Способ получения алюминия электролизом

 

(Е1) Допол Но я .. c. д- у (22) Заивлено 11.10,77 (21) 2534459/22 02 (5l)M. Кл.

С 25 С 3/06 с присоединением заявки 1ча (23) Приоритет

Опубликовано 05.02.80. Еюллетень Ж 5 (53у УДК 669.713.,724. 1 (088.8) Дата опубликования описания 15.02.80

А. С. Чесноков, A. H. Татакин, H. В. Бондаренко и Л. К. Кузнецова (72) Авторы изобретения

Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт алюминиевой, магниевой и электродной промьциленносги (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЯ ЭЛЕКТРОЛИЗОМ

Изобретение относится к электролитическому получению легких металлов, в частности из расплавленных сред.

Известен способ получения алюминия, при котором обогащение электролита хлористым

5 алюминием осуществляют вне электролизера, после чего расплав, содержащий до 57% AICI3, возвращают в электролизер. Обогашение расплава хлористым алюминием предусмотрено отдельно для каждого электролизера, а каждый элек10 тролизер обособлен от других (1).

Недостатком этога способа является сложность е1о аппаратурного оформления, многочисленность устройства для обогащения электролита вне электролизеров, большие материальные

15 потоки и выделение газов в окружающую среду.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сушности и достигаемому результату является способ получения алюминия электролизом расплава хлористых солей, включающий обогащение вне электролизеров расплава хлористым алюминием до содержания его в расплаве 20-40%, затем расплав последовательно пропускают через ряд электролизеров. пока концентрация хлористого алюминия в р".сплаве не понизится да 3 — !0 Ë, после чего расплав вновь обогащают и вновь направляют в следующую группу электролцзеров (21.

Недостатком этого способа являегся то, что электролизеры работают в весьма широких пределах изменения концентрации хлорисroro алюминия (от 20 — 4Fir в электролизерах, расположенных после аппарата обогащения. до 3-10% в электролизерах, расположенных перед апIIBpBToM обогащения) что приводит к значительному сниженин "-ыхоца алюминия IIo оку и увеличению удельного расхода электроэнергии, усиленному гидролизу сырья, цпамообразованию и быстрому разрушешио аноцов в элек ролизсрах, расположенных после вилара а обогащения.

Наличие нескольких аппаратов для обогаьцения значительно усложняет известный способ, образуются значительные грузопотоки, циркулирующие по системе.

Лабораторные исс;юцовация и результаты испытаний полузаводских электролизер в показывают, что выход Ilo 1оку зависит в значигель7I3927

Понижение температуры обогащенного расплаа ва ниже 1эО уве: ичивзет вязкость расплава, что приводит к созданию дополнительного напора при транспортировке расплава. Повышение гемлературы обогащенного расплава выше о

350 приводит к увеличению тепловых потерь при обогащении и транспортировке расплава и к резкому увеличению упругости пара расплава, что приводит к повьпненному образованию возгонов хлористых солей. г1

1 р и м е p l. Поточная линия включает в себя 50 злектролизеров 1. последовательно соединенных транспортными каналами - между собой, аппарат 3 для обогащения расплава хлористым злюминием, транспортный зрубопровод

4 с отводами 5, соединяющими аппарат 3 для обогзщения расплава с каждым электролизером.

И аппарате расплав нзсьпцают хлористым алюминием с такой интенсивностью, чтобы на выходе из аппарата содержйпие хлористого алюминия в раснлзве бъ:ло равно 85 — 95i, а температуру обогащенного расплава поддерживают в о пределах 150 — 170 С. Обогагценный расплав при .температуре 150 — 170 C из аппарата перетекает

5 по трубопроводзм параллельно в каждый электролизер, через которые последовательно пропускают электролит. Путем регулирования скорости циркуляции электролита между электрализерами, а также величины загрузки расплава

З0 в электролизеры концентрацию хлористого алюминия в электролите в каждом электролизере поддерживают и узком интервале 3 — 4г, а температуру электролита в каждом электролизере в пределах 700 — 720 . Из последнего электролизера оборотный расплав возвращают при помощи насоса в аппарат на обогащение, и цикл повторяется. ной степени от концентрации хлористого алюми ния в электролите. Повышение концентрации

AICIq и электролите на 10% приводит к снижению выхода по току на злектролизере на 10—

1 2%.

Цель изобретения — поддержзние .оптимально концентрации хлористого алюминия в каждом электролизере, повышение выхода

На чертеже изображена поточная линия, в которой осуществляется предлагаемый способ.

Сущносгь способа заключается в следующем.

