RU2222641C2 - Method for aluminum production by electrolysis of molten salts - Google Patents
Method for aluminum production by electrolysis of molten salts Download PDFInfo
- Publication number
- RU2222641C2 RU2222641C2 RU2001126985/02A RU2001126985A RU2222641C2 RU 2222641 C2 RU2222641 C2 RU 2222641C2 RU 2001126985/02 A RU2001126985/02 A RU 2001126985/02A RU 2001126985 A RU2001126985 A RU 2001126985A RU 2222641 C2 RU2222641 C2 RU 2222641C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- boron
- aluminum
- anode
- mass
- content
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к производству алюминия электролитическим способом. The invention relates to the production of aluminum by electrolytic method.
Основными направлениями повышения технико-экономических показателей электролитического производства алюминия являются:
- уменьшение расхода электроэнергии;
- увеличение выхода по току;
- уменьшение расхода анодной массы;
- увеличение срока службы электролизеров;
- повышение качества алюминия-сырца.The main directions of increasing the technical and economic indicators of the electrolytic production of aluminum are:
- reduction of energy consumption;
- increase in current output;
- reducing the consumption of the anode mass;
- increase the service life of electrolyzers;
- improving the quality of raw aluminum.
Значительное влияние на процесс электролиза оказывают примеси тяжелых металлов: ванадия, титана, циркония, хрома, марганца, которые снижают электропроводность алюминия, образуя с алюминием твердые растворы, имеющие более низкую электропроводность. The electrolysis process is significantly affected by impurities of heavy metals: vanadium, titanium, zirconium, chromium, manganese, which reduce the electrical conductivity of aluminum, forming solid solutions with aluminum with lower electrical conductivity.
Снижается выход по току, повышается расход электроэнергии, снижается качество алюминия-сырца. The current efficiency is reduced, the energy consumption is increased, and the quality of raw aluminum is reduced.
Содержание примесей тяжелых металлов можно снизить путем введения борсодержащих соединений в электролиты алюминиевых электролизеров. The content of heavy metal impurities can be reduced by introducing boron-containing compounds into the electrolytes of aluminum electrolyzers.
Известен способ производства алюминия электролизом расплавленных солей в присутствии соединений бора, загружаемых в электролит отдельно или в смеси с криолитом. В полученном продукте содержание В, Тi, V составляет 0,001% (Патент ФРГ 1029168, C 40 С 60/4, 1958 г., [1]). A known method for the production of aluminum by electrolysis of molten salts in the presence of boron compounds loaded into the electrolyte separately or in a mixture with cryolite. In the resulting product, the content of B, Ti, V is 0.001% (German Patent 1029168, C 40 C 60/4, 1958, [1]).
В известном способе достигается очистка алюминия-сырца от примесей тяжелых металлов, но, вместе с тем, при таком способе загрузки борсодержащих, за счет гидролизации в электролит частично поступает влага, что влечет гидролиз фтористых солей, дополнительный расход фтористых солей. Вредное влияние образующихся окислов состоит также и в том, что они увеличивают потери алюминия при электролизе, снижая выход по току, повышают электросопротивление (снижают электропроводность) электролита, увеличивая расход технологической электроэнергии. In the known method, the purification of raw aluminum from impurities of heavy metals is achieved, but at the same time, with this method of loading boron-containing, due to hydrolysis, moisture partially enters the electrolyte, which entails the hydrolysis of fluoride salts, an additional consumption of fluoride salts. The harmful effect of the formed oxides also lies in the fact that they increase the loss of aluminum during electrolysis, reducing the current efficiency, increase the electrical resistance (decrease the electrical conductivity) of the electrolyte, and increase the consumption of technological electricity.
Известен способ производства алюминия электролизом расплавленных солей, включающий подачу в электролизер глинозема, фторсолей и борсодержащей добавки, в котором в качестве борсодержащей добавки используют борированный регенерационный криолит с содержанием бора 5-8 мас.%, полученный путем химического взаимодействия борсодержащих соединений с фторалюминатным раствором на стадии производства регенерационного криолита, при этом борированный регенерационный криолит подают в электролизер в соотношении 0,01-0,015:1 к массе получаемого алюминия (патент РФ 2124581, С 25 С 3/06, 1999 г. [2]). Достигается высокая степень очистки алюминия-сырца от примесей тяжелых металлов (Ti, V - до 10-4%).A known method for the production of aluminum by electrolysis of molten salts, comprising feeding alumina, fluorine salts and a boron-containing additive to the electrolyzer, in which boron-containing cryolite with boron content of 5-8 wt.% Obtained by chemical interaction of boron-containing compounds with a fluoroaluminate solution at the stage is used as a boron-containing additive production of regeneration cryolite, while borated regeneration cryolite is fed into the electrolyzer in the ratio of 0.01-0.015: 1 to the mass of aluminium obtained I (RF patent 2124581, C 25 C 3/06, 1999 [2]). A high degree of purification of raw aluminum from impurities of heavy metals is achieved (Ti, V - up to 10 -4 %).
