СПОСОБ ПИТАНИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ Российский патент 2008 года по МПК C25C3/14 

Описание патента на изобретение RU2332527C1

Изобретение относится к металлургии легких металлов, а именно к получению алюминия электролизом криолит-глиноземных расплавов из собранных в серию электролизерах, каждый из которых снабжен системой автоматической подачи глинозема (АПГ).

В промышленных условиях питание электролизеров глиноземом осуществляют, транспортируя глинозем из силосов к электролизеру (один силос на 30-50 электролизеров) и выгружая его либо на корку (замерзший электролит на поверхности расплава), либо в бункера системы АПГ, и далее подавая его в расплав через выполненные в корке технологические отверстия. Способ с применением АПГ считается более перспективным, так как позволяет, загружая глинозем из бункеров в расплав малыми порциями, поддерживать его постоянную концентрацию в электролите. Кроме глинозема для стабилизации состава расплава и условий электролиза в электролизеры осуществляют периодическую загрузку других компонентов электролита, в частности фторида алюминия.

В патенте РФ №2121529, 1998.11.10, С25С 3/14 при питании электролизеров глиноземом отверстия в корке поддерживают незарастающими посредством циклической работы пробойником, при этом создаются условия для истечения материала в расплав электролита. Недостаток способа заключается в необходимости использования двух дозаторов, отдельно для глинозема и корректирующих добавок, что не позволяет стабилизировать работу электролизеров по криолитовому отношению и температурному режиму.

При использовании системы АПГ глинозем на корку не подается и смешение с ним фторида алюминия на корке становится невозможным. В этом случае подачу фторида алюминия производят непосредственно в электролизеры либо в количестве суточной дозы, либо небольшими порциями через дозаторы автоматической подачи фторида (АПФ), осуществляя индивидуальную регулировку состава каждого электролизера (В.Х.Манн и др. Цветные металлы, №14, 2000, с.95-101). Такой способ подачи ведет к возрастанию потерь фторида алюминия.

В качестве прототипа по технической сущности и достигаемому результату принят способ, приведенный в описании к А.С. 712462, С25С 3/06 от 04.04.78, согласно которому глинозем и фторид алюминия перемешивают в межкорпусных силосах, причем отношение фторида алюминия к глинозему составляет от 1:100 до 1:67. Далее полученную шихту можно подавать на электролизеры описанными выше способами. При таком способе приготовления шихты, очевидно, происходит усреднение количества фторида алюминия, подаваемого на электролизер, что не позволяет осуществлять индивидуальную регулировку состава каждого электролизера. Как показывает опыт, для индивидуальной регулировки на не менее чем 30% электролизеров после загрузки шихты, полученной по А.С. 712462, необходима последующая нейтрализация избыточно введенного фторида алюминия содой либо вторичным криолитом.

Техническим результатом изобретения является поддержание постоянных значений криолитового отношения (К.О.) и температуры электролита при питании электролизеров системой АПГ. Технический результат достигается за счет того, что в способе питания алюминиевых электролизеров глиноземом и фторидом алюминия, включающем предварительное получение смеси глинозема с фторидом алюминия и ввод этой смеси через технологическое отверстие в корке электролизера, смесь готовят в соотношении глинозема с фторидом алюминия от 1:125 до 1:150 в бункерах системы автоматического питания глиноземом каждого электролизера, причем масса разовой дозы шихты, загружаемой из бункера в электролизер, составляет от 0,03 до 0,07 общего расхода глинозема.

В случае одновременной и непрерывной подачи тщательно перемешанной смеси фторида алюминия и глинозема в электролизер относительно небольшими порциями в макрообъеме криолит-глиноземного расплава при соотношении глинозема с фторидом алюминия от 1:125 до 1:150 в бункерах системы автоматического питания глиноземом каждого электролизера, причем масса разовой дозы шихты, загружаемой из бункера в электролизер, составляет от 0,03 до 0,07 общего расхода глинозема, создаются благоприятные условия для поддержания постоянного и заданного значения К.О.; температура электролита и перегрев его поддерживаются в стабильном режиме, при этом масса и толщина гарнисажа остаются также постоянными. В конечном итоге процесс электролиза протекает при заданном и постоянном К.О. и стационарном температурном режиме, что способствует повышению технико-экономических показателей процесса электролиза (увеличение выхода по току, снижение расхода электроэнергии и фторида алюминия). Кроме того, появляется возможность индивидуальной регулировки состава шихты для каждого электролизера, при этом фторид алюминия поступает в электролизер в смеси с глиноземом, который препятствует потерям фтора. Индивидуальная регулировка шихты позволяет практически исключить ввод избыточного фторида алюминия. Это дает возможность снизить расход фторида алюминия на тонну произведенного алюминия. Ожидается дополнительный эффект - сокращение поступления фторида алюминия в атмосферу производственного корпуса.

