CN203653714U - 一种氯化铝多极电解槽 - Google Patents
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Abstract
一种氯化铝多极电解槽，以解决现有采用冰晶石-氧化铝熔盐电解法生产金属铝电耗较大，不仅造成能源的浪费，还导致生产成本过高的问题。包括槽壳、阳极电极和阴极电极，槽壳为密闭的空心壳体，还包括双电极，阳极电极、阴极电极和双电极均设置在槽壳内，且双电极设置在阳极电极和阴极电极之间，槽壳上开有贯通槽壳的加料孔、排气孔和出铝孔。本实用新型用于氯化铝的电解生产。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电解槽，具体涉及一种更为节能的氧化铝多极电解槽。
背景技术
目前，全球生产金属铝的方法一种沿用冰晶石-氧化铝熔盐电解法。该方法的主体生产设备主要是铝电解槽。当前，国内外铝电解槽的吨铝直流电耗普遍在12500～135000kWh之间，如此高的能源消耗在当今能源紧张，电价高昂的时代已成为电解铝行业发展和生存的制约瓶颈。特别是我国电解铝行业铝用电价已高达0.55元/kWh,用电成本已占金属铝生产成本的接近50%，全行业正竭尽全力降低电解铝的生产电耗指标，但实际的节能空间仍是有限的，因此，必须探索新的电解铝方法，以促进电解铝生产能耗大幅度降低，同时，现有冰晶石-氧化铝熔盐电解法会对电极产生消耗，因此需要定期更换电极。
发明内容
本实用新型的目的在于：提供一种氧化铝多极电解槽，以解决现有采用冰晶石-氧化铝熔盐电解法生产金属铝电耗较大，不仅造成能源的浪费，还导致生产成本过高，同时，现有电解铝生产方法中电解后阳极电极会被消耗，需要定期更换阳极的问题。
本实用新型的方案如下：一种氯化铝多极电解槽，包括槽壳、阳极电极和阴极电极，槽壳为密闭的空心壳体，还包括双电极，阳极电极、阴极电极和双电极均设置在槽壳内，且双电极设置在阳极电极和阴极电极之间，槽壳上开有贯通槽壳的加料孔、排气孔和出铝孔。
槽壳内还设置有出铝管，出铝管的下端伸在槽壳的底部，出铝管的上端与出铝孔连通。
槽壳的内壁上设置有耐火内衬。
加料孔、排气孔和出铝孔均开设在槽壳上端的壳体上。
阳极电极、阴极电极和双电极均为板状，且三者相互平行设置。
阳极电极、阴极电极和双电极的材质为石墨。
本实用新型与现有技术相比，主要优点是提供一种用于氯化铝熔盐电解法生产金属铝的氯化铝多极电解槽，在电解槽内熔化有熔盐氯化铝电解质液体，将阴极电极和阳极电极通电，经电化学反应后，在阴极电极上析出铝，该电解铝的方法较现有的冰晶石-氧化铝熔盐电解法生产金属铝，在生产等量金属铝的情况下，省电约30%，极大地降低了生产成本，同时，该电解槽内的电极几乎不消耗，不必象冰晶石一氧化铝熔盐电解那样要经常更换阳极，阳极、阴极和双电极可密封在电解槽中，从而可使电解操作大为简化；所述电解槽结构紧凑，配置简捷，具有便于安装、易于操作和维护的特点，并便于Cl2气体收集治理以及产品铝的出铝作业。该方法更具有适应于大规模、系列化炼铝生产的优势。
附图说明
图1是所述氯化铝多极电解槽的剖面图。
具体实施方式
参照图1，所述一种氯化铝多极电解槽，包括槽壳1（密闭的槽壳，最好为钢壳）、阳极电极3、阴极电极4和双电极5，槽壳1为密闭的空心壳体，槽壳1的内壁上设置有一层耐火内衬2，阳极电极3、阴极电极4和双电极5均设置在槽壳1内，且双电极5设置在阳极电极3和阴极电极4之间，阳极电极3、阴极电极4和双电极5均为相互平行的板状结构，且三者的材质均为石墨。槽壳1上开有贯通槽壳1的加料孔7、排气孔8和出铝孔9，槽壳1内还设置有出铝管6，出铝管6的下端伸在槽壳1的底部，出铝管6的上端与出铝孔9连通，加料孔7、排气孔8和出铝孔9均开设在槽壳1上端的壳体上，
