RU2005115103A

RU2005115103A - Электролизеры для получения алюминия электролизом с анодами на основе металлов

Info

Publication number: RU2005115103A
Application number: RU2005115103/02A
Authority: RU
Inventors: НОРА Витторио ДЕ (BS); НОРА Витторио ДЕ; Тхинх Т. НГУЭН (CH); Тхинх Т. НГУЭН; Жан-Жак ДЮРЮ (CH); Жан-Жак ДЮРЮ
Original assignee: Мольтех Инвент С.А. (Lu); Мольтех Инвент С.А.
Priority date: 2002-10-18
Filing date: 2003-10-17
Publication date: 2005-10-27
Also published as: NZ538777A; CN1735717B; AU2003269385A1; SI1554416T1; CA2498622C; WO2004035871A1; RU2318924C2; EP1554416B1; AU2003269385B2; US20110031129A1; ES2381927T3; NO20052377L; ATE543927T1; CA2498622A1; CN1735717A; EP1554416A1

Claims

1. Электролизер для получения алюминия электролизом из оксида алюминия, включающий в себя: анод на основе металла, имеющий наружную часть, которая имеет электрохимически активную поверхность на основе оксида и которая содержит по меньшей мере один элемент из никеля, кобальта и железа; фторсодержащий расплавленный электролит, в который погружена активная анодная поверхность, который находится при температуре ниже 940°С, в частности - в интервале от 880 до 920°С, и который состоит из:

от 5 до 14 мас.% растворенного оксида алюминия, в частности - от 7 до 10 мас.%;

от 35 до 45 мас.% фторида алюминия, в частности - от 38 до 42 мас.%;

от 30 до 45 мас.% фторида натрия, в частности - от 34 до 43 мас.%;

от 5 до 20 мас.% фторида калия, в частности - от 8 до 15 мас.%;

от 0 до 5 мас.% фторида кальция, в частности - от 2 до 4 мас.%; и

от 0 до 5 мас.%, в частности - от 0 до 3 мас.%, суммарно одного или более дополнительных компонентов, таких как по меньшей мере один фторид, выбранный из фторида магния, фторида лития, фторида цезия, фторида рубидия, фторида стронция, фторида бария и фторида церия.

2. Электролизер по п.1, включающий в себя катод, который имеет смачиваемую алюминием поверхность, в частности горизонтальную или наклонную дренированную поверхность, при этом катод необязательно имеет смачиваемое алюминием покрытие, которое содержит огнеупорный борид и/или способствующий смачиванию алюминием оксид.

3. Электролизер по п.1, в котором упомянутый анод имеет металлическое или керметное тело и оксидный слой на этом анодном теле.

4. Электролизер по п.3, в котором упомянутое анодное тело изготовлено из железного сплава, содержащего никель и/или кобальт, причем этот сплав состоит, в частности, из:

от 40 до 80 мас.% никеля и/или кобальта, в частности - от 50 до 60 мас.%;

от 9 до 55 мас.% железа, в частности - от 25 до 40 мас.%;

от 5 до 15 мас.% меди, в частности - от 6 до 12 мас.%;

от 0 до 4 мас.% суммарно по меньшей мере одного элемента из алюминия, ниобия и тантала, в частности - от 0,5 до 2 мас.%;

и

от 0 до 2 мас.% суммарно дополнительных компонентов, в частности - от 0,5 до 1 мас.%.

5. Электролизер по п.4, в котором упомянутое анодное тело покрыто составляющим единое целое слоем на основе оксида железа, содержащим вплоть до 35 мас.% оксида никеля и/или оксида кобальта, в частности - от 5 до 10 мас.% оксида никеля.

6. Электролизер по п.1, в котором упомянутый анод имеет нанесенное покрытие на основе оксида железа, такое как покрытие, содержащее Fe₂O₃ и, необязательно: по меньшей мере одну легирующую добавку, выбранную из TiO₂, ZnO и CuO, и/или по меньшей мере один инертный материал, выбранный из нитридов и карбидов.

7. Электролизер по п.1, в котором упомянутый анод имеет самое внешнее покрытие на основе оксифторида церия.

8. Электролизер по п.1, в котором упомянутый анод подвешен в электролите с помощью никельсодержащего стержня, в частности - стержня, имеющего никельсодержащую сердцевину с нанесенным на нее оксидным покрытием, таким как покрытие, содержащее оксид алюминия и оксид титана.

9. Электролизер по п.8, в котором упомянутая сердцевина стержня включает в себя медную внутреннюю часть и наружную часть на основе никеля.

10. Электролизер по п.9, включающий в себя по меньшей мере один конструктивный элемент, который содержит активный к натрию катодный материал, такой как элементарный углерод, при этом упомянутый активный к натрию катодный материал защищен от электролита инертным к натрию слоем для подавления присутствия в расплавленном электролите растворимого, получаемого на катоде металлического натрия, который представляет собой агент, растворяющий упомянутую активную анодную поверхность на основе оксида.

11. Электролизер по п.1, который включает в себя: никельсодержащий анодный стержень для подвешивания анода в электролите, при этом на упомянутый стержень нанесено покрытие из оксида алюминия и оксида титана; и катод, имеющий смачиваемую алюминием поверхность, в частности - дренированную горизонтальную или наклонную поверхность, образованную смачиваемым алюминием покрытием из огнеупорного твердого материала и/или способствующего смачиванию алюминием оксида; и при этом:

упомянутый анод на основе металла изготовлен из сплава, состоящего из:

от 50 до 60 мас.% суммарно никеля и/или кобальта;

от 25 до 40 мас.% железа;

от 6 до 12 мас.% меди;

от 0,5 до 2 мас.% алюминия и/или ниобия; и,

от 0,5 до 1,5 мас.% суммарно дополнительных компонентов, при этом анод имеет нанесенное покрытие на основе гематита и, необязательно, самое внешнее покрытие на основе оксифторида церия; а упомянутый фторсодержащий расплавленный электролит находится при температуре в интервале от 880 до 930°С и состоит из:

от 7 до 10 мас.% растворенного оксида алюминия;

от 38 до 42 мас.% фторида алюминия;

от 34 до 43 мас.% фторида натрия;

от 8 до 15 мас.% фторида калия;

от 2 до 4 мас.% фторида кальция; и

от 0 до 3 мас.% суммарно одного или более дополнительных компонентов.

12. Способ получения алюминия электролизом в электролизере, выполненном по любому предыдущему пункту, включающий в себя электролиз растворенного оксида алюминия с получением кислорода на аноде и алюминия на катоде, и подачу оксида алюминия в электролит для поддержания в нем концентрации растворенного оксида алюминия от 5 до 14 мас.%, в частности - от 7 до 10 мас.%.