Электролит для получения алюминиево-кремниевых сплавов Советский патент 1982 года по МПК C25C3/36 

I. : . - .:. Изобретение относится к электроли тическому получению алюминия и его . сплавов из криолитоглиноземных расплавов. Известен криолитоглиноземный - , электролит для получения алюмини1ввокремниевых сплавов следующего состава, мас.: AtaO-b 3,5-8,0; SiO, 1,,0; леГз 8,0-25,0; - осталь Недостаткам данного электролита является повышенная летучесть и пониженная электропроводность его .при высоком содержании фтористого алюминия. Большое количество SiO также способствует снижению электропроводности и повышению вязкости электроли та. Известны криолитоглиноземные электролиты с добавками NaC6 для получения алюминия К.О. 2,2-3,2; CaFj 6-9% и NaCe 4-9% и алюминиево-кремниевых сплавов (NaCE до 18) 2j. Недостатком этого электролита является повышенная летучесть и пониженная электропроводность его при низких криолитовых отношениях: повышенное содержание ионов натрия в электролите при высоких,криолитовых отношениях и высоких содержаниях NaCE, что приводит к увеличению содержания натрия в металле и снижению срока службы катода (электролизера). Известен также криолитоглиноземный электролит для получения алюминиевокремниевых сплавов с добавками KF от 15 до «О вес.% З. , Основной недостаток такого электролита - высокое содержание KF, который отрицательно влияет на углеродистую подину электролизера, что снижает срок его службы. Наиболее близким к предлагаемому является следующий состав электролита для получения алюминиево-кремниевых сплавов, мае.;: AEP-j 39,1«5; NaF 52,8-58,7; АЕаО 0,3-3,5; SiO

0,2+-0,38, Оксид кремния поступает в электролит или с высококрёмнистым глиноземом, или из отходов, например с илу ми новых шлаков .kj.

Недостатком известного электролита является повышенное сопротивление электролита за счет содержания в нем оксидов, что приводит к повышенному расходу электроэнергии, по вышенной температуре электролита и, в результате, к снижению выхода по току и повышенному расходу фтористых солей.

Цель изобретения - улучшение технико-экономических показателей элект ролиза (сокращение расхода электроэнергии , фтористых солей и глинозема повышение выхода по току, снижение сбестоимости получаемого сплава) за . счет улучшения физико-химических свойств электролита (увеличение элекропроводности, снижение температуры плавления электролита и др.) и применение более дешевого литийсодержащего сырья.

.Поставленная цель достигается тем что электролит для получения алюминиево-кремниевых сплавов, содержащий фтористый натрий, фтористый алюминий оксид алюминия и оксид кремния, дополнительно содержит фтористый кальций, фтористый магний, фтористый Ka- ЛИЙ, фтористый литий и литийсодержащий концентрат при следующем соотношении компонентов, масД: Фтористый алюминий 29-37 Фтористый кальций 1-7 Фтористый магний 5 Фтористый калий О, Фтористый литий 1-5 Оксид алюминия 0,5-7 Оксид кремния 0,1-0,5 Литийсодержащий концентрат Q,01-1 Фтористый натрий Остальное, при этом молекулярное отношение фтористого натрия к фтористому алюминию составляет от 2,6 до 3,.

Литийсодержащйе концентраты (сподуменовый, лепидолитовый, мусковитовый, петалитовый, слюдяной и др.) имеют следующее содержание основных компонентов, масД: 1-8; SiOj 35-60; КО 0,5-10; 15-30; F 0,5-10.

В качестве лктийсодержащего сырья могут быть использованы непосредственно минералы (сподумен, петалит и другие) или их смесь.

Введение в электролит от 0,01 до 1 масД литийсодержащего концентрата обусловлено следующим: при загрузке концентрата менее 0,01% снижается положительный э ффект применения соединений лития, так как не удается поддерживать требуемую концентрацию фтористого лития; при загрузке более 1% резко повышается сопротивление электролита за счет большого количества оксидов.

