RU202425U1 - Электрическая печь для плавления электролита, содержащего фтористые соли, используемого в электролизерах для получения алюминия - Google Patents
Электрическая печь для плавления электролита, содержащего фтористые соли, используемого в электролизерах для получения алюминия Download PDFInfo
- Publication number
- RU202425U1 RU202425U1 RU2020111771U RU2020111771U RU202425U1 RU 202425 U1 RU202425 U1 RU 202425U1 RU 2020111771 U RU2020111771 U RU 2020111771U RU 2020111771 U RU2020111771 U RU 2020111771U RU 202425 U1 RU202425 U1 RU 202425U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- furnace
- electrolyte
- fluoride salts
- melting
- bath
- Prior art date
Links
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 40
- 238000002844 melting Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 230000008018 melting Effects 0.000 title claims abstract description 17
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 16
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 16
- 150000004673 fluoride salts Chemical class 0.000 title claims abstract description 15
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 11
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 4
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 abstract description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 abstract description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 5
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 4
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 3
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229910001610 cryolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Electric arc furnaces ; Tank furnaces
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
Abstract
Техническое решение относится к электрометаллургии, а конкретно к электролитическому получению легких металлов: алюминия, магния.Электрическая печь для плавления электролита (фтористых солей), включающая стальной кожух ванны печи с футеровкой из теплоизоляционного, огнеупорного слоев, внутренняя огнеупорная футеровка ванны печи имеет защиту от расплавленного электролита (фтористых солей) из карбидокремниевых плит. Электрическое питание печи осуществляется от печного трансформатора к электроду через расплав электролита и к угольной футеровке подины ванны печи. Плавление электролита (фтористых солей) проводится в режиме сопротивления при соотношении тока электрода к напряжению 5300-10700. 1 ил.
Description
Область техники
Техническое решение относится к электрометаллургии, а конкретно к электролитическому получению легких металлов: алюминия, магния.
Уровень техники
Алюминий получают электролизом расплава электролита (фтористых солей) в электролизерах постоянного тока. Перед запуском новой ванны электролизера, ванну предварительно прогревают, с целью обжига подовой массы, которой набиты швы между угольными блоками, затем в ванну заливают необходимое количество расплавленного электролита. Электролит заранее наплавляют в действующих электролизерах, ваннах-матках (Борисоглебский Ю.В., Галевский Г.В. и др. Металлургия алюминия, Новосибирск: Наука, Сибирская издательская фирма РАН, 1999, С. 216-217). Недостатком данного способа плавления электролита является снижение производительности электролизеров, ванн-маток, увеличение расхода электроэнергии на производство алюминия ввиду того, что основная часть подводимой электроэнергии идет на расплавление излишнего, специально загруженного в электролизер электролита для пусковых электролизеров, а не на процесс электролиза.
Известна печь с солевым обогревом для плавки магниевых ломов (патент SU №1254830, F27B 19/02, опубл. 10.05.96), включающая футерованный кожух с установленные через футеровку в шахте печи электродами, электроды установлены в печи на расстоянии от подины, равном 0,18 0,25 глубины шахты печи, и выполнены выступающими над футеровкой печи в шахту на 0,06 0,15 толщины футеровки. Печь дополнительно снабжена резервными электродами, число которых равно количеству рабочих электродов. Токоподводы установлены в выемках наружной футеровки. Недостатком печи данной конструкции является низкий срок службы печи, быстрый износ футеровки из-за наличия резервных электродов. Кроме того, конструкция токоподвода не обеспечивает равномерный прогрев расплава по высоте шахты печи.
Известна печь с солевым обогревом для плавки лома легких металлов (патент SU №1313088, F27B 14/00, опубл. 20.06.96), содержащая футерованный кожух с электродами, установленным и в футеровке стен с выводом в рабочее пространство ванны печи. Футеровка ванны печи выполнена в виде сплошной бетонной рубашки, футеровка подины из муллитового кирпича, контактирующая с расплавом, а стен из доменного кирпича. Недостатком печи является недостаточный срок службы футеровки ванны печи в месте прохода электродов.
