристик формования порошковой композиции, увеличение механической прочности и электропроводности материала, синтезированного из нее, улучшение качества, служебных свойств конечного смачиваемого материала катодного покрытия, что способствует увеличению его срока службы и повышению технико-экономических показателей электролизера.

Изобретение относится к системе и способу для выливки расплавленного алюминия из электролизера для получения алюминия. Система содержит контейнер, имеющий корпус, приспособленный для помещения в него расплавленного алюминия, и желоб, имеющий участок-основание, соединенный с корпусом контейнера, участок-наконечник, соприкасающийся с расплавом в электролизере, и канал, соединяющий участок-основание с участком-наконечником, для прохождения расплава в корпус контейнера, причем расплав в электролизере содержит расплавленный алюминий и электролит, и электрический источник, соединенный с электролизером и выполненный с возможностью подачи вспомогательного тока на желоб для создания вспомогательного электромагнитного поля по меньшей мере вблизи участка-наконечника желоба, обеспечивающего по меньшей мере частичное увеличение потока расплавленного алюминия в желоб при поступлении вспомогательного тока на желоб, находящийся в жидкостном сообщении с расплавом в электролизере. Раскрыт также способ выливки алюминия из электролизера. Обеспечивается облегчение удаления расплава из электролизера. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 2 ил.

РЕФЕРАТ Изобретение относится к устройству для сбора твердых отходов и шлама из ванны электролизера для получения алюминия. Устройство содержит ковш для сбора корки, предназначенный для чистки анодных отверстий, подвижную вертикальную стойку, приводимую в движение первым приводом, раму, закрепленную на подвижной вертикальной стойке, и шарнирный черпак, при этом первый привод выполнен в виде гидроцилиндра, питаемого гидравлическим контуром, выполненным таким образом, что при приведении в движение черпака посредством второго привода давление масла в камере штока удерживается, по существу, постоянным, для удерживания нагрузки, соответствующей весу устройства для сбора, уменьшенной на заданную величину, предпочтительно, меньше 1000 даН, обычно от 200 до 600 даН. Предпочтительно, участок контура, питающий камеру штока, снабжен регулятором давления. Раскрыты также сервисный модуль и сервисное устройство для электролизера для получения алюминия. Обеспечивается возможность сбора отходов, выскабливая днище ванны без повреждения последней. 4 н. и 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к способу обжига подины алюминиевого электролизера с обожженными анодами. Способ включает нагрев подины, выполненной из катодных блоков с катодными блюмсами, электропроводным материалом, размещение на нем обожженных анодов, соединение анододержателей установленных обожженных анодов с анодными шинами анодной ошиновки электролизера, пропускание электрического тока через электропроводный материал и регулирование токовой нагрузки обожженных анодов. В качестве электропроводного материала используют насыпной графитовый материал с фракцией не более 2 мм, размещенный в виде рядов усеченной пирамиды расположенных в проекции ниппелей по всей длине обожженного анода, при этом высоту каждого ряда устанавливают 10 мм до 100 мм в обратно пропорциональной зависимости от силы пропускаемого тока, составляющего от 500 кА до 100 кА, а соединение всех анододержателей установленных обожженных анодов с анодными шинами анодной ошиновки электролизера осуществляют посредством гибких элементов. Обеспечивается повышение срока службы электролизера. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электролизерам для получения алюминия с верхним подводом тока, в частности к устройству отвода газов из-под подошвы самообжигающегося анода. В устройстве отвода газов из-под подошвы самообжигающегося анода в систему организованного газоотсоса в виде труб, запеченных в тело анода по его продольной или поперечной осям в один или несколько рядов, трубы для отвода газов расположены но всей высоте анода, при этом в зоне жидкой анодной массы высота труб составляет 0,25÷0,3 от общей высоты труб, в зоне полукокса трубы выполнены перфорированными, и их высота составляет 0,5÷0,6 от общей высоты труб, а в нижней части в зоне сформированного анода трубы снабжены газопроводящими пробками, высота которых составляет 0,2÷0,25 от общей высоты трубы. При этом газопроводящие пробки выполнены из подштыревой анодной массы с содержанием связующего - каменноугольного пека 35-40% масс. Обеспечивается уменьшение толщины газосодержащего слоя электролита, сокращение потребления электролизером электроэнергии и увеличение выхода металла по току. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к получению алюминия электролизом глинозема в расплаве фтористых солей и может быть использовано при технологическом контроле состава электролита методом количественного рентгенофазового анализа (РФА) калийсодержащего электролита с добавками кальция либо кальция и магния. Способ подготовки образцов для количественного РФА заключается в том, что отобранные из ванн закристаллизованные пробы подвергаются процедуре допирования с последующей термической обработкой. Для этого навеску перемолотого образца перемешивают с навеской фторида натрия для перевода состава пробы в область высокого КО, например, взятой в соотношении 1:2 к массе образца. Смесь помещают в печь, нагретую до необходимой температуры 650-750°C, и выдерживают в ней в течение 20-40 минут для растворения фторида натрия в образце и перекристаллизации образца с желаемым фазовым составом при последующем охлаждении на воздухе. Далее допированный образец помещают в печь, нагретую до температуры 420-450°C, и выдерживают в ней в течение 15-30 минут. После этого допированный образец извлекают из печи, охлаждают на воздухе и проводят анализ состава любым из методов количественного РФА и, учитывая количество внесенного NaF, рассчитывают состав исходной пробы. Применение допирования отобранных проб с дополнительной термической обработкой позволяет получить образцы с равновесным фазовым составом с известными кристаллическими фазами и с хорошей окристаллизацией фаз в пробе, что является необходимым при применении методов количественного РФА. 2 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.
Наверх