Выбор параметров обусловлен следующим отношением AlF3 к Al2О3 менее 1:150, способствует образованию электролита с К.О. более 2,7, что снижает его технологические свойства (относительно высокая температура электролита, повышение вероятности разряда на катоде ионов натрия, понижение выхода по току). В случае подачи в электролизер шихты состава AlF3 к Al2O3 более 1:125 образуется кислый электролит с К.О. ниже 2,2, что сопровождается высокими потерями фторида алюминия в процессе электролиза, стабилизация процесса электролиза усложняется.

Подача порции исходной шихты в электролит более 0,07 кг приводит к замедленному растворению дозы AlF3 к Al2O3 в электролите и способствует неравномерному распределению фторида в ванне электролизера и нарушает температурный режим. Разовая подача шихты менее 0,03 кг в электролизер усложняет работу дозирующей системы вследствие частого срабатывания ее элементов и увеличивает пыление.

Способ осуществляется следующим образом. Проводим электролиз алюминия из криолит-глиноземного расплава, который содержал смесь, %: 9-12,5 AlF3, 5,0 CaF2, 3,0 MgF, 3-5 Al2O3, остальные NaF. Температура электролиза 955-970°C.

Пример. Лабораторная установка состояла из шахтной печи, стального реактора, графитового стакана, который служил катодом, в качестве анода использовали графитовый стержень. Масса электролита около 1000 г. Температура электролиза около 957°C. Сила тока 10 А. После разогрева электролита до 957°C подавали постоянный ток и осуществляли электролиз. Во время проведения опыта периодически осуществляли загрузку шихты, состоящей из тщательно перемешанных фторидов алюминия и глинозема в весовом соотношении от 1:125 до 1:150. Периодически от расплава отбирали пробы на определение К.О. и постоянно измеряли температуру электролита. Полученные результаты приведены в таблице 1.

Полученные данные свидетельствуют о техническом эффекте предлагаемого способа. Загрузка в электролит тщательно перемешанной смеси AlF3-Al2О3 заданными дозами позволяет с достаточно высокой точностью поддерживать К.О. в электролите и температурный режим электролиза, что в конечном итоге повысит выход по току и срок службы электролизера и снизит потери AlF3.

Похожие патенты RU2332527C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА АЛЮМИНИЯ 2007
  • Веселков Вячеслав Васильевич
  • Рагозин Леонид Викторович
  • Ларин Валерий Владиславович
  • Кононов Михаил Петрович
  • Богомолов Анатолий Николаевич
  • Бестолченков Александр Васильевич
  • Каравайный Александр Александрович
  • Хивренко Анатолий Алексеевич
  • Поздняков Вадим Викторович
  • Головчук Александр Сергеевич
  • Гаврилов Леонид Андреевич
  • Гусейнов Теймур Мирза Оглы
  • Жоров Николай Евгеньевич
  • Пантюхов Владимир Васильевич
RU2359071C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЕВО-КРЕМНИЕВОГО СПЛАВА В ЭЛЕКТРОЛИЗЕРЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА АЛЮМИНИЯ 2015
  • Куликов Борис Петрович
  • Поляков Петр Васильевич
RU2599475C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОЙ ШИХТЫ ДЛЯ ВВЕДЕНИЯ В ЭЛЕКТРОЛИТ АЛЮМИНИЕВЫХ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ 1998
  • Карнаухов Е.Н.
  • Елагин П.И.
  • Скорняков В.И.
  • Гринберг И.С.
  • Рагозин Л.В.
  • Щапов Е.Н.
  • Максютов Е.Н.
RU2135413C1
УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ С ВЕРХНИМ ТОКОПОДВОДОМ 2001
  • Концур Е.П.
  • Горлов А.М.
RU2190702C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЕВО-КРЕМНИЕВОГО СПЛАВА В ЭЛЕКТРОЛИЗЕРЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА АЛЮМИНИЯ 2008
  • Куликов Борис Петрович
  • Николаев Михаил Дмитриевич
  • Кузнецов Александр Александрович
RU2383662C2
СПОСОБ ПИТАНИЯ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА ФТОРИСТЫМИ СОЛЯМИ 2004
  • Карнаухов Евгений Николаевич
  • Рагозин Леонид Викторович
  • Ефимов Александр Алексеевич
  • Дворников Владимир Александрович
  • Модин Николай Михайлович
RU2284376C2
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ОКСИДА АЛЮМИНИЯ В ЭЛЕКТРОЛИТЕ 2007
  • Паньков Сергей Дмитриевич
  • Потапова Лилия Анатольевна
  • Таскина Анна Вячеславовна
  • Смагунова Антонина Никоновна
RU2358041C2
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ В АЛЮМИНИЕВОМ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРЕ 2020
  • Шайдулин Евгений Рашидович
  • Архипов Геннадий Викторович
  • Пискажова Татьяна Валерьевна
RU2730828C1
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПОДАЧЕЙ ГЛИНОЗЕМА В АЛЮМИНИЕВЫЙ ЭЛЕКТРОЛИЗЕР 2023
  • Пузанов Илья Иванович
  • Губин Анатолий Анатольевич
RU2813922C1
Способ питания электролизера глиноземом и устройство для его осуществления 2019
  • Поляков Петр Васильевич
  • Шахрай Сергей Георгиевич
  • Ясинский Андрей Станиславович
  • Филоненко Анатолий Александрович
  • Попов Юрий Николаевич
RU2728985C1

