SU828978A3 - Анод дл электролитическогопОлучЕНи АлюМиНи - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к металлургии цветных металлов, в частности к электролитическому получению алюмини  с нерасходуемым , неугольным анодом.

Известен анод дл  электролиза расплава, выполненный с рабочими поверхност ми из оксидно-керамического материала {.

Известный анод выполнен пористым, при этом используетс  только естественна  пористость вещества. При электролитическом получении алюмини  на рабочих поверхност х нерасходуемого анода выдел етс  кислород,  вл ющийс  защитным газом дл  анода. Выделение газа происходит неравномерно - на нижней стороне анода газа выдел етс  больше необходимого дл  защиты анода, на других част х из-за незначительной плотности тока выдел етс  мало кислорода. Поэтому в местах с незначительной плотностью тока повышаетс  коррози  анода.

Цель изобретени -предотвращение коррозии анода.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в аноде дл  электролитического получени  алюмини , выполненном с рабочими поверхност ми из оксидно-керамического материала , различные части анодной поверхности соединены системой пор и/или каналов дл  передачи анодного газа от одной части анодной поверхности к другой.

Дл  поверхности анода, который находитс  в контакте с корродирующим расплавом , могут быть применены в качестве основного материала окислы, например окись олова, окись железа, окись хрома, окись кобальта, окись никел  или OKiCb цинка.

Однако эти окислы в большинстве случаев в отсутствие добавок не подвергаютс  плотпому спеканию и, кроме того, при температуре 1000°С обладают относительно высоким удельным сопротивлением. По этой причине необходимо ироизводить добавление по крайней мере одного из других окислов металлов, которые берут в концентрации от 0,01 до 20 вес. %, преимущественно 0,05 до 2 вес. %, дл  того, чтобы улучшить свойства чистого окисла.

Дл  повышени  способности к спеканию, плотности и электропроводности оказалось целесообразным производить добавление окислов следующих металлов, которые можно примен ть в отдельности или Б комбинации друг с другом: Мп, Fe, Sb, Си, Nb, Zn, Сг, Со, N, Cd, Zr, Та, In, Ni. Ca, Ba, Bi.

При изготовлении окисно-керамических тел подобного тнпа работу можно производить способами, известными из керамической технологии.

В случае использовани  ири электролизе алюмини  керамические аноды должны находитьс  в контакте с расплавом. Разр дка О -ионов происходит на граничной поверхности между расплавом и окисной керамикой . Образующийс  кислород удал етс  через расплав.

Опытным путем было установлено, что в том случае, когда керамический анод, например из окиси олова, погружают без токовой нагрузки в расплавленный криолит, происходит быстрый смыв окиси олова. Поскольку окись олова устойчива против чистого криолита, то, очевидно, происходит реакци  с алюминием, суспендированным или растворенным в криолите.

При применении электролитов, которые состо т из иных соединений (кроме криолита ), но также содержат алюминий, имеют место те же  влени .

Если поверхность анода, наход щуюс  в контакте с расплавленным электролитом, нагрузить током, то сильно уменьшаетс  коррози  и практически понижаетс  до нул  в том случае, когда плотность тока везде превышает известное минимальное значение . Минимальна  плотность тока должна составл ть 0,001 А/см. Однако наиболее предпочтительно, когда плотность составл ет минимум 0,01 А/см, в особенности минимум 0,025 А/см2.

Но на практике показано, что при некоторых обсто тельствах молсет оказатьс  затруднительным на всей наход щейс  в контакте с электролитом поверхности анода создать равномерную плотность тока, поскольку это распределение тока зависит не только от электропроводности керамики и расплава, но и от геометрической формы электролизера, локальных соотношений потоков, температуры ванны и других факторов. Плотность тока на погруженной поверхности анода может не только становитьс  неравномерной, но она может превышать на отдельных участках минимальное значение, следствием чего  вл етс  коррози  анода на этих участках.

Предотвращение коррозии участков анода может быть достигнуто подачей защитного газа извне ко всей рабочей поверхности анода или путем перераспределени  и подачи анодного газа (кислорода) от одних участков поверхности к другим.

На чертеже изображен полностью погруженный анод, защита обесточенных участков которого достигаетс  путем обвода анодного газа.

Этот анод выпо.чнен таким образом, что образующийс  анодный газ может проходить по порам или каналам в теле анода от участков с достаточной плотностью тока к тем участкам, на которых плотность тока

меньше минимального значени . При этом подъемна  сила определ етс  давлением жидкости, завис щим от глубины погружени . Погруженное в расплав 1 устройство 2 дл  подвода тока покрывают защитным

слоем 3, который состоит из обладающего плохой электропроводностью и устойчивого против воздействи  расплава материала, например нитрида бора, сплавленной электрическим способом окиси алюмини  или

окиси магни . Проникновение электролита в поры 4 окисно-керамической части 5 предотвращаетс  при достаточно малом диаметре благодар  высокому поверхностному нат жению и плохому смачиванию расплава . Однако, если поры имеют большой диаметр или если имеютс  каналы, то может происходить проникновение расплава. Тогда по крайней мере проходы 6 через распределитель тока 7 должны быть обшиты

материалом, обладающим плохой электропроводностью , устойчивым к действию криолита слоем, который может состо ть из того же самого материала, что и защитный слой 3.

В соответствии с непредставленным на чертеже вариантом поверхность основани  анода имеет желоба, проход щие от центра к периферии. Этим достигаетс  то, что подводимый к аноду газ равномерно распредел етс  по боковым поверхност м анода и улетучиваетс , образу  защитную пленку.

Claims (1)

1. Патент США № 3696008, кл. 204-67, опубл. 1972.