Электролизер для электролитического получения алюминия из криолитглиноземного расплава Советский патент 1990 года по МПК C25C3/08 

СО

с

Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к электролизерам для получения алюминия. Целью изобретения является снижение энергозатрат путем оптимизации потока электролита. Выполнение катода в электролизере с углом наклона, равным 2-15°, и обеспечение расстояния между анодами и катодом 1-5 см позволяют добиться снижения напряжения и более локализованного удаления анодных газов. 2 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к электролизерам для получения алюминия.

Целью изобретения является снижение энергозатрат путем оптимизации потока электролита.

На фиг.1 показан электролизер, имеющий катод в форме перевернутого V, вид сбоку; на фиг.2 - электролизер, где катод выполнен с одним наклоном, вид сбоку; на фиг.З - электролизер, где электролизер выполнен проточным, а катод - с одним наклоном, вид сбоку; на фиг.4 - электролизер с V-образ- ным катодом, имеющим центральный слив металла, вид сбоку; на фиг.5 - электролизер с одним наклоненным катодом, имеющим систему для непрерывного слива алюминия и отдельную зону для пополнения и смешивания, горизонтальная проекция; на фиг.6 - размещение серии электролизеров с катодами, имеющими один наклон, горизонтальная проекция; на фиг.7 - электролизер с катодом, имеющим один наклон, в котором выполнены перегородки для ограничения скорости потока в ванне,горизонтальная проекция; на - электролизер, гделкатоды имеют противоположный наклон, горизонтальная проек- ция; на фиг.9 - экспериментальный электролизер с наклонным катодом, разрез; на фиг.10 - экспериментальный электролизер, вертикальная проекция сбоку.

Электролизер содержит аноды 1, отверстие 2 для выхода анодных газов, систему 3 для сбора газов, катодные стержни 4, сборник 5 для алюминия, покрытие поверхности катода 6, проы

странство 7 между катодом и анодами, бункер 8 для подачи глинозема, выходное отверстие 9 из ванны, перегородки 10, обводные каналы 11, систему 12 непрерывного слива алюминия, газовые пузыри 13, механическую крышку 14 магнитный насос 15. Стрелками на чертежах обозначено движение потока металла и газовых пузырьков.

Сущность изобретения заключается в том, что возвратные обводные кана- лы электролизера для получения алюминия выполнены с размерами, определяемыми по формуле

(О « «Г Д2Ь±Н)

им - z i p.w-b )

где h - глубина, см;

W - ширина, см;

L - длина соответствующих обводных каналов, см; п - количество обводных каналов.

Катод расположен под углом 2-15° к горизонтальной плоскости, а рассто ние между анодами и катодом составляет 1-5 см.

При этом длина обводных каналов составляет 15-300 см, а поверхность катода выполнена из диборида титана.

Указанная зависимость характерна для электролизера с различным расположением анодов и катода (фиг.1-10),

Расположение катода под углом 2-15 обусловлено следующим. Наклон катода 2-15 обеспечивает требуемый поток металла в ванне и позволяет избежать турбулентности между катодом и анодом,.

Угол наклона оказывает влияние на конфигурацию и движение пузырьков Газа. Когда поверхность катода наклонена от горизонтали, пузырьки имеют продолговатую овальную форму, длинная ось которой проходит перпен- дикулярно к направлению движения пу- .эырьков на наклоне катода. Пузырьки большого размера на поверхности катода подвергаются значительной деформации и сопротивлению при наклоне катода 15° от горизонтали.

Предпочтительный наклон катода равен 6-8°. Наилучшие результаты получены при наклоне катода под углом 8°. При увеличении угла наклона бо лее 15 обнаруживаются препятствия сливу алюминия.

Поверхность катода выполняют с по крытием из диборида титана. Такое .

JQ

15

0

5

Q

,г

40 45 ,0

5

покрытие обеспечивает хорошее смачи- вание катода алюминием. Алюминий легко стекает с наклонной поверхности катода. Это увеличивает выход металла по току, ускоряет выпуск металла. Тонкая пленка стекаемого алюминия не чувствительна к создаваемым магнитным полям. ,

Пример. На,фиг.10 приведена связь параметров таких, как угол наклона катода (Ф) преимущественно . 2-15 , размер поверхности анода в направлении потока пузырьков (обозначенного как BFL и равного во многих испытаниях 122 см), размер поверхности анода перпендикулярно направлению потока пузырьков (равного во многих испытаниях 61 см);

расстояние между наклонными поверхностями анода и катода (обозначенного как ACD и равное 1-5 см)} глубина погружения вертикального анода h (изменяется в зависимости от размера BFL в соответствии с углом наклона катода), минимальная глубина погружения анода на высоком конце катода Ь0) равная 10 см в большинстве испытаний; ширина каналов верхнего W в и нижнего

WH

Обводные каналы передают поток металла в ванне из верхнего канала в соответствующий нижний канал, и расположены вдоль кромки анодов, где в ванне имеется зазор между анодом и катодом.

Испытания показали, что электролизеры с наклонным катодом имеют большую стабильность в работе.

При уменьшенных расстояниях между анодами и катодом снижается напряжение и более локализование удаляются анодные газы

Формула изобретения

обводные каналы выполнены с размерами, определяемыми по формуле

-« - r(2b+w)-i,r1/2

где h глубина, см; W - ширина, см;

(0,4) ± (Иг-)

L - длина соответствующих обводных каналов, см; п - количество обводных каналов,

8

//S/S 7777Y/T У fA4.W4ЧчЧ

/

14

5

причем угол наклона катода составляет 2-15° к горизонтальной плоскости, а расстояние между анодами и катодом 1-5 см.

катода выполнена с покрытием из дибо- рида титана.

ТГгг/2

f{T 7 7772t

ЧХХХЧ у У

Фиг.1

I /г /J

8

Фиг.2

о гм

JГ-J

r

LO

I

10,

fl

512

i ю&

1Z

n

СЭЕ

5

s

. фиг. в

-n

Фиг. 7

7

W

К

Щи г. К

ACD UCffl Ј0.fOcmL

Фиг. 9

Фиг.10