Недостатки известного решения: потери борсодержащих в процессе приготовления борированного регенерационного криолита, при введении борсодержащего сырья в электролизер через корку затруднена его дозировка, возможны колебания содержания бора, приводящие к неполной очистке металла от примесей (пониженное содержание бора), к снижению качества металла - ухудшение литейных свойств алюминия (повышенное содержание бора). Disadvantages of the known solution: losses of boron-containing during the preparation of boronated regeneration cryolite, when boron-containing raw materials are introduced into the electrolyzer through the crust, dosage is difficult, fluctuations in boron content are possible, leading to incomplete purification of the metal from impurities (low boron content), to a decrease in the quality of the metal — deterioration of casting properties of aluminum (high content of boron).
Одним из путей сокращения расхода анодной массы является введение в ее состав ингибиторов в виде борсодержащих соединений. One of the ways to reduce the consumption of the anode mass is the introduction of inhibitors in the form of boron-containing compounds.
Известна конструкция кожуха самообжигающегося анода алюминиевого электролизера, использование которой обеспечивает возможность формирования анода из различной по составу анодной массы: по периферии анода между стенкой кожуха и перегородкой загружают анодную массу с добавкой борного ангидрида в количестве 1% от веса связующего, а в центральную часть анода - обычную анодную массу (А.с. СССР 298689, C 25 D 3/02, 1971 г. [3]). The design of the casing of the self-burning anode of an aluminum electrolyzer is known, the use of which makes it possible to form the anode from a different composition of the anode mass: the anode mass with the addition of boric anhydride in the amount of 1% by weight of the binder is loaded at the periphery of the anode between the casing wall and the anode, and in the central part of the anode is ordinary anode mass (A.S. USSR 298689, C 25 D 3/02, 1971 [3]).
Известна анодная масса для формирования вторичного анода в электролизере для получения алюминия, содержащая коксовую шихту, каменноугольный пек и борную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Каменноугольный пек - 40 - 45
Борная кислота - 1 - 3
Коксовая шихта - Остальное
(А.с. СССР 1498824, С 25 С 3/06, 1989 г. [4]).Known anode mass for forming a secondary anode in an electrolytic cell for producing aluminum, containing coke charge, coal tar pitch and boric acid in the following ratio of components, wt.%:
Coal tar pitch - 40 - 45
Boric acid - 1 - 3
Coke charge - Other
(A.S. USSR 1498824, С 25 С 3/06, 1989 [4]).
Известные решения направлены на локальные повышения качества анодного массива (периферия анода, формирование вторичного анода загрузкой борсодержащей анодной массы в подштыревые отверстия). Known solutions are aimed at local improvements in the quality of the anode array (the periphery of the anode, the formation of a secondary anode by loading a boron-containing anode mass into the pin holes).
При использовании этих решений достигается частичное снижение расхода анодной массы и снижение падения напряжения в аноде, но не повышаются необходимые физико-химические показатели анодного массива в целом. Кроме того, локальная загрузка в анод борсoдержащей анодной массы усложняет технологический процесс и обслуживание электролизера. When using these solutions, a partial decrease in the consumption of the anode mass and a decrease in the voltage drop in the anode are achieved, but the necessary physicochemical parameters of the anode array as a whole are not increased. In addition, local loading into the anode of a boron-containing anode mass complicates the process and maintenance of the cell.
Известны данные об изготовлении и промышленных испытаниях обожженных анодов из электродной массы с содержанием борной кислоты 0,5-2,0% (Сенин В. Н., Свердлин В.А., Лещинский Р.Т., Семаков И.А., Нахалов С.А., Максимов А.А. "Цветные металлы", 1990 г., 9, с.50-54 [5]). Known data on the manufacture and industrial testing of calcined anodes from electrode mass with a boric acid content of 0.5-2.0% (Senin V.N., Sverdlin V.A., Leshchinsky R.T., Semakov I.A., Nakhalov S.A., Maksimov A.A. "Non-ferrous metals", 1990, 9, p. 50-54 [5]).