Расплав хлористых солей первоначально обогащают хлористым алюминием до содержания его в расплаве бΠ— 95%, затем обогащенный расплав параллельно поцаюг в электролизеры. через которые последовательно пропускают электролиг, при этом концентрацию AICIз в электролите в каждом электролизере поддерживают в пределах 2,0 — 7,0% и оборотный расплав централизовано подают вновь на обогащение.

Температуру расплава, обогащенного хлористым алюминием, поддерживают в пределах 150 — 350 а температуру электролита, последовательно протекающего через ряд электролизеров, поддерживают в пределах 700 — 760 С.

Регулируя количество загрузки обогащенного расплава в электролизеры и скорость движе ния расплава через электролизеры, поддерживается концентрацич хлористого алюминия в расплаве в каждом электролизере в пределе 2—

7%. ло

Это дает возможность улучшить показатели работы электролизеров, т. е. повысить выход по току и снизить удельный расход энергии, централизовать операцию обогащения, значительно снизить грузопотоки, механизировать и автоматизировать обслуживание электролизеров.

Обогащение расплава хлористых солей хлористым алюминием. ниже 60% приводит к увеличению грузопотоков в поточной линии и резкому повышению температуры, при которой 0 расплав транспортируется по трубопроводам в электролизеры, что значительно затрудняет транспортировку расплава и увеличивает потери тепла при обогащении и транспортлровке расплава по трубопроводам. При обогащении 55 расплава хлористым алюминием выше 95% значительно увеличивается упругость паров хлористого алюминия над расплавом, что приводит к потерям хлористого алюминия с возгонами.

Пример 2. Поточная линия включает 100 злектролизеров, один аппарат для обогащения расплава хлористым алюминием и транспортные средства для доставки обогащенного расплава в электролизеры. В аппарате для обогащения расплав хлористых солей доводят до содержания в нем бΠ— 70% AICI,, при температуре

330 — 350, после чего его пропускают по трубопроводу в каждый пятый электролизер. Электролит пропускают через все последовательно соединенные электролизеры. Из последнего электролизера расплав возвращают при помощи насоса в аппарат на обогащение, и цикл повторяется.

Путем регулирования скорости циркуляции расплава между электролизерами, а также величины загрузки расплава, обогащенного AIClq в злектролизеры поддерживают концентрацию

AiCIq u электролите каждого электролизера в пределах 2 — 6%, а температуру электролита в пре пределах 720--740 С. тел ях электролиза.

Ожидаемое снижение себестоимости алюминия только за счет повышения производительности электролизеров и снижения расхода электроэнергии составит не менее 1О руб/т.

1. Патент Швейцарии N 286928, кл. 77, 1948.

2. Авторское свидетельство СССР К 487162, 25 кл. С 25 С 3/06, 1974 (прототип).

Составитель H. Колобова

Техред Н.Бабурка Корректор М. Ложо

Редактор С. Титова

Заказ 9222/21 Тираж 698 Подписное

Ш4ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и огкрытий

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

Филиал ППП Па1ент", г. Ужгород, ул. Проекпгая, 5

7139 7 6

Пример 3. В аппарате pacwaa хлористых Формула изобретсния солей обогащают хлористым алюминием до содержания его в расплаве 80Л, при этом темпе- Способ получения алюминия злектролизом ратуру обогащенного расплава поддерживают расплава хлористых солей в поточной линии из о при 200 — 220 С, и обогащенный расплав пода- 5 последовательно соединенных злектролизеров, ют по трубопроводу параллельно в каждый вто. включающий обогащение расплава хлористым рой злектролизер. Оборотный расплав пропус- алюминием, вне злектролизеров, о т л и ч а юкают последовательно через все злектролизеры щийс я тем, что, с целью поддержания оптин из последнего злектролизера расплав возвра- мальной концентрации хлористого алюминня в шают при помощи насоса в аппарат на обога- 0 каждом электролизере, повышения выхода по щенке. току и снижения удельного расхода электроПредлагаемый способ позволяет поддержи- энергии и грузопотоков, расплав хлористых совать оптимальную концентрацию А1С1з в каж- лей обогащают хлористым алюминием до содом злектролизере, что позволяет стабилизнро держания его в расплаве 60 — 95% и обогащенвать процесс электролиза в каждом электроли ный расплав подают параллельно в электролизере поточной линии, повысить выход по току зеры, при этом температуру обогашенного рав каждом электролизере на 5 — 10У и снизить сплава поддерживают в пределах 150 — 350 С. удельный расход электроэнергии, а также значительно снизить грузопотоки, что положительно Источники информации, сказывае1ся на технико-зкономических показа- 20 принятые во внимание при экспертизе