Электролит для получения алюминиево-кремниевых сплавов

 

Союз Советских

Социалистических

Ресяубп (tv 1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22)Заявлено 20.02.78 (21) 2582163/22-02 с присоединением заявки яе (23) Приоритет (5l ) IVL. Кл.

С 25 С 3/36 (ееудерстеапвй кеиетет

СССР пю дедам изебретений и открытий (53) УДК 669..71.782.018..9(088.8) Опубликовано 07.. 04.82. Бимлетерь %13

Дата. опубликования описания 10. 04.82 (72) Авторы изобретения

Н.И. Ануфриева, З.Н. Балашова, Л.С. Баранова

И.В.,Иванов, В.П.. Кадричев, А.И. Махлин, Н.И

А.Г. Скрипник и В.В. Тимофеев

5ушина,0в,«, ститут и. .: -:. — - — — .„ /

Всесоюзный научно-исследовательский и проект алюминиевой, магниевой и электродной промышл (7I ) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЕВОКРЕИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Изобретение относится к электроли. тическому получению алюминия и его, сплавов из криолитоглиноземных расплавов.

Известен криолитоглиноземныйэлектролит для получения алюминиевокремниевых сплавов следующего состава, мас.<<) МгО 3,5.-8,0«$10 1«5»

4,0; АСГ 8,0-25,0; Ха ARF< - остальное (1 ).

Недостатком данного электролита ": является повышенная летучесть и пониженная электропроводность его .йри высоком содержании фтористого алюмит% ния. Большое количество $102 также способствует снижению электропровод" ности и повышению вязкости электролита.

Известны криолитоглиноземные

20 электролиты с добавками МаСВ для получения алюминия К.О. 2,2-3,2; CaF

6-93 и NaCÎ 4-94 и алюминиево-кремниевых сплавов (NaC8 до 183) (2 ).

Недостатком этого электролита является повышенная летучесть и пониженная электропроводность его при низких криолитовых.отношениях: повышенное содержание ионов натрия в электролите при высоких,криолитовых отношениях и высоких содержаниях MACR, что приводит к увеличению содержания натрия в металле и снижению срока службы катода (электролизера) .

Известен также криолитоглиноземный электролит для получения алюминиевокремниевых сплавов с добавками KF от 15 до 40 вес.Ж 1 3 ).

Основной недостаток такого электролита — высокое содержание KF который отрицательно влияет на углеродистую подину электролизера, что снижает срок его службы.

Наиболее близким к предлагаемому является следующий состав электролита для получения алюминиево-кремниевых сплавов, мас.Ж: А Р 39 1 45;

NaF 52,8-58,7; АЬ20 0,3-3,5; SiO

3 9183

0,24-0,38. Оксид кремния поступает в электролит или с высококрЕынистым глиноземом, или из отходов, например силуминовых шлаков f4).

Недостатком известного электролита является повышенное сопротивление электролита за счет содержания в нем оксидов, что приводит к повышенному расходу электроэнергии, по; вышенной температуре электролита и, Ы в результате, к снижению выхода по току и повышенному расходу фтористых солей.

Цель изобретения - улучшение технико-экономических показателей элект 4f ролиза (сокращение расхода электроэнергии, фтористых солей и глинозема повышение выхода по току, снижение себестоимости получаемого сплава) за счет улучшения физико-химических свойств электролита (увеличение элект" ропроводности, снижение температуры плавления электролита и др.) и применение более дешевого литийсодержащего сырья. 2f .Поставленная цель достигается .тем, что электролит для полУчения алюминиево-кремниевых сплавов, содержащий фтористый натрий, фтористый алюминий, оксид алюминия и оксид кремния, до- Эв полнительно содержит фтористый кальций, фтористый магний, фтористый калий, фтористый литий и литийсодержащий концентрат при следующем соотношении компонентов, мас.Ф:

И фтористый алюминий 29-37 фтористый кальций 1"7 фтористый магний 1-5 фтористый калий 0 5-6

Фтористый литий 1-5

Щ

Оксид алюминия 0,5-7

Оксид кремния 0,1-0,5

Литийсодержащий концентрат 0,01- I фтористый натрий Остальное при этом молекулярное отношение фтористого натрия к фтористому алюминию составляет от 2,6 до 3,4.

Литийсодержащие концентраты (сподуменовый, лепидолитовый, мусковитовый, петалитовый, слюдяной и др.) имеют следующее содержание основных компонентов, мас.ь: LigO 1-8; SiO

35-60; К О 0,5-10; ÄÅ O, 15-30; F

0,5-10.

36

В качестве литийсодержащего сырья могут быть использованы непосредственно минералы (сподумен, петалит и другие) или их смесь.

Введение в электролит от. 0,01 до

1 мас.3 литийсодержащего концентрата обусловлено следующим: при загрузке концентрата менее 0,013 снижается положительный эффект применения соединений лития, так как не удается поддерживать требуемую концентрацию фтористого лития; при загрузке более 1Ф рез. ко повышается сопротивление электролита за счет большого количества оксидов.