Результаты испытаний показали, что оптимальной добавкой борной кислоты в обожженных анодах является 0,5% от массы анодов. The test results showed that the optimal addition of boric acid in the calcined anodes is 0.5% by weight of the anodes.
Повышается качество металла за счет снижения примесей титана и ванадия, снижается расход анода за счет снижения окисляемости и осыпаемости анодов, однако, избыток бора в виде оксида, переходящий в электролит повышает его электросопротивление (снижает электропроводность), снижается выход по току, увеличивается расход электроэнергии. The quality of the metal increases due to a decrease in titanium and vanadium impurities, the anode consumption decreases due to a decrease in the oxidizability and shedding of the anodes, however, an excess of boron in the form of oxide, passing into the electrolyte increases its electrical resistance (reduces electrical conductivity), the current efficiency decreases, and the electric power consumption increases.
Известен способ предохранения угольных анодов алюминиевых электролизеров, заключающийся в добавке к сырой электродной массе соединений бора с последующим тщательным перемешиванием компонентов смеси. В качестве упомянутых веществ предлагается использовать борную кислоту, борат щелочного металла, борат аммония или органическое соединение бора. A known method of protecting the carbon anodes of aluminum electrolytic cells, which consists in adding to the wet electrode mass of boron compounds, followed by thorough mixing of the components of the mixture. As the mentioned substances, it is proposed to use boric acid, an alkali metal borate, ammonium borate or an organic boron compound.
Добавку вводят в количестве 0,2-0,5% от веса электродной массы (Италия, патент 576151, C 22 D, приор. Норвегия 06.08.1957 г. [6]). The additive is introduced in an amount of 0.2-0.5% by weight of the electrode mass (Italy, patent 576151, C 22 D, prior. Norway 06.08.1957, [6]).
По технической сущности и наличию сходных признаков известное решение является наиболее близким аналогом к предлагаемому. In terms of technical nature and the presence of similar features, the known solution is the closest analogue to the proposed one.
Известное решение обеспечивает сокращение расхода анодной массы за счет снижения окисляемости и осыпаемости анода, очистку алюминия-сырца от примесей тяжелых металлов. The known solution provides a reduction in the consumption of the anode mass by reducing the oxidizability and crumble of the anode, purification of raw aluminum from impurities of heavy metals.
Вместе с тем избыток бора в виде оксидов в электролите снижает выход по току, увеличивается расход электроэнергии. At the same time, an excess of boron in the form of oxides in the electrolyte reduces the current efficiency and increases the energy consumption.
Задачами предлагаемого изобретения являются повышение технико-экономических показателей процесса электролитического производства алюминия, повышение качества алюминия-сырца и срока службы электролизера. The objectives of the invention are to increase the technical and economic indicators of the process of electrolytic production of aluminum, improving the quality of raw aluminum and the life of the cell.
Техническими результатами являются снижение расхода анодной массы, увеличение выхода по току, снижение расхода электроэнергии, очистка алюминия от примесей тяжелых металлов, образование на поверхности угольной футеровки алюминиевого электролизера слоя тугоплавких соединений, обладающих высокой коррозионной стойкостью, высокими прочностью и электропроводимостью, смачивающихся алюминием. Technical results include reducing the consumption of anode mass, increasing current efficiency, reducing electric energy consumption, purifying aluminum from impurities of heavy metals, forming a layer of refractory compounds on the surface of a coal lining of an aluminum electrolyzer with high corrosion resistance, high strength and electrical conductivity, wetted by aluminum.
Поставленные технические результаты достигаются тем, что в способе производства алюминия электролизом расплавленных солей, включающем подачу в электролизер глинозема, фтористых солей и борсодержащей добавки в составе анодной массы, содержание борсодержащей добавки в составе анодной массы поддерживают 0,030-0,150 мас.%, а содержание бора в алюминии - не более 0,01 мас. %, причем борсодержащую добавку предварительно измельчают до крупности не более 500 мкм. The stated technical results are achieved by the fact that in the method for producing aluminum by electrolysis of molten salts, which includes feeding alumina, fluoride salts and a boron-containing additive to the electrolyzer, the content of the boron-containing additive in the composition of the anode mass is 0.030-0.150 wt.%, And the boron content in aluminum - not more than 0.01 wt. %, and the boron-containing additive is pre-crushed to a particle size of not more than 500 microns.
Техническая сущность предлагаемого решения заключается в следующем. The technical essence of the proposed solution is as follows.