Известен электропечной агрегат (патент РФ №2089803, кл. F27B 3/08, приоритет от 21.02.1996 г.), содержащий дуговую электропечь с электропроводной подиной и четное количество расположенных сверху печных электродов и равное числу электродов количество источников питания. Работа печи характеризуется развитым дуговым режимом и уменьшением токов шихтовой проводимости. Недостатком данного электропечного агрегата является развитый дуговой режим работы, что приведет к испарению фтористых солей при температурах дугового разряда.
Известна электрическая печь с солевым обогревом (патент на полезную модель №74696, F27B 14/00, опубл. 10.07.2008), состоящая из кожуха печи с футеровкой из теплоизоляционного и огнеупорного слоев, стационарными электродами, выведенными через футеровку торцами в рабочее пространство на расстоянии от подины 0,1-0,15 высоты ванны. Печь снабжена дополнительными электродами, установленными в проемах перекрытия ванны печи. Недостатком конструкции печи является низкий срок службы футеровки стен ванны печи из муллитового кирпича и неравномерный прогрев расплава в нижней части ванны печи.
Известна электродуговая плавильная печь (патент РФ №2227881, F27B 3/08, опубл. 27.04.2004), содержащая расположенный подовый проводник под проводящей частью шихты ванны напротив электродов, подключенных к силовому трехфазному трансформатору, с организацией под электродами концентрированного ионизированного пространства в ограниченном объеме, который обеспечивает более устойчивый режим нагрева и плавления металла.
По технической сущности, по наличию общих признаков, данное техническое решение принято в качестве ближайшего аналога.
Недостатком печи данной конструкции является то, что основной режим работы печи - дуговой, а это недопустимо при плавлении электролита, ввиду повышенной летучести электролита (фтористых солей) при температурах выше 1000°С. В условиях дугового разряда это приведет к значительному испарению криолита (фтористых солей).
В основу технического решения положена задача, направленная на повышение стабильности работы электролизеров.
Техническим результатом является повышение производительности электролизеров.
Раскрытие технического решения
Поставленная цель предлагаемого технического решения достигается за счет того, что электролит (фтористые соли) для пуска ванн наплавляется в специальной электрической печи, расположенной в корпусе электролиза. Напряжение подается от трансформатора к угольному электроду и к угольному токоподводу, вмонтированному в подину ванны печи. Расплав электролита образуется за счет протекания тока от угольного электроду к угольной подине через загруженный в печь электролит. Расплав электролита периодически сливают из печи через отверстие в футеровки ванны.
При ведении электролиза алюминия в расплаве электролита (фтористых солей) электрическое напряжение на участке анод-катод составляет 4,3-4,5 В, сила тока 160000 А (соотношение тока к напряжению 37200-35500). При попадании не растворившихся в электролите твердых частиц (электролита или углерода) происходит разрыв контакта между анодом и электролитом по границе соприкосновения анода с электролитом и на поверхности анода возникают искровые разряды («анодный эффект»). Разряды проводят к росту напряжения до 15-30 В (соотношение тока к напряжению 5300 при напряжении 30 В, и 10700 при напряжении 15 В) и, если не устранить это явление, к испарению (потерям, изменению состава) электролита и к дальнейшему нарушению режима электролиза алюминия (Черкасова К.С. Производство алюминия, ГОУ СПО Братский индустриальный техникум, Братск, 2008, С. 9). Исходя из изложенного: дуговой режим работы печи начинает развиваться, для электролизеров на силу тока 160000 А, в интервале отношения тока электрода к напряжению 5300-10700.
Краткое описание чертежей
Сущность полезной модели пояснена на фигуре 1. Печь для плавления электролита (фтористых солей) включает в себя: стальной кожух (1) с теплоизоляционным покрытием, огнеупорную футеровку (2) с защитным слоем (3) от воздействия расплавленных фтористых солей, выполненным из карбидокремниевых плит, угольную футеровку подины с элементами подвода тока к подине (4), угольный электрод с механизмом перемещения электрода (5). На уровне подины ванны печи имеется отверстие (6) для слива расплавленного электролита (8). Электрическое питание печи осуществляется от печного трансформатора: к токоподводу (7) угольного электрода (5) и к подводу тока (9) к подине ванны печи (4).
