RU2722605C1 - Electrolysis unit for aluminum production - Google Patents
Electrolysis unit for aluminum production Download PDFInfo
- Publication number
- RU2722605C1 RU2722605C1 RU2019138062A RU2019138062A RU2722605C1 RU 2722605 C1 RU2722605 C1 RU 2722605C1 RU 2019138062 A RU2019138062 A RU 2019138062A RU 2019138062 A RU2019138062 A RU 2019138062A RU 2722605 C1 RU2722605 C1 RU 2722605C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aluminum
- alumina
- electrolysis
- production
- anodes
- Prior art date
Links
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 49
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 49
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 title claims abstract description 21
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 6
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 5
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 claims abstract description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 7
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 5
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 12
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 5
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 5
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 2
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000003625 skull Anatomy 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
- C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
- C25C3/08—Cell construction, e.g. bottoms, walls, cathodes
- C25C3/12—Anodes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к получению алюминия, а именно к конструкции электролизера для производства алюминия электролизом расплавленных солей.The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to the production of aluminum, and in particular to the design of an electrolytic cell for the production of aluminum by electrolysis of molten salts.
Уровень техникиState of the art
Известна конструкция электролизера для производства алюминия электролизом глинозема в низкотемпературном расплаве электролита, содержащая установленный внутри ванны короб, изготовленный из сплава Cu-Fe-Ni, несущий потенциал анода, приваренные к боковым стенкам короба вертикально расположенные инертные (малорасходуемые) аноды, изготовленные из этого же сплава, между которыми расположены смачиваемые катоды (патент US 6,866,768, опубл. 15.03.2005).A known design of the electrolytic cell for the production of aluminum by electrolysis of alumina in a low-temperature molten electrolyte, containing a duct mounted inside the bath made of Cu-Fe-Ni alloy, carrying the anode potential, vertically located inert (low-consuming) anodes made from the same alloy welded to the side walls of the duct between which are wettable cathodes (US patent 6,866,768, publ. March 15, 2005).
Недостатком этой конструкции электролизера является то, что боковые и подовая части короба, несущие потенциал анода, выделяют пузырьки кислорода, которые поднимаясь сквозь расплав, окисляют выделившийся на катоде алюминий, снижая выход алюминия по току и увеличивая расход электроэнергии. Кроме того, вертикально расположенные токоподводы, выступающие над расплавом, вызывают намораживание криолитоглиноземной корки на его поверхности, что затрудняет погружение глинозема в электролит, его растворение и перенос в межэлектродное пространство, способствует образованию наростов на электродах, нарушающих протекание стабильного электролиза и снижающих его показатели. Подвод тока сверху через слой электролита требует также создание защиты токоподвода на границе расплав - газ от растворения, что усложняет конструкцию анодного устройства электролизера.The disadvantage of this design of the electrolyzer is that the side and bottom parts of the duct carrying the potential of the anode emit oxygen bubbles, which, rising through the melt, oxidize the aluminum released at the cathode, reducing the aluminum current output and increasing the energy consumption. In addition, vertically arranged current leads protruding above the melt cause freezing of the cryolite-alumina crust on its surface, which makes it difficult to immerse alumina in the electrolyte, dissolve it and transfer it into the interelectrode space, and contribute to the formation of growths on the electrodes, which disrupt the flow of stable electrolysis and reduce its performance. The supply of current from above through the electrolyte layer also requires protection of the current supply at the melt – gas interface from dissolution, which complicates the design of the anode device of the electrolyzer.