Известно использование борсодержащих добавок в электролитическом производстве алюминия для повышения электропроводности электролита и рафинирования катодного металла (введение борсодержащих добавок в электролит). It is known to use boron-containing additives in the electrolytic production of aluminum to increase the electrical conductivity of the electrolyte and refine the cathode metal (introducing boron-containing additives into the electrolyte).
Введение борсодержащих добавок в анод снижает его окисляемость и осыпаемость, сокращая тем самым расход анодной массы, кроме того, происходит рафинирование алюминия от примесей тяжелых металлов. The introduction of boron-containing additives into the anode reduces its oxidizability and crumble, thereby reducing the consumption of the anode mass, in addition, aluminum is refined from impurities of heavy metals.
В последние несколько десятилетий интенсивно ведутся поисковые, исследовательские, опытные работы по замене угольных катодных материалов на более стойкие в агрессивной среде алюминиевого электролизера, созданию защитных покрытий на углеродистой футеровке, обладающих высокой коррозийной стойкостью, высокой прочностью и электропроводимостью, смачиваемых алюминием. В реализации этого направления повышения технико-экономических показателей процесса электролиза, его стабилизации, повышения срока службы электролизеров существуют реальные проблемы:
- высокая стоимость материалов и технологий изготовления;
- нарушение целостности покрытий при движении подины (расширение, деформации);
- растворение защитного слоя в алюминии с течением времени.Over the past few decades, search, research, and experimental work has been intensively carried out to replace carbon cathode materials with more stable aluminum host cells in aggressive environments, to create protective coatings on a carbon lining that have high corrosion resistance, high strength and electrical conductivity, wetted by aluminum. In the implementation of this area of increasing technical and economic indicators of the electrolysis process, its stabilization, increasing the service life of electrolyzers, there are real problems:
- the high cost of materials and manufacturing techniques;
- violation of the integrity of the coatings when the hearth moves (expansion, deformation);
- dissolution of the protective layer in aluminum over time.
В предлагаемом решении вышеизложенные задачи по повышению технико-экономических показателей решаются комплексно. In the proposed solution, the above tasks to improve technical and economic indicators are being addressed comprehensively.
Введение борсодержащих компонентов в электролизер в составе анодной массы в заявляемых пределах обеспечивает:
1) сокращение расхода анодной массы за счет уменьшения окисляемости и осыпаемости анода (ингибирующее действие борсодержащей добавки);
2) стабилизацию электрических и механических характеристик анода за счет равномерного распределения борсодержащей добавки (подача ее в состав жидкотекучего связующего и тщательного перемешивания при приготовлении, фракционный состав борсодержащего компонента);
3) удаление гигроскопической и связанной в виде гидратов влаги из борсодержащей добавки в процессах приготовления анодной массы и формирования анода, предотвращение дополнительного поступления в электролит кислородсодержащих соединений, оказывающих вредное влияние на процесс электролиза;
4) повышение качества алюминия-сырца за счет удаления из него с помощью бора примесей тяжелых металлов, причем поддержание содержания бора в алюминии не более 0,01 мас.% (регулирование загрузки борсодержащих добавок в анодную массу в зависимости от содержания примесей тяжелых металлов в катодном металле) обеспечивает минимальное содержание бора в алюминии, т.к. высокое содержание бора ухудшает литейные свойства алюминия;
5) на очистку алюминия-сырца от примесей расходуется около 35% загружаемого в анодную массу бора, оставшиеся ~65% бора остаются в алюминии.The introduction of boron-containing components into the cell as part of the anode mass within the claimed limits provides:
1) reducing the consumption of the anode mass by reducing the oxidizability and crumble of the anode (inhibitory effect of boron-containing additives);
2) stabilization of the electrical and mechanical characteristics of the anode due to the uniform distribution of boron-containing additives (feeding it into the composition of the fluid binder and thorough mixing during cooking, the fractional composition of the boron-containing component);
3) removal of hygroscopic moisture and moisture bound in the form of hydrates from a boron-containing additive in the processes of preparing the anode mass and the formation of the anode, preventing additional oxygen-containing compounds from entering the electrolyte that adversely affect the electrolysis process;
4) improving the quality of raw aluminum by removing heavy metal impurities from it with boron, and maintaining the boron content in aluminum no more than 0.01 wt.% (Regulating the loading of boron-containing additives in the anode mass depending on the content of heavy metal impurities in the cathode metal) provides the minimum content of boron in aluminum since high boron content impairs the casting properties of aluminum;
5) about 35% of boron loaded into the anode mass is spent on the purification of raw aluminum from impurities, the remaining ~ 65% of boron remains in aluminum.
