Способ получения лигатуры алюминий-бор в алюминиевом электролизере Советский патент 1982 года по МПК C25C3/36 

(5) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИГАТУРЫ АЛОМИНИЙ-БОР В АШМИНИЕВОМ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРЕ

I

Изобретение относится к металлур гии цветных металлов и сплавов, в частности к получению лигатуры алюминий-бор в алюминиевом электролизере.

Известен способ получения лигатуры алюминий-бор в алюминиевом электролизере с концентрацией бора до 0,2% путем загрузки окиси бора совместно с глиноземом в соотношении от 1:250 до 1:150 l.

Недостаток этого способа - снижение выхода по току, обусловленное повышением рабочей температуры электролита до 980-990°С вследствие накопления в его объеме труднорастворимых частиц химсоединения 9А1л O-i-2В2 0, за счет взаимодействия окиси бора с алюминием и -фазой глинозема.

Известен также способ получения лигатуры алюминий-бор в алюминиевом электролизере, включающий загрузку окиси бора из расчета содержания ее в электролите 2-10 и замену электролита после 1-2 сут электролиза.

При снижении концентрации бора в злю минии до 0,08-0,1% цикл загрузки окиси бора и замены электролита повторяют вновь 2.

Известный способ позволяет повысить выход по току, так как электролизер после замены электролита длительное время работает без загрузки борсодержащего сырья, однако требует значительных трудовых заtoтрат на обслуживание электролизера в период от загрузки окиси бора до замены электролита включительно, а также дополнительного расхода фторсолей, что снижает технико-экоISномические показатели производства лигатуры.

Цель изобретения - снижение затрат на производство лигатуры и уменьшение расхода фторсолей.

20

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения лигатуры алюминий-бор 8 алюминиевом электролизере, включающем заливку пускового электролита, заливку алюминия, загрузку глинозема и окиси бора, окись бора загружают с пусковым электролитом, а заливку алюминия и загрузку глинозема производят после первого анодного эффекта Кроме того, окись бора загружают из расчета содержания его в элек тролите . При пуске электролизера сырье расплавляется и окись бора растворяется в электролите. При электроли зе такого электролита на катоде идет совместное восстановление бора и алюминия, в результате чего на по верхности угольных блоков образуется покрытие из аморфного бора и бор да алюминия. После снижения концентрации окис бора в электролите практически до н ля в электролизер заливают алюминий и покрытие начинает растворяться в нем, поддерживая в металле равновесную концентрацию бора (около 0,2-0,3) До полного своего растворения в течение нескол ких месяцев. I Загружать в электролизер окись бора из расчета его концентрации менее 5 неэффективно, так как это резко сокращает количество полученной лигатуры, а более 205;-- увеличивает вязкость электролита. Заменять электролит нет необходи мости, поскольку электролиз с восст новлением бора ведется в отсутствии алюминия и без загрузки глинозема, т.е. а условиях, исключающих обра34зование соединения 9А1,.,,0- и загрязнение им электролита. Кроме того, осаждение на поверх- ности угольных блоков бора и борида алюминия, не растворяющих в себе натрия, будет препятствовать внедрению его в футеровку, что должно увеличить срок службы электролизера. Пример осуществления способа. При проведении опытов используют электролитическую ячейку, выполненную из графита. Постоянный электрический ток подводят к ячейке с помощью двух токоподводов. При этом отрицательный потенциал подводят непосредственно к корпусу ячейки, а положительный - к электроду, являющемуся анодом. Ячейка вмещает 200 г жидкого электролита и 100-110 г расплавленного алюминия. В начале опыта в ячейку загружают электролит, содержащий 5-30 окиси бора, после чего ячейку помещают в нагретую выше температуры плавления электролита электропечь. После расплавления электролита и доведения его до 9бО С ячейку поляризуют силой тока 10Д и ведут электролиз. Через некоторое время наступает анодный эффект, указывающий на падение концентрации окиси бора в электролите до нуля. После появления анодного эффекта в ячейку загружают 100 г алюминия, дают выдержку для установления равновесной концентрации бора в металле (0, ч) и отбирают пробу металла для определения в нем содержания бора. Полученные в результате опытов данные представлены в таблице. Как следует из приведенных данных, содержание бора в металле во всех опытах остается в пределах равновесной концентрации, а время, необходимое для наступления анодного эффекта, находится в зависимости от содержания окиси бора в электролите. Уменьшение времени, необходимого для наступления анодного эффекта пр концентрации окиси бора в электроли 25 и 30%, можно объяснить следующим образом. При увеличении концентрации окиси бора до 25% резко возрастает вязкост электролита. Вследствие этого возникают затруднения диффузионного поряд ка, обусловленные замедлением достав ки ионов бора в прикатодное простран ство. Чем меньше остается а электролите ионов бора, тем медленнее осуществляется их доставка в прикатодный слой электролита. По истечении некоторого времени доставка ионов бо ра настолько затрудняется, что возникает анодный эффект. Таким образом, уменьшение времени, необходимого для наступления анодного эффекта, обусловлено диффузионной кинетикой разряда катиона бора в условиях высокой вязкости электролита. В этой связи верхнее значение интервала концентраций более 20 неприемлемо. Нижнее значение интервала взято на том основании, что при соде ржании окиси бора в электролите менее 5% количество выделенного в промышленных условиях бора будет настолько мало, что получение таким способом лигатуры окажется неэффективным изза резкого сокращения ее объема. Формула изобретения 1.Способ получения лигатуры алюминий-бор в алюминиевом электролизере , включающий заливку пускового электролита, заливку алюминия, загрузку глинозема и окиси бора, отличающийся тем, что, с целью снижения затрат на производство лигатуры и уменьшения расхода фторсолей, окись бора загружают с пусковым электролитом, а заливку алюминия и загрузку глинозема производят после первого анодного эффекта, 2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что окись бора загружают из расчета содержания ее в электролите 5-20 вес.. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Нерубащенко В.В. и др. Получение алюминия, легированного бором.Цветная металлургия , 1976. 2.Авторское свидетельство СССР tr 678088, кл. С 25 С 3/Q6, 1977.