Работа устройства
Плавление электролита осуществляется следующим образом. В печь на подину загружается электролит или другая смесь фтористых солей и небольшое количество токопроводящих материалов, например, алюминиевая стружка. Печь включают под напряжение в режиме сопротивления. После расплавления алюминия и получения электролита в жидком виде электрический ток, проходящий через жидкий электролит, нагревает расплав, поэтому, во избежание перегрева, постоянно загружаются свежие порции электролита до полного заполнения шахты ванны печи жидким расплавом. После заполнения ванны и достижения необходимой температуры производится слив расплава, и расплав в ковше перемещается для заливки в пусковой электролизер. При сливе расплава в ванне печи оставляется небольшое количество расплава для последующего цикла наплавления электролита. Наличие в ванне печи расплавленного электролита не приводит к перегреву электролита и его испарению, ускоряет следующий цикл плавления. Во время работы, когда электрод постоянно погружен в расплав, исключается работа печи в дуговом режиме. Расплавление электролита ведется при соотношении тока к напряжению 5300-10700. Данное отношение тока электрода к напряжению исключает ведение процесса плавления электролита с развитым дуговым режимом.
Проведенные испытания печи показали достаточный уровень прогрева электролита. Пуск новых ванн прошел без отклонений от действующей нормативной документации по пуску новых ванн. Электролизеры, ранее использовавшие как ванны-матки, сохранили стабильный выпуск алюминия.
Плавление электролита в отдельной печи позволило повысить производительность электролизера в период запуска электролизеров в работу. Производительность электролизеров с силой тока 160000 А, при работе электролизера в режиме ванны-матки, составила 1154 кг в сутки. При работе электролизера в стационарных режимах производительность электролизера составила 1245 кг алюминия в сутки; в среднем, производительность электролизеров в течение длительного периода (наплавления электролита в ваннах-матках) составила 1230 кг алюминия в сутки. Повышение производительности электролизеров составила в сутки 15 кг алюминия.
Плавление электролита и других фтористых солей в одноэлектродной электрической печи переменного тока в режиме электрического сопротивления с соотношением тока электрода к напряжению в интервале 5300-107000, обуславливает новизну технического решения и соответствует критерию «существенное отличие».
Claims (1)
- Электрическая печь для плавления электролита, содержащего фтористые соли, используемого в электролизерах для получения алюминия, содержащая кожух ванны печи с футеровкой из теплоизоляционного, огнеупорного слоев, подвод тока к электроду и к подине ванны печи, и печной трансформатор, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью осуществления электрического питания печи от печного трансформатора к электроду через электролит к подине печи при соотношении тока (A) электрода к напряжению (В), равном 5300-10700, и замыкания электрической цепи между электродом и подиной в режиме сопротивления через расплав упомянутого электролита для обеспечения его плавления.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020111771U RU202425U1 (ru) | 2020-03-20 | 2020-03-20 | Электрическая печь для плавления электролита, содержащего фтористые соли, используемого в электролизерах для получения алюминия |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020111771U RU202425U1 (ru) | 2020-03-20 | 2020-03-20 | Электрическая печь для плавления электролита, содержащего фтористые соли, используемого в электролизерах для получения алюминия |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU202425U1 true RU202425U1 (ru) | 2021-02-17 |
Family