Известен электролизер для получения жидких металлов электролизом расплавов по патенту RU 2586183, опубл. 10.06.2016, содержащий корпус, подину, крышку, установленные вертикально или наклонно малорасходуемые полые, перфорированные и/или открыто пористые электроды, подсоединенные к источнику постоянного тока, при этом в электродах выполнены внутренние каналы для транспортировки по ним продуктов электролиза. Электроды в поперечном сечении выполнены в виде прямоугольника, закреплены в крышке электролизера и/или в углублениях корпуса и подины, причем в подине - катодной частью, при этом электроды соединены в виде от 1 до 100 параллельных рядов с последовательно соединенными биполярными электродами в ряду от 2 до 100 при расстоянии между электродами от 0,5 до 5 см, а от боковой поверхности электрода до боковой стенки электролизера - от 0,01 до 1 см, при этом каждый ряд эквипотенциальных электродов соединен с накопителем металла, расположенным в нижней части электролизера. Недостатком известного устройства является сложная для изготовления и эксплуатации конструкция электролизера, содержащая пористые электроды, закрепленные в верхней крышке и в подине с внутренними каналами для транспортировки продуктов электролиза, что увеличит капитальные и операционные затраты на производство алюминия.Known electrolyzer for producing liquid metals by electrolysis of melts according to patent RU 2586183, publ. 06/10/2016, comprising a housing, a hearth, a lid, vertically or obliquely mounted low-consuming hollow, perforated and / or openly porous electrodes connected to a direct current source, while the electrodes have internal channels for transporting electrolysis products through them. The electrodes in the cross section are made in the form of a rectangle, fixed in the lid of the electrolyzer and / or in the recesses of the housing and the hearth, and in the hearth - the cathode part, while the electrodes are connected in the form of from 1 to 100 parallel rows with bipolar electrodes connected in series from 2 up to 100 when the distance between the electrodes is from 0.5 to 5 cm, and from the side surface of the electrode to the side wall of the cell is from 0.01 to 1 cm, with each row of equipotential electrodes connected to a metal storage located in the lower part of the cell. A disadvantage of the known device is the design of the electrolyzer, difficult to manufacture and use, containing porous electrodes fixed in the top cover and in the hearth with internal channels for transporting electrolysis products, which will increase the capital and operating costs of aluminum production.
Известна конструкция электролизера для производства алюминия электролизом глинозема в низкотемпературном расплаве, содержащая поочередно расположенные вертикальные аноды и катоды, подвешенные к коллектору так, что нижние части катодных пластин находятся в жидком алюминии ванны, через который ток передается в угольную подину, катодные токоотводы и ошиновку. Коллектор вместе с анодами и катодами, скрепленными между собой электроизоляционными прокладками, может двигаться вверх-вниз, изменяя площадь электродов, погруженных в расплав, токовую нагрузку на электроды и температуру электролита (патент US 5,415,742, опубл. 1995).A known design of an electrolytic cell for producing aluminum by electrolysis of alumina in a low-temperature melt contains alternating vertical anodes and cathodes suspended from the collector so that the lower parts of the cathode plates are in liquid bath aluminum, through which current is transferred to the carbon bottom, cathode down conductors and busbar. The collector, together with anodes and cathodes, fastened together by electrical insulating spacers, can move up and down, changing the area of the electrodes immersed in the melt, the current load on the electrodes and the temperature of the electrolyte (US patent 5,415,742, publ. 1995).
Недостатком этой конструкции электролизера является то, что на подине ванны находится слой жидкого металла, несущий потенциал катода и передающий ток в ошиновку по угольным блокам и блюмсам. Погруженный в электролит и не растворившийся глинозем выпадает в осадок под жидкий металл на катоде, увеличивая его электросопротивление и величину горизонтальных токов в жидком металле. Взаимодействие этих токов с вертикальной компонентой индукции магнитного поля вызывает МГД - течения в жидком металле, что приводит к увеличению скорости массопереноса примесей в катодный алюминий и его загрязнению, к снижению выхода алюминия по току и увеличению расхода электроэнергии.The disadvantage of this design of the electrolyzer is that on the bottom of the bath is a layer of liquid metal that carries the potential of the cathode and transmits current to the busbar through coal blocks and blooms. Alumina immersed in the electrolyte and not dissolved, precipitates under the liquid metal at the cathode, increasing its electrical resistance and the value of horizontal currents in the liquid metal. The interaction of these currents with the vertical component of the magnetic field induction causes MHD flows in the liquid metal, which leads to an increase in the mass transfer rate of impurities to the cathode aluminum and its contamination, to a decrease in the aluminum current output and an increase in electric power consumption.