Осаждение тугоплавких тяжелых металлов, прореагировавших с бором, происходит на подине и таким образом образуется защитное и смачиваемое алюминием покрытие угольных блоков в виде диборидов титана, ванадия, хрома (TiB2, VB2, CrB2). Причем следует отметить, что скорость растворения в катодном металле, износа покрытия, значительно меньше, чем скорость его "накопления" на угольной поверхности, т. е. защитное покрытие, состоящее из диборидов тяжелых металлов, стойкое к воздействию расплавленного алюминия и электролита, имеющее высокую прочность и электропроводность, смачиваемое алюминием, является восстанавливаемым в течение всего периода борирования.The deposition of refractory heavy metals that reacted with boron occurs on the bottom and thus forms a protective and wettable coating of coal blocks in the form of titanium, vanadium, chromium diborides (TiB 2 , VB 2 , CrB 2 ). Moreover, it should be noted that the rate of dissolution in the cathode metal, the wear of the coating, is much lower than the rate of its "accumulation" on a carbon surface, that is, a protective coating consisting of heavy metal diborides, resistant to molten aluminum and an electrolyte, having a high the strength and conductivity wetted by aluminum is recoverable over the entire period of boronation.
Наличие такого покрытия уменьшает эрозию блоков, скорость пропитки и внедрения натрия, т.е. увеличивает стойкость подины. The presence of such a coating reduces the erosion of blocks, the rate of impregnation and incorporation of sodium, i.e. increases durability of a hearth.
Кроме того, смачивание покрытия алюминием предотвратит образование на подине осадков, коржей, стабилизирует форму рабочего пространства. За счет этого стабилизируется технологический режим, выравнивается токораспределение по блюмсами, снижается расход электроэнергии и за счет оптимальной регулировки технологических параметров повышается выход по току. In addition, wetting the coating with aluminum will prevent the formation of sediments on the bottom of the cake, stabilizes the shape of the working space. Due to this, the technological mode is stabilized, the current distribution by blooms is leveled, the power consumption is reduced, and due to the optimal adjustment of the technological parameters, the current efficiency is increased.
Подача в электролизер борсодержащей добавки в составе анодной массы в количестве 0,030-0,150 мас.% рассчитана теоретически и подтверждена экспериментально. The supply to the electrolyzer of a boron-containing additive in the composition of the anode mass in the amount of 0.030-0.150 wt.% Calculated theoretically and confirmed experimentally.
Подача борсодержащих добавок менее 0,030 мас.% от расхода анодной массы не обеспечивает в полной мера ингибирующего воздействия на анодной массив и сокращения расхода анодной массы, не обеспечивает в полной мере очистку алюминия от примесей тяжелых металлов и создание защитного покрытия на угольной футеровке. The supply of boron-containing additives of less than 0.030 wt.% Of the anode mass flow does not provide a full measure of the inhibitory effect on the anode mass and reduce the consumption of the anode mass, it does not fully purify aluminum from heavy metal impurities and create a protective coating on the coal lining.
Содержание в анодной массе борсодержащих добавок более 0,150 мас.% ухудшает электрические и механические характеристики анода, создает избыток бора в алюминии, ухудшая его качество, отрицательно сказывается на электрических параметрах процесса электролиза. The content in the anode mass of boron-containing additives of more than 0.150 wt.% Degrades the electrical and mechanical characteristics of the anode, creates an excess of boron in aluminum, worsening its quality, negatively affects the electrical parameters of the electrolysis process.
Предварительное измельчение борсодержащей добавки до крупности не более 500 мкм направлено на более равномерное ее распределение по анодному массиву. Preliminary grinding of boron-containing additives to a particle size of not more than 500 microns is aimed at a more uniform distribution over the anode array.
Поддержание содержания бора в алюминии-сырце не более 0,01 мас.% обусловлено ограничением его содержания в товарной продукции. Более высокие содержания ведут к ухудшению литейных свойств алюминия. Maintaining boron content in raw aluminum not more than 0.01 wt.% Due to the limitation of its content in commercial products. Higher contents lead to a deterioration in the casting properties of aluminum.
Сравнительный анализ предлагаемого решения с прототипом выявил следующее:
1. Как в прототипе, так и в предлагаемом решении загрузка борсодержащих компонентов ведется в анодную массу.A comparative analysis of the proposed solution with the prototype revealed the following:
1. Both in the prototype and in the proposed solution, the loading of boron-containing components is carried out in the anode mass.