Реферат патента 2008 года СПОСОБ ПИТАНИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ

Изобретение относится к способу питания алюминиевых электролизеров глиноземом и фторидом алюминия. Способ включает предварительное получение смеси глинозема с фторидом алюминия и ввод этой смеси через технологическое отверстие в корке электролизера, смесь готовят в соотношении фторид алюминия к глинозему от 1:125 до 1:150 в бункере системы АПГ каждого электролизера, причем масса разовой дозы смеси, загружаемой из бункера в электролизер, составляет от 0,03 до 0,07 общего расхода глинозема. Обеспечивается увеличение выхода по току (˜1%), снижается расход фтор-содержащих материалов (˜2%), прогресс электролиза протекает при заданном криолитовом отношении и стабильном температурном режиме, снижается загрязнение атмосферы производственного корпуса. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 332 527 C1

Способ питания алюминиевых электролизеров глиноземом и фторидом алюминия, включающий предварительное получение смеси глинозема с фторидом алюминия и ввод этой смеси через технологическое отверстие в корке электролизера, отличающийся тем, что смесь готовят в соотношении фторид алюминия к глинозему от 1:125 до 1:150 в бункере системы автоматического питания глиноземом каждого электролизера, причем масса разовой дозы смеси, загружаемой из бункера в электролизер, составляет от 0,03 до 0,07 общего расхода глинозема.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2008 года RU2332527C1

Шихта для питания алюминиевых электролизеров 1978
  • Дерягин Валерий Николаевич
  • Сметанин Виталий Николаевич
  • Федорова Нинель Филипповна
  • Гуревский Геннадий Давыдович
  • Матвеев Николай Семенович
  • Голубцов Степан Владимирович
  • Косов Владимир Иванович
  • Садовников Лев Николаевич
  • Соляник Сергей Павлович
  • Краснов Юрий Сергеевич
SU712462A1
СПОСОБ ПИТАНИЯ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА ФТОРИСТЫМИ СОЛЯМИ 2004
  • Карнаухов Евгений Николаевич
  • Рагозин Леонид Викторович
  • Ефимов Александр Алексеевич
  • Дворников Владимир Александрович
  • Модин Николай Михайлович
RU2284376C2
2002
RU2229540C1
СПОСОБ ПИТАНИЯ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА ГЛИНОЗЕМОМ И КОРРЕКТИРУЮЩИМИ ДОБАВКАМИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1998
  • Концур Е.П.
  • Бочкарев С.А.
RU2121529C1
JP 2000192278 A1 1.07.2000
US 5114545 A1 19.05.1992.

RU 2 332 527 C1

Авторы

Александровский Сергей Васильевич

Сизяков Виктор Михайлович

Грачев Николай Васильевич

Ратнер Аркадий Хаймович

Макушин Дмитрий Владимирович

Наумович Павел Владимирович

Вавилов Александр Сергеевич

Даты

2008-08-27Публикация

2007-01-17Подача