Наиболее к близким к заявленному изобретению является электролизер для производства алюминия электролизом глинозема во фторидном расплаве, содержащий малорасходуемые металлические аноды, выполненные, например, из сплава Cu-Fe-Ni или Fe-Ni, соединенные с анодной шиной вертикальными токоподводами и смачиваемые катоды, футерованное огнеупорным материалом укрытие верха электролизера и устройство непрерывной/ прерывистой подачи подогретого глинозема на поверхность расплавленного электролита (WO 00\63464, опубл. 16.04.1999 г.).Closest to the claimed invention is an electrolyzer for the production of aluminum by electrolysis of alumina in a fluoride melt, containing low-consumable metal anodes made, for example, of Cu-Fe-Ni or Fe-Ni alloy, connected to the anode bus by vertical current leads and wetted cathodes, lined with refractory material sheltering the top of the electrolyzer and the device continuous / intermittent supply of heated alumina to the surface of the molten electrolyte (WO 00 \ 63464, publ. 04/16/1999).
Это изобретение принято в качестве прототипа. Изобретение позволяет улучшить процесс растворения и переноса глинозема в межэлектродное пространство, однако его техническая реализация имеет ряд недостатков. Расположенные вертикально анодные токоподводы, сокращают площадь поверхности расплава, на которую подается глинозем, и скорость его растворения, а также увеличивают тепловые потери верхом электролизера (расход энергии), что приводит к образованию корки на поверхности расплава и осадков на подине. На границе электролит - газ токоподводы необходимо защищать от растворения в электролите, чтобы уменьшить содержание примесей в алюминии. Большое количество анодов и токоподводов к ним (на электролизере на силу тока ≥300кА≥40 шт), делает сложным изготовление и эксплуатацию балки-коллектора с механизмами подъема анодов и создание герметичного теплоизолированного укрытия, через которое проходят ≥40 вертикальных токоподводов, что увеличивает капитальные и операционные затраты на производство алюминия.This invention is adopted as a prototype. The invention improves the process of dissolution and transfer of alumina into the interelectrode space, however, its technical implementation has several disadvantages. Vertically arranged anode current leads reduce the surface area of the melt, to which alumina is supplied, and its dissolution rate, and also increase the heat loss from the top of the cell (energy consumption), which leads to the formation of a crust on the surface of the melt and precipitation on the bottom. At the electrolyte-gas boundary, the current leads must be protected from dissolution in the electrolyte in order to reduce the content of impurities in aluminum. The large number of anodes and current leads to them (on the electrolytic cell for current strength ≥300 kA≥40 pcs) makes it difficult to manufacture and operate a collector beam with anode lifting mechanisms and create a sealed heat-insulated shelter through which ≥40 vertical current leads pass, which increases capital and operating costs for the production of aluminum.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
В основу изобретения положена задача, заключающаяся в создании конструкции электролизера для производства алюминия электролизом глинозема во фторидном расплаве, с металлическими малорасходуемыми анодами, обеспечивающей непрерывное питание ванны глиноземом без образования осадков и исключающей недостатки прототипа.The basis of the invention is the task of creating the design of an electrolytic cell for the production of aluminum by electrolysis of alumina in a fluoride melt, with metal consumable anodes, which ensures continuous feeding of the bath with alumina without precipitation and eliminating the disadvantages of the prototype.
Техническим результатом является увеличение выхода алюминия по току, снижение расхода энергии и повышение чистоты алюминия, а также снижение капитальных и операционных затрат на производство алюминия.The technical result is an increase in aluminum current output, a reduction in energy consumption and an increase in the purity of aluminum, as well as a reduction in capital and operating costs for the production of aluminum.
Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что в электролизере для производства алюминия электролизом глинозема во фторидном расплаве, содержащем малорасходуемые металлические аноды, выполненные, например, из сплава Cu-Fe-Ni или Fe-Ni, соединенные с анодной шиной вертикальными токоподводами и смачиваемые катоды, футерованное огнеупорным материалом укрытие верха электролизера и устройство непрерывной или прерывистой подачи подогретого глинозема на поверхность расплавленного электролита, токоподводы к анодам расположены на бортах ванны и подключены к ошиновке с боковых сторон электролизера.The achievement of the above technical result is ensured by the fact that in the electrolyzer for aluminum production by electrolysis of alumina in a fluoride melt containing low-consumable metal anodes made, for example, of Cu-Fe-Ni or Fe-Ni alloy, connected to the anode bus by vertical current leads and wetted cathodes, the lining of the top of the electrolytic cell lined with refractory material and the device for continuous or intermittent supply of heated alumina to the surface of the molten electrolyte, current leads to the anodes are located on the sides of the bath and are connected to the busbar on the sides of the electrolyzer.
