RU2499085C1

RU2499085C1 - Electrolysis unit for aluminium manufacture

Info

Publication number: RU2499085C1
Application number: RU2012110363/02A
Authority: RU
Inventors: Юрий Николаевич Попов; Петр Васильевич Поляков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Легкие металлы"
Priority date: 2012-03-16
Filing date: 2012-03-16
Publication date: 2013-11-20
Also published as: RU2012110363A

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: electrolysis unit includes a cathode device containing a bath provided with a coal bottom and composed of coal blocks enclosed in a metal housing, with refractory and heat-insulating materials arranged between the metal housing, an anode assembly containing coal anodes connected to anode sludge, arranged in upper part of the bath and submerged into molten electrolyte; at the coal bottom, under each of the anodes there located are floats with higher specific electric conductivity in comparison to that of electrolyte, stable to destruction in cryolite-alumina melts and liquid aluminium; with that, upper surface of the float projects above the level of cathode aluminium and the floats can be moved and/or replaced to reduce inter-pole gap between anode and cathode. The floats are made from carbon, or from silicon carbide, or from a mixture of titanium diboride and carbon based on high-temperature binding substance and are covered with titanium diboride. Upper surface of the float is flat, or convex, or concave, or inclined to horizon and has capillaries and/or channels, and/or planes attaching the upper surface of a pedestal to cathode metal.

EFFECT: reduction of specific power consumption.

15 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности, к электролитическому получению алюминия, а именно, к конструкции электролизеров для получения алюминия.The invention relates to non-ferrous metallurgy, in particular, to the electrolytic production of aluminum, namely, to the design of electrolytic cells for producing aluminum.

Известен электролизер [1], содержащий катодное устройство и анодное устройство. Катодное устройство содержит ванну с угольной подиной, выложенную из угольных блоков с вмонтированными токоподводами, заключенными в металлический кожух. Между металлическим кожухом и угольными блоками размещены огнеупорные и теплоизоляционные материалы. Анодное устройство содержит угольные аноды, соединенные с анодной шиной. Аноды размещены в верхней части ванны и погружены в расплавленный электролит.Known electrolyzer [1] containing a cathode device and an anode device. The cathode device comprises a bath with a coal bottom, laid out of coal blocks with mounted current leads enclosed in a metal casing. Between the metal casing and the coal blocks are placed refractory and heat-insulating materials. The anode device comprises carbon anodes connected to the anode bus. Anodes are placed at the top of the bath and immersed in molten electrolyte.

Недостатком известной конструкции электролизера является то, что разработанные для нее технологии характеризуются весьма высоким удельным расходом энергии W, определяемым уравнениемA disadvantage of the known design of the electrolyzer is that the technologies developed for it are characterized by a very high specific energy consumption W, defined by the equation

$W = \frac{v}{k η}$

, где V - напряжение на ванне, В; η - выход по току,

W = \frac{v}{k η}

where V is the voltage on the bath, V; η - current output,

k - электрохимический эквивалент [кг/кА*ч].k is the electrochemical equivalent [kg / kA * h].

Обычно в технологиях получения алюминия W=13-15 кВтч/кг металла. Однако, этот расход энергии приблизительно в 2 раза больше, чем предсказываемый теоретически. Для этого есть две причины:Usually in technologies for producing aluminum W = 13-15 kWh / kg of metal. However, this energy consumption is approximately 2 times greater than theoretically predicted. There are two reasons for this:

1. В напряжении V большую часть занимает омическое падение напряжения в электролите, определяемое величиной межэлектродного (межполюсного) зазора (МПЗ). Обычно это расстояние составляет около 5 см.1. In voltage V, a large part is occupied by the ohmic voltage drop in the electrolyte, determined by the magnitude of the interelectrode (interpolar) gap (MPZ). Usually this distance is about 5 cm.

2. Выход по току η снижается при резком увеличении взаимодействия (так называемое «обратное взаимодействие») анодных продуктов (углекислого газа) и катодных продуктов (растворенного алюминия) при увеличении гидродинамического перемешивания (циркуляции) электролита и/или металла.2. The current efficiency η decreases with a sharp increase in the interaction (the so-called "reverse interaction") of the anode products (carbon dioxide) and cathode products (dissolved aluminum) with increasing hydrodynamic mixing (circulation) of the electrolyte and / or metal.

