Анод электролизера для получения алюминия из расплавленных электролитов

 

ОП ИС Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сеюъ Советским

Социалистических

Республик

<о708999

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 240574(2I) 2043450/22-02 (23) Приоритет — (82) 250573 (3!) 7522/73 (33) ШвейцариЯ (Ы) М. Кл.

С 25 С 3/12

Государствеииый комитет

СССР но делам изобретений и открыти и (53) УДК 669,721, .724(088.8), Опубликовано 050180- Бюллетень № 1

Дата опубликования описания 0501-80 (72) Авторы изобретения

Иностранец

Ханспетер Альдер (Швейцария) Иностранная йиома Швейцарище Алюминиум АГ (Швейцария) Pl) Заявитель (54) АНОД ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЯ

ИЗ РАСПЛАВЛЕННЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов, в частности к получению алюминия электролизом иаспл анленных солей.

Известен анод электролизера для получения алюминия иэ расплавленных электролитов, рабочие поверхности которого выполнены из оксикерамического материала. Окисная керамика содержит 80-99% SnO> (1), Недостаток анода заключается в его значительной коррозии и загрязнении алюминия материалом анода.

Это обусловлено взаимодействием Sn02 с алюминием, который находится в электролите в ниде суспензии, Особенно сильно проявляется коррозия в трехфазной зоне между анодом, электролитом и газовой атмосферой.

Цель изобретения заключается в повышении срока службы анода и стойкости прот в агрессивной среды.

Поставленная цель достигается тем, что на расположенную в трехфаэной зоне часть анода нанесен защитный слой из токонепроводящего и стойкого к расплаву электролита материала, выбранного из группы, содержащей спеченную окись алюминия, окись магния, застывший электролит и тугоплавкие нитриды.

В качестве основных материалов для

5 изготовления анода используют SnO, Fe<0 „, Ре504, СгОЭ, Со О, 1,10 или

ЕпО, главным образом 80-99,7% БпО

Окись олова имеет следующие преимущества: незначительная чувствительность к термоудару; очень малая растворимость в криолите (0,08% при 1000 С).

Для улучшения спекаемости, плотности и проводимости Яп02 используют добавки иэ окислов следующих металлов (5 в отдельности или в комбинации: е Си Мп МЬ Zn„ Co Сг N, Sb, Cd, Zr, Та, N1, Са, Ва, В1, Зп.

Анод из SnO, n r eHH расплан криолита без токовой нагрузки, вэаимодейстнует с алюминием, находящимся в криолите в виде суспенэии, по реакции:

ЗзпО 2 + 4А1 — 38п + 2А1кО

У анода, находящегося под на:рузкой, износ происходит значительно быстрее, особенно в трехфазной зоне, т, е, в.области перехода от электролита к газовой атмосфере электролизера, Для снижения коррозии анода предложено наносить на поверхность анода

708999 в трехфазной зоне защитное кольцо из токонепроводящего и стойкого к расплаву электролита материала, Это кольцо может быть получено двух видов: боковые поверхности анода экраняруются частично покрытием из спечен ного глинозема, окиси магния или из гугоплавких нитридов, например нитри. да бора; образованием корки из застывшего электролита за счет локального охлаждения анода„

1О

На. чертежах изображены различные варианты исполнения анодов, согласно изобретению „и оборудованные ими электролизеры; На фиг. 1 изображен окиснокерамический анод с полностью 15 экранированной боковой поверхностью; на фиг. 2: — анод с частично экранированной при помощи застывшего электролита боковой поверхностью; на фиг„

3 - анод с полностью экранироваíHBI- QQ мя при помощи корки боковыми стенками, "на фяг. 4 - анод полностью погруженный в электролит с экранированным токоподводом; на фиг, 5 — горизонтальная анодная пластина с изготоьленными отдельно окиснокерамяче"кими анодными блоками; на фиг. б — сечение

А-А фяг, 5; на фиг. 7 — электролизер с горизонтальным анодомр нэ. фиг, 8 электролязер с несколькими анодами; на фиг, 9 — электролизер с некоторым числом поочередно расположенных анодов и катодов.