Изобретение дополняют частные отличительные признаки, направленные на достижение поставленной цели.The invention is complemented by private distinctive features aimed at achieving the goal.
Подина электролизера смонтирована из катодных углеродных блоков покрытых TiB2 или Al-В, в пазы которых, погружены металлические аноды на расстоянии 20-30 мм от стенок пазов.The bottom of the cell is mounted from cathode carbon blocks coated with TiB 2 or Al-B, in the grooves of which are immersed metal anodes at a distance of 20-30 mm from the walls of the grooves.
Донная часть пазов катодных блоков, выполнена с наклоном к центру ванны, а в торце ванны выполнено углубление для сбора и выливки алюминия.The bottom part of the grooves of the cathode blocks is made with an inclination towards the center of the bath, and in the end of the bath there is a recess for collecting and casting aluminum.
Расположение анодных токоподводов у бортов ванны исключает необходимость их защиты на границе электролит-газ, так как эта граница будет защищена гарнисажем из намерзшего на бортах электролита. Подвод тока к анодам с боковых сторон электролизера позволяет закрыть всю поверхность электролизера герметичным теплоизолированным укрытием, исключить подсосы газа из окружающей среды и уменьшить за счет этого объем отсасываемых газов и тепловые потери верхом электролизера. Это позволит использовать тепло отходящих газов для подогрева глинозема и предотвратит намерзание криолитоглиноземной корки на поверхности расплава. Подача подогретого глинозема на поверхность расплава обеспечит его полное растворение и высокое содержание в электролите без образования осадков на подине и наростов на электродах (WO 99/41434, опубл. 19.08.1999 г). Высокая и однородная концентрация глинозема снизит скорость растворения металлических анодов. Предлагаемая конструкция электролизера является более простой в изготовлении и эксплуатации по сравнению с прототипом - в ней отсутствуют механизмы подъема и опускания балки - коллектора и укрытия, упрощается конструкция и уменьшается вес ошиновки за счет исключения анодных стояков, соединяющих катодные шины предыдущего электролизера с анодными шинами следующего, что снижает капитальные и операционные затраты на производство алюминия.The location of the anode current leads at the sides of the bathtub eliminates the need for their protection at the electrolyte-gas boundary, since this boundary will be protected by a skull from the electrolyte frozen on the sides. The current supply to the anodes from the sides of the cell allows you to close the entire surface of the cell with a sealed insulated cover, to prevent gas leaks from the environment and thereby reduce the amount of suction gases and heat loss on top of the cell. This will allow the use of exhaust gas heat to heat alumina and prevent freezing of cryolite-alumina crust on the surface of the melt. The supply of heated alumina to the surface of the melt will ensure its complete dissolution and high content in the electrolyte without the formation of precipitation on the bottom and growths on the electrodes (WO 99/41434, published on 08.19.1999). A high and uniform concentration of alumina will reduce the dissolution rate of metal anodes. The proposed design of the electrolyzer is simpler to manufacture and operate compared to the prototype — it lacks the mechanisms for raising and lowering the beam — the collector and the shelter, simplifies the design and reduces the weight of the busbar due to the elimination of the anode risers connecting the cathode buses of the previous electrolyzer to the anode buses of the next one. which reduces the capital and operating costs of aluminum production.
Размещение анодов в пазах катодных блоков позволяет использовать стандартные двухпазовые блоки в качестве подины электролизера с вертикальными электродами.Placing the anodes in the grooves of the cathode blocks allows the use of standard two-groove blocks as the bottom of the electrolyzer with vertical electrodes.
Наклон донной части пазов катодных блоков к центру ванны обеспечит стекание алюминия выделяющегося на стенках пазов, являющихся катодами, в накопитель алюминия в торце ванны, что предотвратит возникновение МГД-течений в жидком металле и обеспечит повышение выхода по току и чистоты алюминия.The inclination of the bottom part of the grooves of the cathode blocks to the center of the bath will allow the aluminum that is released on the walls of the grooves, which are the cathodes, to drain into the aluminum storage ring at the end of the bath, which will prevent the formation of MHD flows in the liquid metal and will increase the current efficiency and purity of aluminum.
