Электролит для производства алюминия

 

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ ЮИДВТВЛЬСнВУ (») 518536-.-Союз Советских

Социаллстических

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 20.12.74 (21) 2QB$638/01 с присоедииением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 25 06.76. Бюллетень %23 (45) Дата опубликования описания 13.08.76 (51) М. Кд.

С 25 СЗ/38

Веударатнеяна)й нннаау

Совета Мииистраа СИР аа делам изабратеннй и отирький (53) УДК 669.723.4 (088.8) С. А. Артеменко, О. П, Берсименко, М. М. Ветюков, А. С. Деркач, А. П. Крымов, О. П. Москаленко, В. К, Никитенко и А. М. Цыплаков (72) Авторы изобретения

Запорожский филиал Днепропетровского ордена Трудового Красного

Знамени металлургического института, Днепровский алюминиевый завод и Всесоюзный научно-исследовательский и проектный инс|ааауг влюааиниевой, магниевой и электродной промышлЪйиости (71) Заявители (54) ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА Р |ПЙИЙНИЯ

Фторид натрия

Фторид алюминия

25 Фторид магния

51,8 — 53,5

27,2 — 33,5

2,0 — 10,0

Хлористый натрий

Глинозем

4,|:м — 9,0

Ф

3,0-5,0

Изобретение относится к электролитическому получению алюминия. сЗ

В настоящее время для получения алюминия электролизом применяют электролит с,криолитовым отношением 2,6 — 2,8 и суммарным содержанием фторидов магния и каИция до ф — 7%.

Известны электролиты с содержанием фтористого кальция или суммарным содержанием фторидов магния и кальция равным 8 — 10%. Одьз|м из основных недостатков таких электролитов является повышенный расход фтористых солей. Это связано как с заметной летучестью указанных электролитов, так и с необходимостью корректировать их состав легколетучим и склонным.к гидролизу фтористым алюминием.

Известен также электролит с криолитовым отношением 2,2 — 3,2, суммапньу| содержанием фторидов магния и кальция 6--9% со следующим содержанием компонентов, %;

Фтористый яа|трий 40,4 — 53,6 о

Фтористый алюминий 29,6-41,4

Сумма фторидов магния и кальция 6,0 — 9,0

Однако известный электролит обладает высокой летучестью, а растворимость глинозема в нем минимальная. Низкая растворимостычтинозема приводит к образованию глиноземных осадков и, как следствие, к повышению температуры электролита.

В итоге растворимость алюминия в электролите будет высокой, несмотря на сравнительно низкую концрнтрацию катионитов натрия, Целью изобретения является уменьшение летучести электролита при одновременном увеличении раствориырсти глинозема и уменьшении растворимости в нем алюминия.

Это достигается тем, что электролит имеет криолитовое отношение 3,21 — 3,8 и суммарное содержание фторида магния и фторида кальция 10 — 16%.

Причем большему криолитовому отношению соот-.. ветствует большее суммарное содержание фторидов

20 магния и кальция при следующем соотношении ком понентов, %:

518536

Фторид кальция

2,0 — 10,0 электролита должна быть меньше. Кроме того, для корректирования криолитового отношения предлагаемого электролита достаточно применять только технический криолит, как вьп1ускаемый сеичас отечественной промышленностью, так и с более высоким криолитовым отношением, вплоть до 2,8 — 3,0.

Глинозем Остальное табл. 1 приведены примерные составы предлагаемого электролита.

Табпи а 1

Фтористый алюминий можно применять s очень редких случаях. Следовательно, потери фтористих солей испарением при их загрузке в ванну будут меньше, чем при использовании только фтористого алюминия. Это обстоятельство вместе с меньшей летучестью электролита должно понизить расход дефицитных фтористых солей.

52,9 . 51,8

31,1 27,2

40 10,0

80 60

4,0 5,0

29,0 28,3

53,5

А1 Рз

MgF2

caF2

А1203

1ча

33,5

8,0

2,0

3,0

2,8

7,31

3,2

8,37

3,6

10,31

2,8

4,90

3,2, 3,6

6,29

8,96

2,8

2,31

2,88

3,2

5,25

3,6

При одновременном повышении криолитового отношения и содержания солевых добавок заметно снижается температура начала кристаллизации элект- 55 ролита, следовательно, понижается температура . электролиза. Активность катионов натрия в электролите при одновременном повышении криолитового отношения и суммарного содержания солевых добавок изменяется мало. Как следует из табл. 1, эта 60 активность уменьшается. Следовательно, уменьшается растворимость алюминия и растет выход по току.