2. Различно содержание борсодержащей добавки в составе анодной массы в известном решении и в предлагаемом: 0,2-0,5 мас.% и 0,030-0,150 мас.% от электродной массы соответственно. 2. Different content of boron-containing additives in the composition of the anode mass in the known solution and in the proposed: 0.2-0.5 wt.% And 0.030-0.150 wt.% Of the electrode mass, respectively.
3. В предлагаемом решении борсодержащую, добавку предварительно измельчают до крупности не более 500 мкм. 3. In the proposed solution, boron-containing, the additive is pre-crushed to a particle size of not more than 500 microns.
4. В предлагаемом решении поддерживают содержание бора в алюминии не более 0,01 мас. %, поддерживая содержание борсодержащей добавки в составе анодной массы 0,030-0,150 мас.%. 4. In the proposed solution, the content of boron in aluminum is not more than 0.01 wt. %, maintaining the content of boron-containing additives in the composition of the anode mass of 0.030-0.150 wt.%.
Таким образом наличие в предлагаемом решении существенных признаков, отличных от прототипа, позволяет сделать вывод о его соответствии критерию изобретения "новизна". Thus, the presence in the proposed solution of essential features other than the prototype allows us to conclude that it meets the criteria of the invention of "novelty."
Сравнение предлагаемого технического решения с прототипом и другими известными решениями в данной области, направленными на решение аналогичных задач, выявило следующее:
- известен способ производства алюминия электролизом расплавленных солей в присутствии соединений бора, загружаемых в электролит отдельно или в смеси c криолитом [1];
- известен способ производства алюминия электролизом расплавленных солей, включающий подачу в электролизер глинозема, фторсолей и борсодержащей добавки, в котором в качестве борсодержащей добавки используют борированный регенерационный криолит с содержанием бора 5-8 мас.%, полученный путем химического взаимодействия борсодержащих соединений с фторалюминатным раствором на стадии производства регенерационного криолита, при этом борированный регенерационный криолит подают в электролизер в соотношении 0,01-0,015:1 к массе получаемого алюминия [2];
- известна конструкция кожуха самообжигающегося анода алюминиевого электролизера, использование которой обеспечивает возможность формирования анода из различной по составу анодной массы: по периферии анода между стенкой кожуха и перегородкой загружают анодную массу с добавкой борного ангидрида в количестве 1%. от веса связующего, а в центральную часть анода - обычную анодную массу [3];
- известна анодная масса для формирования вторичного анода в электролизере для получения алюминия, содержащая коксовую шихту, каменноугольный пек и борную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Каменноугольный пек - 40 - 46
Борная кислота - 1 - 3
Коксовая шихта - Остальное [4]
- известны данные об изготовлении и промышленных испытаниях обожженных анодов из электродной массы с содержанием борной кислоты 0,5-2,0 мас.% [5];
- известен способ предохранения угольных анодов алюминиевых электролизеров, заключающийся в добавке к сырой электродной массе соединений бора с последующим тщательным перемешиванием компонентов смеси. В качестве упомянутых веществ предлагается использовать борную кислоту, борат щелочного металла, борат аммония или органическое соединение бора в количестве 0,2-0,5% от веса электродной массы [6];
- известно выполнение в футеровке отражательной печи защитного слоя, в состав которого входит борный ангидрид (или борная кислота в пересчете на борный ангидрид) в количестве 10-20 мас. % от состава слоя (А.с. СССР 1236281, F 27 B 3/14, 1986 г. [7];
- известно использование в футеровке подложки, содержащей кислородсодержащие соединения бора в смеси с титаном и алюминием, которые в процессе обжига и пуска образуют плотный защитный слой, включающий диборид титана (А. с. СССР 1752829, С 25 С 3/06, 1992 г. [8];
- известен способ ввода в эксплуатацию электролизера для производства алюминия, включающий обжиг ванны, пуск электролизера, изменение напряжения, выход на режим эксплуатации, в котором в процессе пуска в послепусковой период в ванну подают борсодержащий компонент (в пересчете на борный ангидрид) в количествах 0,03-0,06 мас.%, 0,06-0,5 мас.%, 0,06-0,12 мас.% от жидкого металла в определенные временные интервалы (пат. РФ 2118996, С 25 С 3/06, 1998 г. [9].Comparison of the proposed technical solutions with the prototype and other known solutions in this field, aimed at solving similar problems, revealed the following:
- a known method for the production of aluminum by electrolysis of molten salts in the presence of boron compounds loaded into the electrolyte separately or in a mixture with cryolite [1];