Таким образом, одним из важнейших недостатков вышеуказанной конструкции являются относительно высокое омическое сопротивление МПЗ и высокий расход энергии.Thus, one of the most important drawbacks of the above design is the relatively high ohmic resistance of the MPZ and high energy consumption.

Известен электролизер для производства алюминия ([2], фиг.1), состоящий из анодного токоподвода, угольного анода, угольного катода с расположенными под анодом дополнительными элементами «грибами» сделанными из диборида титана, изоляции, электролита, жидкого алюминия, блюмсов.Known electrolyzer for the production of aluminum ([2], figure 1), consisting of an anode current lead, carbon anode, carbon cathode with additional elements "mushrooms" located under the anode made of titanium diboride, insulation, electrolyte, liquid aluminum, blooms.

Недостатком известной конструкции электролизера является недостаточная термо-механическая и химическая стойкость «грибов» сделанных из диборида титана, особенно на границах металл-электролит; сложность прикрепления «грибов» к подине и невозможность осуществления такого прикрепления в ныне действующих электролизерах, малая площадь контакта «гриба» с угольной подиной, а также относительно высокая стоимость и невозможность оперативного удаления «грибов» из межэлектродного зазора при необходимости, например, опускания анода на катод.A disadvantage of the known design of the electrolyzer is the lack of thermo-mechanical and chemical resistance of the “mushrooms” made of titanium diboride, especially at the metal-electrolyte boundaries; the difficulty of attaching the “mushrooms” to the bottom and the impossibility of such attachment in the existing electrolytic cells, the small contact area of the “mushroom” with the coal bottom, as well as the relatively high cost and the inability to quickly remove the “mushrooms” from the interelectrode gap if necessary, for example, lowering the anode onto cathode.

Известен электролизер для производства алюминия, принятый за прототип ([3], фиг.2), включающий катодное устройство, содержащее ванну с угольной подиной, выложенную из угольных блоков с вмонтированными катодными токоподводами, заключенных в металлический кожух, с размещенными между металлическим кожухом и угольными блоками огнеупорными и теплоизоляционными материалами, анодное устройство содержащее угольные аноды, соединенные с анодной шиной, размещенные в верхней части ванны и погруженные в расплавленный электролит, отличающийся тем, что на угольной подине под каждым из анодов расположены тумбы с более высокой удельной электропроводностью, чем электролит, стойкие к разрушению в криолитоглиноземных расплавах и жидком алюминии, причем, верхняя поверхность тумбы выступает выше уровня катодного алюминия, а тумбы выполнены с возможностью перемещения и/или замены при необходимости.A known cell for the production of aluminum, adopted for the prototype ([3], figure 2), comprising a cathode device containing a bath with a carbon bottom, laid out of coal blocks with mounted cathode current leads, enclosed in a metal casing, placed between the metal casing and coal blocks of refractory and heat-insulating materials, an anode device containing carbon anodes connected to the anode bus, placed in the upper part of the bath and immersed in molten electrolyte, characterized in that then on the coal hearth under each of the anodes there are cabinets with higher electrical conductivity than electrolyte, resistant to destruction in cryolite-alumina melts and liquid aluminum, moreover, the upper surface of the cabinet protrudes above the level of cathode aluminum, and the cabinets are made with the possibility of movement and / or replacement if necessary.

Недостатками известной конструкции электролизера являются: относительно большие объем пространства в МПЗ, занимаемый тумбами, вес и стоимость ТУМБ, сложности перемещения и/или замены ТУМБ при необходимости. В случае необходимости использования утяжелителей расположенных внутри ТУМБы, например чугунной «гири» или заливки, это может снижать надежность конструкции вследствие разности коэффициентов термического расширения материалов, а также проникновения электролита через поры ТУМБы к материалу утяжелителя, приводя к его преждевременной коррозии и загрязнению катодного металла. Практически затруднительна возможность автоматического регулирования вертикального перемещения ТУМБы при изменении толщины слоя катодного металла.The disadvantages of the known design of the electrolyzer are: the relatively large amount of space in the MPZ occupied by the curbstones, the weight and cost of the TUMB, the difficulty of moving and / or replacing the TUMB if necessary. If it is necessary to use weighting agents located inside TUMBs, for example cast-iron “weights” or pouring, this can reduce the reliability of the structure due to the difference in the coefficients of thermal expansion of materials, as well as the penetration of electrolyte through the pores of TUMBA to the weighting material, leading to its premature corrosion and contamination of the cathode metal. It is practically difficult to automatically control the vertical movement of TUMBs when the thickness of the cathode metal layer changes.