ID=74665792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020111771U RU202425U1 (ru) | 2020-03-20 | 2020-03-20 | Электрическая печь для плавления электролита, содержащего фтористые соли, используемого в электролизерах для получения алюминия |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU202425U1 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0474883A1 (en) * | 1990-03-19 | 1992-03-18 | Kawasaki Steel Corporation | Dc electric furnace for melting metal |
| SU1313088A1 (ru) * | 1985-05-29 | 1996-06-20 | Соликамский магниевый завод | Печь с солевым обогревом |
| RU2227881C2 (ru) * | 2002-07-22 | 2004-04-27 | Бакуменко Сергей Пантелеевич | Электродуговая плавильная печь (варианты) |
| RU74696U1 (ru) * | 2008-03-31 | 2008-07-10 | Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Печь с солевым обогревом |
| RU2371652C1 (ru) * | 2008-02-11 | 2009-10-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (СФУ) | Электрическая печь для приготовления сплавов цветных металлов |
| RU2550983C1 (ru) * | 2013-11-22 | 2015-05-20 | Общество с Ограниченной Ответственностью Научно-производственное предприятие "ИНЖМЕТ" | Рудно - термическая электропечь с горячей подиной и сильноточным токоподводом |
-
2020
- 2020-03-20 RU RU2020111771U patent/RU202425U1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1313088A1 (ru) * | 1985-05-29 | 1996-06-20 | Соликамский магниевый завод | Печь с солевым обогревом |
| EP0474883A1 (en) * | 1990-03-19 | 1992-03-18 | Kawasaki Steel Corporation | Dc electric furnace for melting metal |
| RU2227881C2 (ru) * | 2002-07-22 | 2004-04-27 | Бакуменко Сергей Пантелеевич | Электродуговая плавильная печь (варианты) |
| RU2371652C1 (ru) * | 2008-02-11 | 2009-10-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (СФУ) | Электрическая печь для приготовления сплавов цветных металлов |
| RU74696U1 (ru) * | 2008-03-31 | 2008-07-10 | Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Печь с солевым обогревом |
| RU2550983C1 (ru) * | 2013-11-22 | 2015-05-20 | Общество с Ограниченной Ответственностью Научно-производственное предприятие "ИНЖМЕТ" | Рудно - термическая электропечь с горячей подиной и сильноточным токоподводом |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN203938739U (zh) | 电解槽装置、电解槽系统和电解槽组件 | |
| CN103540961A (zh) | 一种电解轻稀土金属或合金的电解槽及方法 | |
| CN103540762A (zh) | 一种工频无心感应电炉熔铅除铜精炼工艺 | |
| CN207596976U (zh) | 一种稀土氧化物熔盐电解槽 | |
| RU202425U1 (ru) | Электрическая печь для плавления электролита, содержащего фтористые соли, используемого в электролизерах для получения алюминия | |
| CN105780053B (zh) | 一种以铝作为阴极的铝电解方法 | |
| US8917754B2 (en) | Aluminum melting apparatus | |
| CN107062900A (zh) | 一种交流电弧熔炼炉 | |
| RU2722605C1 (ru) | Электролизер для производства алюминия | |
| GB557262A (en) | An improved furnace for the electrical melting and/or heating of aluminium and alloys thereof, and for the recovery of the metal from aluminium dross residues | |
| RU2696124C1 (ru) | Электролизер для производства алюминия | |
| CN1839290A (zh) | 作为用于电热渣熔炼炉的替换底部的电极布置 | |
| RU2812159C1 (ru) | Способ получения алюминия электролизом раствора глинозема в криолите | |
| RU2449059C2 (ru) | Электролизер для производства алюминия | |
| CN201952499U (zh) | 设置有加热装置的铝电解槽 | |
| RU231156U1 (ru) | Электролизная ванна для получения алюминия из глинозема | |
| RU2616754C1 (ru) | Алюминиевый электролизер с искусственной настылью | |
| JP7600034B2 (ja) | 陽極、溶融塩電解装置及び金属の製造方法 | |
| RU182794U1 (ru) | Дуговая печь постоянного тока | |
| RU2224037C2 (ru) | Электродуговой способ получения олова первой категории качества (сплав, близкий по составу к марке 04) из касситеритового концентрата | |
| WO2021029787A1 (ru) | Алюминиевый электролизер с утепленной бортовой футеровкой | |
| KR20170024012A (ko) | 금속의 제조 방법 및 고융점 금속의 제조 방법 | |
| RU234295U1 (ru) | Биполярный электрод | |
| WO2024030044A1 (ru) | Способ получения алюминия электролизом раствора глинозема в криолите | |
| RU2742633C1 (ru) | Способ получения алюминия электролизом криолитоглиноземных расплавов |