Таким образом, предлагаемая конструкция электролизера для производства алюминия, обеспечит оптимальные условия для растворения и переноса глинозема в межэлектродное пространство - увеличит открытую поверхность расплава, на которую подается подогретый глинозем, скорость растворения и высокое содержание растворенного глинозема в электролите, исключит образование наростов на электродах, осадков и возникновение МГД-течения жидкого алюминия. Это повысит чистоту алюминия и выход по току, снизит расход электроэнергии. Использование стандартных катодных блоков, более простой конструкции укрытия, исключающей механизмы подъема балки-коллектора и анодные стояки снизит капитальные и операционные затраты на производство алюминия.Thus, the proposed design of the electrolyzer for aluminum production will provide optimal conditions for the dissolution and transfer of alumina into the interelectrode space - it will increase the open surface of the melt, onto which heated alumina is fed, the dissolution rate and the high content of dissolved alumina in the electrolyte, and exclude the formation of growths on the electrodes and precipitation and the occurrence of the MHD flow of liquid aluminum. This will increase the purity of aluminum and current efficiency, reduce energy consumption. The use of standard cathode blocks, a simpler shelter design, excluding the lifting mechanisms of the collector beam and anode risers, will reduce the capital and operating costs of aluminum production.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Сущность изобретения поясняется схемой электролизера для получения алюминия, представленном на фиг. 1 (а,б,).The invention is illustrated by the scheme of the cell for producing aluminum, shown in Fig. 1 (a, b,).
Электролизер для производства алюминия содержит футерованное огнеупорным материалом укрытие - 2 с бункером для подогрева и непрерывного питания ванны глиноземом - 1, электролит - 3, анодные токоподводы - 4, гарнисаж - 5, аноды - 6, катодные токоотводы - 7, катодные блоки с пазами - 8, подовую футеровку электролизера - 9, накопитель алюминия - 10.The electrolyzer for aluminum production contains a shelter lined with refractory material - 2 with a hopper for heating and continuous feeding of the bath with alumina - 1, electrolyte - 3, anode current leads - 4, skull-plate - 5, anodes - 6, cathode current collectors - 7, cathode blocks with grooves - 8, the hearth lining of the cell - 9, the storage of aluminum - 10.
Монтаж электролизера для производства алюминия осуществляется следующим образом. После футеровки ванны (подина футеруется теплоизоляционными и огнеупорными кирпичами известным способом) на нее устанавливаются катоды - графитовые/ графитированные блоки шириной 770 мм и высотой, например, 500 мм покрытые TiB2 с двумя продольными пазами шириной 110 мм и высотой 400 мм, обращенными вверх. Швы между блоками заполняются утрамбованной подовой массой известным способом. Внутри блоков закрепляются известным способом медные/стальные катодные токоотводы (блюмсы). Токоотводы выводятся в окна футеровки ванны, заделываются в ней известным способом и соединяются с катодными шинами. Бортовые стенки ванны футеруются плитами карбида кремния известным способом. Аноды и анодные токоподводы изготавливаются из металлической плиты Cu-Fe-Ni толщиной 30-50 мм. Аноды устанавливаются в пазы катодных блоков на расстоянии 20-30 мм от стенок, образуя с ними межэлектродное пространство. Установленная величина межэлектродного расстояния 20-30 мм при скорости расходования металлического анода 2-4 мм/год ((I. Galasiu, R. Galasiu, J. Thonstad "Inert anodes for aluminium electrolysis, Aluminium Verlad, Dusseldorf, 2007, pp. 5-8, 10. 34. 170. 174) позволит работать, не меняя ее величину, в течение всего срока эксплуатации электролизера, корректируя в необходимых случаях параметры процесса составом электролита или уровнем расплава. Анодные токоподводы расположены на бортах ванны и подключены к ошиновке с боковых сторон электролизера известным способом.The installation of the electrolyzer for aluminum production is as follows. After lining the bath (the bottom is lined with heat-insulating and refractory bricks in a known manner), cathodes are installed on it - graphite / graphite blocks with a width of 770 mm and a height, for example, 500 mm coated with TiB 2 with two longitudinal grooves 110 mm wide and 400 mm high, facing up. The seams between the blocks are filled with a rammed hearth mass in a known manner. Inside the blocks, copper / steel cathode down conductors (blooms) are fixed in a known manner. Down conductors are displayed in the windows of the lining of the bath, sealed in it in a known manner and connected to the cathode buses. The side walls of the bath are lined with silicon carbide plates in a known manner. Anodes and anode current leads are made of a metal plate Cu-Fe-Ni with a thickness of 30-50 mm. Anodes are installed in the grooves of the cathode blocks at a distance of 20-30 mm from the walls, forming an interelectrode space with them. The established value of the interelectrode distance of 20-30 mm at a consumption rate of a metal anode of 2-4 mm / year ((I. Galasiu, R. Galasiu, J. Thonstad "Inert anodes for aluminum electrolysis, Aluminum Verlad, Dusseldorf, 2007, pp. 5- 8, 10. 34. 170. 174) will allow working, without changing its value, throughout the life of the cell, adjusting, if necessary, process parameters with the composition of the electrolyte or the level of the melt. Anode current leads are located on the sides of the bath and are connected to the busbar on the sides electrolyzer in a known manner.
