Способ электролитического получения алюминия Советский патент 1990 года по МПК C25C3/06 

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано при производстве алюминия электролитическим способом в алюминиевых электролизерах с обожженными анодами.

Цель изобретения - повышение производительности электролизера за счет стабилизации теплового режима.

В способе электролитического получения алюминия, включающем электролиз криолитоглиноземного расплава, процесс электролиза на электролизерах с обожженными аноцами ведут при уровнях металла, который определяют в соответствии с выражением Н 0,4 - (0,010-0,014) L, где Н - уровень металла, м; L - длина шахты ванны, м,. а для снижения тепловых

потерь отношение уровня электролита к уровню металла поддерживают в соответствии с уравнением h/H 0,3 + + (0,030-0,045) L, где h - уровень, электролита, м.

Уровень алюминия в шахте ванны зависит от типа и мощности электролизера, его энергетического режима работы. На электролизерах с непрерывным самообжигающимся анодом и верхним подводом тока тепловые потери анодным узлом составляют 48,4%, катодным - 51,6%. При этом известно, что с увеличением единичкой мощности электролизера доля тепловых потерь катодным узлом возрастает, В то же время на электролирезарх с обожженными анодами той же мощности тепчопь.с потери анодным и катодным узлами PJRсл j

00 ГС

со

К5

кы соответственно 66,3 и 37,7%. Доля тепловых потерь анодным узлом тем больше, чем выше единичная мощность электролизера« В значительной степени на перераспределение тепловых потерь влияет частота вскрытия поверхности глиноземной засыпки при замене израсходованных анодов на новые. Перераспределение тепловых потерь при одних и тех же уровнях металла и электролита в шахте ванны приводит к нестабильности энергетического режима работы электролизера, повышенной частоте анодных эффектов, увеличению расхода электроэнергии. Снижение интенсивности теплообмена между расплавом шахты ванны и окружающей средой за счет уменьшения уровня металла (теплопроводность алюминия в 200 раз больше теплопроводности электролита) с одновременным ув.еличе- нием уровня электролита (теплоемкость электролита больше теплоемкости алюминия на 17%) позволяет стабилизировать энергетический режим работы сверхмощных электролизеров и тем самым обеспечить высокую их производительность по выпуску алюминия.

Пример. В шахту ванны электролизера загружают фтористые соли и заливают 4-6 т жидкого алюминия с. таким расчетом, чтобы слой его на подине был не менее 4-5 см. Аноды и периферию шахты ванны засыпают сырьем. Толщина засыпки на анодах составляет 6-10 см. Электролизер подключают к действующей серии через шунтирующее устройство. Обжиг подины ведут в течение 48 ч. Пуск ведут на анод- ном эффекте 30-35 В. Признаком нормального пуска является регулярность появления анодных эффектов. Напряжение на электродах снижают за 6 сут до рабочего напряжения 4,1-4,3 В. В течение этого времени повышают уровень металла в шахте ванны за счет подпла ления твердого алюминия. Электролизеры с обожженными анодами на силу тока 160; 175 и 255 кА испытывают при уровнях металла 17; 20; 28 и 38 см и при уровнях электролита 13, 17, 20 и 24 см,. В процессе испытаний электролизеров определяют среднее напряжение, температуру электролита, частоту анодных эффектов, криолитовое отношение, выход по току, выход по энергии и расход технологической электроэнергии постоянного тока. По0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

лученные результаты обрабатывают методом наименьших квадратов в виде линейных зависимостей. Технико-экономические показатели работы электролизеров с обожженными анодами представлены в табло 1 и 2.

Как видно из данных табл. 1, уровень металла в шахте ванны влияет на технико-экономические показатели работы электролизера, причем лучшие технико-экономические показатели имеют место при уровнях металла, определяемых из соотношения Н 0,4 - - (0,010-0,014) L. В данном соотношении угловой коэффициент, равный 0,01, соответствует начальному периоду эксплуатации электролизера. При угловом коэффициенте менее 0,01 увеличивается уровень металла, возрастают тепловые потери электролизером и снижаются его технико-экономические показатели,, Угловой коэффициент, равный 0,014, соответствует тому периоду эксплуатации электролизера, когда имеет место уменьшение теплового сопротивления цоколя катодного кожуха за счет увеличения теплопроводности теплоизоляционных материалов. Теплопроводность теплоизоляционных материалов возрастает вследствие пропитки их фтористыми сйлями и алюминием. При угловом коэффициенте более 0,014 уровень алюминия в шахте ванны имеет нестабильное состояние, увеличивается его перекос и циркуляция, ухудшаются технико-экономические показатели работы электролизеров.

Данные табл. 2 показывают, что с увеличением единичной мощности электролизера отношение уровня электролита к уровню металла возрастает прямо пропорционально длине шахты ванны, при этом наилучшие технико-экономические показатели получают при отношении уровня электролита к уровню металла, определяемому из выражения h/H 0,3 + (0,030-0,045) Lo Угловой коэффициент, равный 0,030-0,045, соответствует критическому уровню электролита 15,7-22,4 см0 При отклонении уровня электролита от его критического уровня нарушаются условия тепломассопереноса и снижаются технико-экономические показатели электролизеровi

Таким образом, способ электролитического получения алюминия, в котором процесс электролиза криолитоглинеземного расплава ведут при уровне металла и отношении уровня электролита к уровню металла, определяемом по предложенным зависимостям, позволяет обеспечить стабилизацию теплового режима работы электролизера с обожженными анодами и получить увеличение их производительности

Формула изобретения

отличающийся тем, чт с целью повышения производительн электролизера за счет стабилизац теплового режима, электролиз про дят при уровне Н металла в шахте электролизера, определяемом выра ем Н 0,4 - (0,010-0,014) L, гд длина шахты ванны, м. . 2. Способ по п. 1, о т л и ч щ и и с я тем, что, с целью сни ния тепловых потерь, отношение у ня h электролита к уровню металл шахте электролизера поддерживают

1„ Способ электролитического получения алюминия, включающий электролиз криолитглиноземного расплава в 15 соответствии с уравнением h/H электролизерах с обожженными анодами, 0,3 + (0,030-0,045) L, м.

0

отличающийся тем, что, с целью повышения производительности электролизера за счет стабилизации теплового режима, электролиз производят при уровне Н металла в шахте электролизера, определяемом выражением Н 0,4 - (0,010-0,014) L, где L- длина шахты ванны, м. . 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью снижения тепловых потерь, отношение уровня h электролита к уровню металла в шахте электролизера поддерживают в

5 соответствии с уравнением h/H 0,3 + (0,030-0,045) L, м.

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано при производстве алюминия электролитическим способом в алюминиевых электролизерах с обожженными анодами. Цель изобретения - повышение производительности электролизера за счет стабилизации теплового режима. В электролизере поддерживают уровень металла в соответствии с зависимостью H=0,4-(0,010-0,14)L, а отношение уровня электролита к уровню катодного металла H/H=0,3+(0,030-0,045)L, где H - уровень металла, м

L - длина шахты электролизера, м

H - уровень электролита, м. Способ обеспечивает перераспределение тепловых потерь и повышает технико-экономические показатели процесса. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Таблица 1