- a known method for the production of aluminum by electrolysis of molten salts, comprising feeding alumina, fluorine salts and a boron-containing additive to the electrolyzer, in which boron-containing cryolite with a boron content of 5-8 wt.% obtained by chemical interaction of boron-containing compounds with a fluoroaluminate solution is used as a boron-containing additive stages of production of regeneration cryolite, while borated regeneration cryolite is fed into the electrolyzer in a ratio of 0.01-0.015: 1 to the mass of aluminum produced t [2];
- the design of the casing of the self-burning anode of an aluminum electrolyzer is known, the use of which makes it possible to form the anode from a different composition of the anode mass: the anode mass with the addition of boric anhydride in the amount of 1% is loaded at the periphery of the anode between the casing wall and the partition. by weight of the binder, and into the central part of the anode - the usual anode mass [3];
- known anode mass for the formation of a secondary anode in an electrolyzer for producing aluminum, containing coke charge, coal tar pitch and boric acid in the following ratio of components, wt.%:
Coal tar pitch - 40 - 46
Boric acid - 1 - 3
Coke charge - Other [4]
- known data on the manufacture and industrial testing of calcined anodes from the electrode mass with a boric acid content of 0.5-2.0 wt.% [5];
- a method of protecting the carbon anodes of aluminum electrolysis cells is known, which consists in adding boron compounds to the wet electrode mass, followed by thorough mixing of the mixture components. As the mentioned substances, it is proposed to use boric acid, an alkali metal borate, ammonium borate or an organic boron compound in an amount of 0.2-0.5% by weight of the electrode mass [6];
- it is known that the lining of a reflective furnace has a protective layer, which includes boric anhydride (or boric acid in terms of boric anhydride) in an amount of 10-20 wt. % of the composition of the layer (A.S. USSR 1236281, F 27 B 3/14, 1986 [7];
- it is known to use a lining of a substrate containing oxygen-containing boron compounds mixed with titanium and aluminum, which during firing and starting up form a dense protective layer including titanium diboride (A. S. USSR 1752829, C 25 C 3/06, 1992 [8];
- there is a known method of commissioning an electrolyzer for aluminum production, including firing the bath, starting the electrolyzer, changing the voltage, entering the operating mode, in which during the start-up period the boron-containing component (in terms of boric anhydride) is supplied to the bath in quantities of 0, 03-0.06 wt.%, 0.06-0.5 wt.%, 0.06-0.12 wt.% Of liquid metal at certain time intervals (US Pat. RF 2118996, C 25 C 3/06, 1998 [9].
В результате поиска по патентной документации и научно-технической литературе, анализа, не выявлено известных решений, в которых содержались бы признаки, идентичные существенным отличительным признакам предлагаемого решения. As a result of a search in patent documentation and scientific and technical literature, analysis, no known solutions were found that would contain features identical to the essential distinguishing features of the proposed solution.
Использование совокупности известных и отличительных признаков предлагаемого решения дает более высокий результат по сравнению с известными решениями, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию изобретения "изобретательский уровень". Using a combination of known and distinctive features of the proposed solution gives a higher result compared with the known solutions, which allows us to conclude that it meets the criteria of the invention "inventive step".
Экспериментальное опробывание предлагаемой технологии в промышленных условиях проводятся на Братском алюминиевом заводе. Получаемые результаты подтверждают ее эффективность. Experimental testing of the proposed technology in an industrial environment is carried out at the Bratsk aluminum plant. The results obtained confirm its effectiveness.
Предварительно измельченный борный ангидрид крупностью до 500 мкм загружают в связующее в период подготовки и смешения компонентов анодной массы, затем анодную массу с содержанием борного ангидрида 0,1 мас.% загружают в анод. В процессе отслеживали: расход анодной массы, содержание бора и примесей тяжелых металлов, расход электроэнергии и выход по току, состояние подины электролизера в алюминии. Pre-crushed boric anhydride with a particle size of up to 500 μm is loaded into a binder during the preparation and mixing of the components of the anode mass, then the anode mass with a content of boric anhydride of 0.1 wt.% Is loaded into the anode. In the process, the following was monitored: anode mass flow rate, boron and heavy metal impurities, current consumption and current efficiency, condition of the bottom of the cell in aluminum.