В процессе электролиза глинозема и литийсодержащего концентрата, растворенных в электролите, состоящем из фторидов натрия, алюминия, кальция, магния и лития, на катоде выделяется . жидкий chas алюминия с кремнием, содержащий Ы 0,2-53. Загрузка литийсодержащего концентрата в электролит может производиться непрерывно, полунепрерывно или периодически; вместе с глиноземом или с фтористыми солями пи отдельно; на корку электролита или непосредственно s расплав. В результате.взаимодействия оксидов с компонентами электролита образуется активный глинозем JAP<0 ), который лучше растворяется в электролите, Корректировка электролита по криолитовому отношению производится криолитом, фтористым алюминием или фтористым натрием. Загрузка добавок (CaF, MgF, ИдО и другие) производится периодически. При большом их поступлении с концентратом в виде примесей (СаО, MgO) загрузка добавок вообще не производится. Для создания первоначальной требуемой концентрации литий может быть введен в электролит в виде чистых солей (фторида, карбоната, алюмината) или в виде ли- тийсодержащего концентрата. Для компенсации потерь лития при электролизе и введения кремнезема, а также частично оксида алюминия в электролит вводится литийсодержащий концентрат в количестве 0,01-I мас.3.. Некоторые составы предлагаемого электролита и их свойства приведены в таблице.

918336

Примеры

) () Т

Составы электролита и их сройства

1 2 3 4 5

48,4 54,0

37,3 31,7

2,6 3,4

3,0 3,0

3,0 3 0

3,0 3,0

2,0 2,0

3,0 3,0

0,2 0,3

48,9

52,7

32 9

3,2

2.5 .

30 5

3,2

7,0

1,0

3>5

4,0

5,0

1,0

0 ° 5

3,0

7,0

"4.03

0,2

SiOх

Литийсодержащий концентрат

0,1

0,01 0,2

0,1 0,1

1,0

4. 4

50

20

17

0,6 . 0,6

5,0

1,0

0,2

Снижение температуры начала кристаллизации, С 25

35

25

50

100.

20 ход глинозема 1930 кг/т АР, расход фтористых солей.32 кг (в пересчете на фтор) на тонну алюминия.

При применении электролита с криолитовым отношением 3,2 предлагаемого состава, мас.Ж: МаР 52,7; ACF y 32,9;

Так, при использовании для электролиза электролита с криолитовым отношением 2,7 известного состава, SS мас.4: AfF 42; NaF 56; Айр.ОЭ, 2; ИО . 0,3, температура процесса составляет 970-980 С, напряжение 4,65 В, расКомпоненты электролита, мас.3

ИаГ

A Fg

NaF/ABF+ (моль)

CaF>

MgF

LiF

Компоненты концентрата, мас.ь

Li<0

SiO к о

АЕ<С4

Примеси (Na О, Сао, TiO, . MgQ, Мло, Fe О и другие) Содержание Si в сплаве, мас.3

Изменение свойств предлага- емого электролита относительно известного

Повышение электропроводности, 4

Образование активиОго

Я -АВ О, (экономия глинозема), кг/т И

52,3

32,7

3,2

1,0

5,0

1,0 .

6,0

0,5

-0,5

8 . 2,5

60 35 50

10 05 6

15 30 20 ..

0,5 10

13,5 16,5 !7,5

Формула изобретения

Составитель В. Бадовский

Редактор М. Петрова Техред Т.Маточка Корректор О. Билак

Заказ 2061/2

Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 9183

CaFg 2,5; NgF< 3,5; LiF 4; KF 1;

ЩЗ 3; Si0z0,2, а также 0.,2ф литий содержащего концентрата температура процесса снижается на 20 С (при снижении температуры начала кристал- S лизации на 35 С), среднее напряжение 4;5 В, расход глинозема состав" ляет 1880 кг/т А (т.е. ниже на

50 кг), расход Фтористых солей уменьшается на 2,5 кг фтора на тонну алюминия.

Кроме того, предлагаемый электролит способствует образованию активного глинозема(5-104 от загружаемого глинозема), что также приводит к сни- 1> жению рабочего напряжения; снижаются затраты и на литиевое сырье на 203, все это способствует улучшению тех. нико-экономических показателей и снижению себестоимости получаемого спла- 20 ва.

Электролит для получения алюмини- у .ево"кремниевых сплавов, содержащий фтористый натрий, фтористый алюминий, оксид алюминия и оксид кремния, о т " л и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения технико-экономичес3 8 ких показателей электролиза, электролит дополнительно содержит фтористый кальций, фтористый магний, фтористый калий, фтористый литий и литийсодержащий концентрат при следующем соотношении компонентов, мас.Ф:

Фтористый алюминий 29-37

Фтористый кальций 1-7 фтористый магний 1-5

Фтористый калий 0 5-6, Фтористый литий 1-5

Оксид алюминия 0,5-7

Оксид кремния О, l-0,5

Литийсодержащий концентрат. 0,01-1 фтористый натрий Остальное, при этом молекулярное отношение фтористого натрия к фтористому алюминию составляет от 2,6 до 3,4.

Источники информации принятые во внимание при экспертиз

1. Авторское свидетельство СССР

11 491724, кл. С 25 С 3/36, 1973.

2. Патент США И 2915443, кл, 204-67, опублик. 1957.

3. Авторское свидетельство СССР

11 554318, кл. С 25 С 3/36, 1974.

4. Авторское свидетельство СССР

11 554319, кл» С 25 С 3/36, 1976.