Анод 1 состоит в основном из легированной окиси олова я находится вконтакте хотя бы частячно с электролитом, Токоподвод 2 выполнен из металла или другого проводящего ток материала„ например карбида, нитрида или борядаа Защитный слой 3 анода 1 выполнен из плохо проводящего мате- 0 риала, стойкого по отношению к расплаву электролита „

На фиг„3 защитный слой 3 цилиндрического анода 1 выполнен в виде кольца из Al 05 или MgD, который .предварительно цементируется или распыляется. Защитный слой 3 полностью покрывает боковую поверхность анода 1, который частично погру>кен в расплав электролита, Однако не обяза- go тельно, чтобы защитный слой 3 покрывал всю боковую поверхность анода 1, но он должен экранировать анод B области трехфазной зоны.

На фиг. 2 защитный слой 3 образован из застывшего электролита„ причем этот слой при благоприятных условиях может достигать достаточной толщины. Образованию корки электролита может способствовать подача охлаждающего агента по каналу 4 в токоподводе6О

2, Встроенный распределитель тока 5 уменьшает внутреннее сопротивление анода 1 и способствует более равно- мерному распределению тока по наружной поверхности анода, 65

На фяг, 3 защитный слой 3 также образован из застывшего электролита, Канал 4 для подвода охлаждающего агента имеет такую форму, что могут охлаждаться также боковые стенки распределителя тока " Анод 1 находится в контакте с электролитом по всей его нижней поверхности.

На фиг, 4 анод 1 полностью погрукен в расплав электролита. Токопод,зод 2 и верхняя поверхность анода покрыты защитным слоем 3, На фиг, 5 и б изображена горизонтальная анодная пластина. Отдельные аноды 1 из окиснокера <ического материала уложены в пластину и находятся в контакте с пластиной токораспределителя 5. равномерно распределенные каналы 6 в пластике позволяют осуществлять отвод анодного газа.

На фиг, 7 изобрах<ен электролизер с горизонтальным анодом l с канала<МН б и 7 для отвоца анодного газа и подачи А1 О . Боковая поверхность анода 1 и токоподвод покрыты защитным слоем 3„ который препятствует коррози-л на границе трех фаз. Для устр=-нения коррозии в каналах 6 и 7 в нижней их части предусмотрены вставки 8 и 9 из того же материала, что и защитное кольцо. Слой 10 жидкого алюминия собирается. на ;атоде 11, выполненном из угля, графята яли из электропроводящегo стойкого к распла-ву карбида, нятря,ца яля борида. Катод снабжен токоподводом 12а Электролизер закрывается крышкой 13, На фиг, 8 изображен электролизер с несколькими анодами, Обозначения те же, что на фяг. 1-7.

На фиг. 9 язобрам<е . злектролизер с некоторым числом поочередно расположенных анодов 1 и катодов 11 ° Токоподводы 2 и 12 в области границы трех фаз экранированы защитными слоями 3, Остальные обозначения те >ке что на фяг, 1-8, Формула изобретения

Анод электролизера для получения алюминия из расплавленных электролитов, рабочие поверхности которого выполнены из оксякерамяческогс материала, отличающийся тем, что, с целью повышения срока службы я стойкости против агрессивной среды, на располо>кенную в трехфазной зоне часть анода нанесен защитный слой из токонепроводящего и стойкого к расплаву электролита материала, выбранного из группы, содерм<ащей спеченную окись алюминия, окись магния, застывший электролит я тугоплавкяе нятридЬ3 а

Источники информации, принятые во внимание пря экспертизе

1. Патент Ывейцаряи У 520779, кл, С 22 с 3/02. 197?

В

I О89Й

Фиг. Я

Составитель В, Бадовский

Редактор 0 ° Иванова Texpeg З.Фанта . Корректор Т.Скворцова

Тираж 698 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1l3035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Эакаэ 8530/56

Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул, Проектная, 4