Экспериментальные данные приведены в таблице и показывают следующее:
1) сокращается расход анодной массы на 20 кг/т;
2) снижается содержание тяжелых металлов в алюминии с 205•10-4 до 125•10-4 мас.%, содержание бора при этом не превышает 65•10-4 мас.%;
3) снижается расход электроэнергии на 600 кВт•ч/т А1;
4) повышается выход по току на 0,6%;
5) сокращается межполюсное расстояние, отсутствует осадки на подине.The experimental data are shown in the table and show the following:
1) the consumption of the anode mass is reduced by 20 kg / t;
2) the content of heavy metals in aluminum decreases from 205 • 10 -4 to 125 • 10 -4 wt.%, While the boron content does not exceed 65 • 10 -4 wt.%;
3) reduced power consumption by 600 kW • h / t A1;
4) increases the current efficiency by 0.6%;
5) the interpolar distance is reduced, there is no rainfall on the bottom.
Необходимо отметить, что при постоянной работе по предлагаемой технологии с использованием борсодержащих добавок следует ожидать более высоких технико-экономических показателей, стабилизации технологического режима, повышения срока службы электролизеров. It should be noted that with constant work on the proposed technology using boron-containing additives, one should expect higher technical and economic indicators, stabilization of the technological regime, and an increase in the service life of electrolyzers.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001126985/02A RU2222641C2 (en) | 2001-10-04 | 2001-10-04 | Method for aluminum production by electrolysis of molten salts |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001126985/02A RU2222641C2 (en) | 2001-10-04 | 2001-10-04 | Method for aluminum production by electrolysis of molten salts |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2001126985A RU2001126985A (en) | 2003-06-27 |
| RU2222641C2 true RU2222641C2 (en) | 2004-01-27 |
Family
ID=32090385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001126985/02A RU2222641C2 (en) | 2001-10-04 | 2001-10-04 | Method for aluminum production by electrolysis of molten salts |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2222641C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2745830C1 (en) * | 2020-06-04 | 2021-04-01 | Акционерное общество "СЕФКО" | Method of producing aluminum by electrolysis of a suspension of alumina in an aluminum melt |
-
2001
- 2001-10-04 RU RU2001126985/02A patent/RU2222641C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2745830C1 (en) * | 2020-06-04 | 2021-04-01 | Акционерное общество "СЕФКО" | Method of producing aluminum by electrolysis of a suspension of alumina in an aluminum melt |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0892085B1 (en) | Drained cathode aluminium production cells | |
| US6139704A (en) | Application of refractory borides to protect carbon-containing components of aluminum production cells | |
| US4308115A (en) | Method of producing aluminum using graphite cathode coated with refractory hard metal | |
| US4342637A (en) | Composite anode for the electrolytic deposition of aluminum | |
| CN1333842A (en) | Wettable and erosion/oxidation-resistant carbon-composite materials | |
| US5534130A (en) | Application of phosphates of aluminum to carbonaceous components of aluminum production cells | |
| CA2003660C (en) | Supersaturation plating of aluminum wettable cathode coatings during aluminum smelting in drained cathode cells | |
| US5158655A (en) | Coating of cathode substrate during aluminum smelting in drained cathode cells | |
| CN203999841U (en) | Electrolyzer, electrolyzer system and electrolyzer assembly | |
| WO2003089689A1 (en) | Cathode for a hall-heroult type electrolytic cell for producing aluminum | |
| Zheng et al. | Low-temperature electrolysis of aluminium from 1-butyl-3-methylimidazolium chloroaluminate ionic liquids with inert anode | |
| CN100526514C (en) | Method for preparing industrial aluminum electrolysis bath pure titanium diboride cathode coating | |
| US6001236A (en) | Application of refractory borides to protect carbon-containing components of aluminium production cells | |
| US4885073A (en) | Activated carbon anode including lithium | |
| US3725222A (en) | Production of aluminum | |
| RU2222641C2 (en) | Method for aluminum production by electrolysis of molten salts | |
| RU2699604C1 (en) | Aluminum production method by electrolysis of molten salts | |
| US6800191B2 (en) | Electrolytic cell for producing aluminum employing planar anodes | |
| US5534119A (en) | Method of reducing erosion of carbon-containing components of aluminum production cells | |
| RU2716569C1 (en) | Method for cryolite alumina melts electrolysis using solid cathodes | |
| RU2415973C2 (en) | Procedure for production of aluminium by electrolysis of melt | |
| US5618403A (en) | Maintaining protective surfaces on carbon cathodes in aluminium electrowinning cells | |
| US6312570B1 (en) | Materials for use in electrochemical smelting of metals from ore | |
| RU2221086C2 (en) | Method of production and maintenance of protective coat in operating state of carbon blocks containing refractory metals | |
| RU2255144C2 (en) | Method for starting aluminum cell |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20081005 |