Способ приготовления электролита для получения алюминия Советский патент 1980 года по МПК C25C3/18 

I

Изобретение относится к металлургии легких металлов и может быть использовано в производстве алюминия электролизом криолитоглиноземных расплавов.

Современная алюминиевая промыишенность основана на электролизе криолитоглиноземных расплавов.

Известные способы приготовления электролитов для получения алюминия включают предварительную раздельную стадию получения яскусственного криолита с последующим его сплавлением с компонентами электролита.

Известен способ приготовления электролита для получения алюминия электролизом криолигоглиноземиого расплава, включающий использование фторидов натрия и алюминия (1). Способ осуществляют совместным расплавлением предварительно полученных криолига, фторидов алюминия и натрия в ваннах-матках или в электрической печи. Полученный элекгролиг заливают в ванну электролизера для получения алюминия и добавляют глинозем.

Существенным недостатком такого способа является его многостадийность.

Целью изобретения является упрощение технологии процесса при приготовлении электролкта.

Цель достигается тем, что в расплавленную эвтектику х/горида и фгорида нагрия при 700- 750°С добавляют фгорида алюминия и ведут элекфолиз, поддерживая темпера гуру вы. ше температурь начала кристаллизации расплава на 50-100° до получения при 900-950° С криолитового отношения, отвечающего хиолигу, затем добавляют фторид натрия до криолитового отнощения 2,6--2,8 и глинозем.

Отличитель ой особенностью прешшгаемого способа является то, что для приготовле1шя электролита криолит не требуется, а используются фторидь натрия и алюминия и хлорид натрия. При этоь сохраняется принятая в промышленности технологическая схема получения фтористых солей н устраняются операции варки и сушки криолита.

Другое отличие заключается в том, что в процессе приготовления электролита криолит накапливается в расплаве в результате элск1 олиза с одновременным получением алюминия

371

на катоде. На аноде выделяется хлор, встедствне чего электролит обогащается ионами фтора и повышается криолитовое отношение,

Благодаря взаимодействию фторида алюминия (А1Рз) с расплавленной смесью хлорид натрия - фторид натрия (NaCt-NaF) фторвд алюминия прочно удерживается в расплаве. Температура начала кристаллизации исходной расплавленной смеси NaCi-WaFj,,. j -AH-j (SO53%) составляет 650-660° С. Растворение фторида алюминия в расплавленной эвтектике IMaCl- NaF проводят при 700-750 С; при этом же miтервале температур начинают вести электролиз. При электролизе расплав обогащается ионами фтора, что приводит к усиле шю комплексообразования между фторидом натрия и фторидом алюминия и позволяет по мере электролиза повышать температуру до 950°С без улетучивания фторида ал1оми1шя из расплава. Плотность катодного и анодного тока 0,1-0,5 А/см. Готовый электролит содеряшт остаточное количество хлорида 5-10%, который в аракгаке современной алюминиевой промышленности используют в качестве полезной добавки, снижающей температуру начала кристалпизагщи бфиолитоглиноземного расплава и повышающей его электропроводность, что способствует повышению выхода по току алгомкния. Фторид натрия до криолитового отношения 2,6-2,8 и окис алюминир (i-8%) растворяют без затруднений.

Эпектроли можно приготовить в ванне для получения алюминия, При этом сохраняются вез особенности пускового период;: ванны, за исключением температурного режима электролиза ка стадии приготовлени51 злекаролита. 11звес:ь но, что во время пуска алюминиевых ваш рекомендуется поддерхшвать температуру около 1000 ,С во избежание разрушения угольных катодных блоков. С понижением температуры усиливается взаимодействие натрия, ъы/кимогиегося на катоде (подине). с углеродом, что вь зывает разрыхление зглеро л-тст-о материала катода. Однако в предлагаемом способе приготовления электролита при электролизе расплава WaCf-NaF-А1Рз натрий не Быделяется всясястие повышенного содержания А1Рз и NaCi в электролите. После проведения стадии электролиза с накоплением криолита в расплаве, коррекшровки электролита по фториду натрия и добавления окиси апюмикия гтусковой период : ванны ничем не отличаете.: от принятого в промышленности.

Использование предлагаемого способа приго1товления электролита для получения алюминия обеспечивает по сравнению с известными способарди устранение операции приготовления (варки) и сушки криолита.

Примеры. В лабораторных условиях проводят опыты по электролизу расплавов NaCi- fSiaF (эвт)-AlFs (50-53%). Результаты сведены В таблицу.

S

3 S я

33 ж S о,

in

00

Г-«л

OS

rTJ1Л

00

п

(1

1Л

00

оС

OS

f п

о -

°Я, t

VO о

so

Os

«л

ОО

ю -

1у-1/

So 1Л

OSOS

So о г- ОО

. .;

i

7 , . .7139288

Как видно из таблицы, преялагаемьзй способФормула изобретения

позволяет из исходного расплава NaC -WaF-ASF.Способ приготовления злектролИта для по(50-53%) получить расплав NaCI-NaF-AlFj.jgYi лучения алюминия из криолнтогликоземного рае криолитовым отношением не мене;е 5/3, огвэ- «тдава, включающий использование фторидов чающим хиолигу, при высокой скороста про- s - атрия и алюминия с добавлением глинозема, цесса (примеры i и 2).огличающийся тем, что, с целью упрощеИзменение предельных значений (держанияляют 50-53% фторида .алюминия и ведут элек(фторида. алюминия в исходном расгшавс при- «Q тг .лиз, поддерживай температуру вьгае темпеводит либо к высокому содержанию лоридаратуры начала кристшшизации расплава на 50натрия 3 получаемом электролите (более 10%)100°С до получения при 900-950°С криолито(пример 3), либо к Бьщелению натрия (при-вого отношения, отвечающего хиолиту, затем

мер 4). Повышение начальной температзфь злек- добавляют фторид натрия до криолиговото оттролиза приводит к испарению фторкд,а алюми- iS решения 2,6-2,8 и глинозем. имя из расплава. Нижний предел этой темпера-.Источники информации,

туры определяется температурой Ш1;шлеш я сме-принятые во внимание при.экспертизе

си NaCt--NaF,3Q,.i (50-53%). Конечная1. Справочник металлурга по металтемяература электролиза определяется рабочейлам. Производство алюминия. М.;Металлургия

температурой промышленного электролиза.26. 1974, с. 263.

ния тех шлогии, в расплавленную эвтектику хлорида и фторида штрия при ТОО-ТЗО С добав