В процессе электролиза глинозема и литийсодержащего концентрата, растворенных в электролите, состоящем из фторидов натрия, алюминия,«кальция, . магния и лития, на катоде выделяется жидкий сплав алюминия с кремнием, содержащий Si 0,2-5. Загрузка литийсодержащего концентрата в электролит может производиться непрерывно, полунепрерывно или периодически; вместе с глиноземом или с фтористыми солями ли отдельно; на корку электррлита или непосредственно в расплав. В результате взаимодействия оксидов с компонентами электролита образуется активный глинозем () который лучше растворяется в электролите. Корректировка электролита по криолитовому отношению производится криолитом, фтористым алюминием или фтористым натрием. Загрузка добавок (CaF, MgF/j., MgO и другие) производится периодически. При большом их поступлении с концентратом в виде прийесей (СаО, MgO) загрузка добавок вообще не производится. Для создания первоначальной требуемой концентрации литий может быть введен в электролит в виде чистых солей (фторида, карбоната, алюмината) или в виде литийсодержащего концентрата. Для компенсации потерь лития при электролизе и введения кремнезема, а также частично оксида алюминия в электролит вводится литийсодержащий концентрат в количестве 0,01-1 мас.%.

Некоторые составы предлагаемого электролита и их свойства приведены

э таблице.

Примеси (Na О, CaO, TiO , MgO, Mho, Fe 0 и другие)

Содержание Si в сплаве, масД

Изменение свойств предлагаемого электролита относительно известнс)го

Снижение температуры начала

16,5 17,5

13,5

17

0,6 0,6

5,0

0,2 1,0

Так, при использовании для электролиза электролита с криолитовым отношением 2,7 известного состава, м.ас.%: дер NaF 56; SiO 0,3, температура процесса составляет 970-980°С, напряжение ,65 В, расход глинозема 1930 кг/т АК, расход фтористых солей 32 кг (в пересчете на фтор) на тонну алюминия.

При применении электролита с криолитовым отношением 3,2 предлагаемого состава, масД: NaF 52,7 32,9; CaFi 2,5; MgFi 3,5; LiF i; KF 1; AEp, 3; Si02.0,2, a также Q.,2% литийсодержащего концентрата температура процесса снижается на (при снижении температуры начала кристаллизации на ), среднее напряжение ,S В, расход глинозема составляет 1880 кг/т Ав (т.е. ниже tia 50 кг), расход фтористых солей умень шается на 2,5 кг фтора на тонну алюминия. Кроме того, предлагаемый электролит способствует образованию акти1Вного глинозема (5-10% от загрзокаемого глинозема), что также приводит к сни жению рабочего напряжения; снижаются затраты и на литиевое сырье на 20%, все это способствует улучшению технико-экономических показателей и сни жению себестоимости получаемого спла ва. :.-..,. . Формула изобретения Электролит для получения алюминиево-кремниевых сплавов, содержаор й фтористый натрий, фтористый алюминий оксид алюминия и оксид кремния, от личаю щ и и с я тем, что, с целью улучшения технико-экономичес9ких показателей электролиза, электролит дополнительно содержит фтористый кальций, фтористый магний, фтористый калий, фтористый литий и литийсодержащий концентрат при следующем соотношении компонентов, мас.: Фтористый алюминий 29-37 Фтористый кальций 1-7 фтористый магний 1-5 Фтористый калий 0,5-6 . Фтористый литий 1-5 Оксид алюминия 0,5-7 Оксид кремния О,1-0,5 Литийсодержащий концентрат 0,01-1 Фтористый натрий Остальное при этом молекулярное отношение фтористого натрия к фтористому алюминию составляет от 2,6 до 3,. Источники информации, принятые во внимание при экспертиз 1.Авторское свидетельство СССР If A9172t, кл. С 25 С 3/36, 1973. 2.Патент США № , кл. , опублик. 1957. 3.Авторское свидетельство СССР Н , кл. С 25 С 3/36, 197. if. Авторское свидетельство СССР , кл.. С 25 С 3/3б, 1976.