Применение электролита ь конечном итоге приводит к улучшению технико — экономических показателей электролиза. В табл. 3 приведены основные результаты промышленного испытания электролита, по составу практически одинакового с электроли29,2 Так как с увеличением содержания соленых добавок в электролите одновременно увеличивается е и икриолитовое отношение,торастворимостьискорость растворения глинозема будут уменьшаться не так резко, как в прототипе. Из данных табл. 2 видно, что увеличение концентрации фтористого и магния с 4 до 10% при криолитовом отношении численные вещества можно использовать KRK в по2,8 уменьшает скорость растворения глинозема с

-3 -3 бразном, так и в гранулированном или бри- И 7,31 10 до 2,31.10 % в 1 сек, т.е. в 3,2 Раза. ПРи одновременном же увеличении криолитового отноСодержание фтористого алюминия в предлагаешения до 3,6 скорость растворения глинозема снимом электролите колеблется от 27 2 до 33 5% и жается только go 5 25.10 % в 1 сек т е в 1 4 раза составляет в среднем 30,35%, т.е. меньше, чем сред- Следовательно, вероятности образования глиноземнее содержание фтористого алюминия в известном 39 мистых осадков и расстройства технологического электролите (35,5%) . Следовательно, летучесть режима в этом случае меньше

Скорость растворения глинозема в зависимости от состава расплава (965 С, 2% Сар2, 4,4% А1203)

Таблица 2

5}8536

Выход по току,%

43,7О 23,00

0,00 20,60

24,40 26,10

3,78

5,73

4,39

10,12

193

5,71

Таблица 4

Выход по току;% 88,45 86,80

Выход металла, г/квт.ч. 64.,0Q 62,60

Температура оС

965,70 969,40

Расход, кг/т:

38,80

0,00

21,70

3,62

3,50

1,87

5,37

5,84

6,32

12,16 том 1 (см. табл. 1), Из табл 3 видно, что показатели опытных электролизеров лучше, чем контрольных, которые работали на обычном составе электс ролита. На опытных электролизерах по сравнению

Выход металла, г/квт.ч.

Температура,оС

Расход, кг/т: криолита фторида алюминия суммарного фтора

Содержание, %:

Mgr2

Сар2

MRF2+Cak2

В табл. 4 приведены результаты промышленных испытаний еще одного состава преддагаемого электролита.

Из данных табл. 4 следует, что основные техникокриолита фторида алюминия суммарного фтора

Криолитовое отношение

Содержание, %: моорг

CaF2

М Р +Сар

Формула изобретения

Электролит для производства алюминия, содержа щий фторид натрия, фторид алюминия, фторид магс контрольными получен перерасход криолита

20,7 кг/т алюминия и экономия фтористого люминия

20,6 кг/т, что в пересчете на суммарный фтор дает экономию 1,7 кг на 1 т алюминия.

Таблица3

87,74 85,92

63,20 62,20

965,90 966,20 экономические показатели опытных электролизеров выше, чем ксаарольных, а экономия фтористых солей в условном пересчете на суммарный фтор составляет 1,58 кг на 1 т алюминия.

22,40

16,65

23,28

2,84 ния, фторид кальция и глинозем, о т л и ч а юшийся тем, что с целью уменьшения летучести электролита при одновременном увеличении растзо@ римости глинозема и уменьшении растворимости в

518536

51,8 — 53,5

27,2 — 33,5

2,0 — 10,0

Фторид кальция

Глинозем

2,0 — 10,0

Остальное

Составитель К. Усаторре

Техред А. Богдан

Корректор И. Гоксич

Редактор Т. Фадеева

Подписное

Тираж 1067

Заказ 2476/290

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 нем алюминия, электрглит имеет криолитовое отношение 3,21 — 3,8 и суммарное содержание фторида магния и фторида кальция 10 — 16%, причем большему криолитовому отношению соответствует большее суммарное содержайие фторида магния и фторида кальция при следующем соотношении компонентов,%:

Фторид натрия

Фторид алюминия

Фторид магния