阳极电极3和阴极电极4通过导电母线10与槽外的直流电源连接实现供电，在槽壳1内（空心腔内）加入电解质液体11，阳极电极3、阴极电极4和双电极5均浸在电解质液体11内，石墨电极的电流密度在0.8～2.3A/cm2，电解质液体11为熔盐氯化铝电解质液体，电解质组成可为纯氯化物组成的电解质体系，如NaCl-KCl-AICl3系或NaCl-KCl-LiCl-A1Cl3系；或者氯化物与氟化物混合体系如NaCl-CaCl2-CaF2-A1C13系等，典型的电解质组成为（wt %）:
5±2% AlCl3+53%NaCl+10%LiCl+0.5%MgCl2+0.5%KCl+1%CaCl2
加入氯化铝电解槽的原料AlCl3在电流作用下在电解质中发生电化学反应产出液体金属Al和Cl2气体，阴阳极之间发生如下电化学反应：
2AlCl3（液）＝2Al＋（液）＋3Cl2(气)
AlCl3（液）＝Al2＋＋2Cl－
Al2＋＋2e＝Al（液），2Cl――2e＝Cl2(气)
阳极析出的金属铝由于比重较大而沉入下方并进入槽壳1的底部，用专用工具（舀芍或出铝抬包）通过出铝管6和出铝孔9吸出铝液，而阳极区溢出的Cl2气体则通过排气孔8排出后回收再利用。
氯化铝多极电解槽的分解电压为1.8V（极距1-2.5厘米） ，槽电压为2.7V，电解温度约700℃左右，吨铝直流电耗为8900kWH/t-Al,可比目前氧化铝熔盐电解法（Hall-Heroult法）的铝电解槽节省约30%的电能。以10kt年产能7台100kA氯化铝多极电解槽系列为例，采用现有的氧化铝熔盐电解法（冰晶石一氧化铝熔盐电解法）, 吨铝直流电耗约为13000kWH/t-Al，采用本发明后，企业年可节电（13000－8900）kWh/t-AL×10kt＝4.1万kWh，每年电耗节省约22.55万元，直接生产效益是十分明显的。所述电解槽电流强度可在50～200千安（kA）。该电流容量较适用于国内中、小铝厂生产技术更新改造。这对技术淘汰和面临关闭的铝企业以节省投资方式，走技术更新、产品附加增值和环保治理之路，培养企业经济新增长点是非常适用的。
Claims (6)
1.一种氯化铝多极电解槽，包括槽壳（1）、阳极电极（3）和阴极电极（4），槽壳（1）为密闭的空心壳体，其特征在于：还包括双电极（5），阳极电极（3）、阴极电极（4）和双电极（5）均设置在槽壳（1）内，且双电极（5）设置在阳极电极（3）和阴极电极（4）之间，槽壳（1）上开有贯通槽壳（1）的加料孔（7）、排气孔（8）和出铝孔（9）。
2.根据权利要求1所述一种氯化铝多极电解槽，其特征在于：槽壳（1）内还设置有出铝管（6），出铝管（6）的下端伸在槽壳（1）的底部，出铝管（6）的上端与出铝孔（9）连通。
3.根据权利要求1所述一种氯化铝多极电解槽，其特征在于：槽壳（1）的内壁上设置有耐火内衬（2）。
4.根据权利要求1所述一种氯化铝多极电解槽，其特征在于：加料孔（7）、排气孔（8）和出铝孔（9）均开设在槽壳（1）上端的壳体上。
5.根据权利要求1所述一种氯化铝多极电解槽，其特征在于：阳极电极（3）、阴极电极（4）和双电极（5）均为板状，且三者相互平行设置。
6.根据权利要求5所述一种氯化铝多极电解槽，其特征在于：阳极电极（3）、阴极电极（4）和双电极（5）的材质为石墨。
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