После окончания монтажа осуществляется подготовка электролизера к пуску (разогрев газовыми или мазутными горелками до температуры 700-800°С), заливка электролита, включение электролизера под нагрузку и последующий его вывод на нормальный технологический режим известным способом. Питание ванны глиноземом осуществляют непрерывной подачей в количестве не менее 95% глинозема от теоретического выхода алюминия по току на поверхность расплава под укрытием электролизера. При питании глиноземом в количестве менее 95% от теоретического выхода по току возрастет скорость растворения металлического анода, при количестве глинозема более 100% выхода по току могут образовываться осадки глинозема, что вызовет нарушение процесса электролиза (стекания алюминия в сборник). Выливку алюминия, контроль и управление процессом осуществляют известным способом.After the installation is completed, the electrolyzer is prepared for start-up (heating with gas or fuel oil burners to a temperature of 700-800 ° C), the electrolyte is poured, the electrolyzer is turned on under load and then brought back to normal operation in a known manner. The bath is fed with alumina by a continuous supply of at least 95% alumina from the theoretical output of aluminum by current to the surface of the melt under the shelter of the electrolyzer. When alumina is fed in an amount of less than 95% of the theoretical current output, the dissolution rate of the metal anode will increase, if alumina is more than 100% of the current output, alumina deposits can form, which will disrupt the electrolysis process (aluminum draining into the collection). Casting aluminum, control and process control is carried out in a known manner.
Предлагаемая конструкция электролизера для производства алюминия позволит увеличить выход по току и снизить расход энергии за счет улучшения питания ванн глиноземом, исключения образования осадков и МГД-процессов в ванне, улучшить качество алюминия и увеличить срок службы металлических анодов. При этом содержание примесей в алюминии при полном расходовании анодов в течение 5 лет эксплуатации электролизера составит ≤0,20% вес, что соответствует коммерческим требованиям. Боковой подвод тока к анодам позволяет также упростить конструкцию электролизера (убрать балку-коллектор, механизмы подъема и питания глиноземной шихтой, упростить схему и уменьшить вес шинопроводов), снизить капитальные и операционные затраты на производство алюминия.The proposed design of the electrolyzer for aluminum production will increase the current efficiency and reduce energy consumption by improving the alumina feed of the bathtubs, eliminating the formation of precipitation and MHD processes in the bath, improving the quality of aluminum and increasing the service life of metal anodes. At the same time, the content of impurities in aluminum at full consumption of the anodes for 5 years of operation of the electrolyzer will be ≤0.20% weight, which corresponds to commercial requirements. The lateral current supply to the anodes also simplifies the design of the electrolyzer (remove the collector beam, lifting and feeding mechanisms with an alumina charge, simplify the circuit and reduce the weight of busbars), reduce the capital and operating costs of aluminum production.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019138062A RU2722605C1 (en) | 2019-11-26 | 2019-11-26 | Electrolysis unit for aluminum production |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019138062A RU2722605C1 (en) | 2019-11-26 | 2019-11-26 | Electrolysis unit for aluminum production |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2722605C1 true RU2722605C1 (en) | 2020-06-02 |
Family
ID=71067623
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019138062A RU2722605C1 (en) | 2019-11-26 | 2019-11-26 | Electrolysis unit for aluminum production |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2722605C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2763059C1 (en) * | 2021-01-26 | 2021-12-27 | Сергей Владимирович Кидаков | Production of aluminium with a moving electrolyte in an electrolyser |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000063464A1 (en) * | 1999-04-16 | 2000-10-26 | Moltech Invent S.A. | Electrolytic cell with improved alumina feed device |
| RU2228394C1 (en) * | 2002-11-19 | 2004-05-10 | Открытое акционерное общество "Всероссийский алюминиево-магниевый институт" | Bus arrangement of electrolyzer winning aluminum |
| US6866768B2 (en) * | 2002-07-16 | 2005-03-15 | Donald R Bradford | Electrolytic cell for production of aluminum from alumina |
| RU2586183C1 (en) * | 2015-01-22 | 2016-06-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Electrolysis cell for producing liquid metals by electrolysis of melts |
-
2019
- 2019-11-26 RU RU2019138062A patent/RU2722605C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000063464A1 (en) * | 1999-04-16 | 2000-10-26 | Moltech Invent S.A. | Electrolytic cell with improved alumina feed device |
| US6866768B2 (en) * | 2002-07-16 | 2005-03-15 | Donald R Bradford | Electrolytic cell for production of aluminum from alumina |
| RU2228394C1 (en) * | 2002-11-19 | 2004-05-10 | Открытое акционерное общество "Всероссийский алюминиево-магниевый институт" | Bus arrangement of electrolyzer winning aluminum |
| RU2586183C1 (en) * | 2015-01-22 | 2016-06-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Electrolysis cell for producing liquid metals by electrolysis of melts |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2763059C1 (en) * | 2021-01-26 | 2021-12-27 | Сергей Владимирович Кидаков | Production of aluminium with a moving electrolyte in an electrolyser |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4243502A (en) | Cathode for a reduction pot for the electrolysis of a molten charge | |
| EP1364077B1 (en) | A method and an electrowinning cell for production of metal | |
| US2480474A (en) | Method of producing aluminum | |
| US20190376197A1 (en) | Systems and methods for purifying aluminum | |
| CN203938739U (en) | Electrolytic cell assembly, electrolyzer system and electrolyzer assembly | |
| WO2016082726A1 (en) | Electrolysis furnace | |
| CA1164823A (en) | Electrode arrangement in a cell for manufacture of aluminum from molten salts | |
| CN101368282A (en) | Lower cathode rare earth metal electrolytic cell and electrolysis process using the electrolytic cell | |
| WO2016124034A1 (en) | Electrolytic furnace group | |
| JP2781582B2 (en) | Electrolyzer for metal refining | |
| CA1280715C (en) | Electrolytic cell with anode having projections and surrounded by partition | |
| CN204661841U (en) | A kind of electrolytic furnace group | |
| RU111540U1 (en) | ELECTROLYZER FOR ALUMINUM PRODUCTION | |
| RU2722605C1 (en) | Electrolysis unit for aluminum production | |
| US7470354B2 (en) | Utilisation of oxygen evolving anode for Hall-Hèroult cells and design thereof | |
| RU2499085C1 (en) | Electrolysis unit for aluminium manufacture | |
| RU2696124C1 (en) | Electrolytic cell for aluminum production | |
| CN105780053B (en) | A kind of aluminum electrolysis method using aluminium as cathode | |
| CN102925931A (en) | Side-inserted submersion-type lower cathode rare earth molten salt electrolytic tank | |
| AU2008299528B2 (en) | Control of by-pass current in multi-polar light metal reduction cells | |
| RU2449059C2 (en) | Electrolysis unit for aluminium manufacture | |
| US3736244A (en) | Electrolytic cells for the production of aluminum | |
| RU2621084C1 (en) | Electrolytic cell for production of aluminium | |
| RU2418083C2 (en) | Electrolyser for refining lead in salt melt | |
| RU2509830C1 (en) | Electrolytic cell for production of aluminium |