Задача изобретения - снижение удельного расхода энергии за счет уменьшения омического сопротивления и падения напряжения в МПЗ, повышения выхода по току вследствие увеличения гидродинамического сопротивления для движения расплава у границы алюминий-электролит, и, следовательно, уменьшения перемешивания расплава и «обратных» реакций металла с анодными газами, а также удобства расположения дополнительных элементов в МПЗ на подине и возможности их оперативного и автоматизированного перемещения и/или удаления из межэлектродного зазора (МПЗ) при необходимости, например, опускания анода на катод, и уменьшение стоимости конструкции.The objective of the invention is to reduce the specific energy consumption by reducing the ohmic resistance and voltage drop in the MPZ, increasing the current efficiency due to the increase in hydrodynamic resistance for the movement of the melt at the aluminum-electrolyte interface, and, therefore, reducing the mixing of the melt and the “reverse” metal reactions with the anode gases, as well as the convenience of the location of additional elements in the MPZ on the bottom and the possibility of their prompt and automated movement and / or removal from the interelectrode gap (MPZ) if necessary, for example, lowering the anode to the cathode, and reducing the cost of the structure.

Технический результат полезной модели заключается в создании конструкции алюминиевого электролизера, включающего катодное устройство, содержащее ванну с угольной подиной, выложенную из угольных блоков с вмонтированными токоподводами, заключенных в металлический кожух, с размещенными между металлическим кожухом и угольными блоками огнеупорными и теплоизоляционными материалами, анодное устройство, содержащее угольные аноды, соединенные с анодной шиной, размещенные в верхней части ванны и погруженные в расплавленный электролит, в котором, согласно предлагаемому решению, на границе поверхностей катодный металл-электролит под каждым из анодов расположены поплавки с более высокой удельной электропроводностью, чем электролит, стойкие к разрушению в криолитоглиноземных расплавах и жидком алюминии, причем, верхняя поверхность поплавка выступает выше уровня катодного алюминия, а поплавки выполнены с возможностью перемещения и/или замены при необходимости.The technical result of the utility model is to create a design of an aluminum electrolyzer, including a cathode device containing a bath with a carbon bottom, laid out of coal blocks with mounted current leads, enclosed in a metal casing, with refractory and heat-insulating materials placed between the metal casing and the coal blocks, an anode device, containing carbon anodes connected to the anode bus, placed at the top of the bath and immersed in molten electrolyte, in According to the proposed solution, on the surface of the cathode metal-electrolyte under each of the anodes there are floats with a higher electrical conductivity than electrolyte, resistant to destruction in cryolite-alumina melts and liquid aluminum, and the upper surface of the float protrudes above the level of cathode aluminum, and the floats are movable and / or replaceable if necessary.

Полезную модель дополняют частные отличительные признаки, направленные также на решение поставленной задачи:The utility model is complemented by private distinguishing features, also aimed at solving the task:

Поплавки могут быть выполнены из углеродных блоков, в частности из отходов в виде боя стандартных подовых блоков, обожженных анодов и/или электродов, плавающих на границе катодный металл/электролит вследствие разницы плотностей материалов.Floats can be made of carbon blocks, in particular waste in the form of a battle of standard hearth blocks, calcined anodes and / or electrodes floating at the cathode metal / electrolyte interface due to the difference in material densities.

Поплавки, перед тем как разместить в пространство МПЗ, обтягивают в вакуумную упаковку из фольги катодного металла и подогревают до температуры как можно ближе к температуре электролиза, но меньшей, чем температура плавления катодного металла. Затем поплавок помещают в пространство МПЗ.The floats, before being placed in the MPZ space, are wrapped in a vacuum package of cathode metal foil and heated to a temperature as close as possible to the electrolysis temperature, but lower than the melting temperature of the cathode metal. Then the float is placed in the space MPZ.

Поплавки могут быть выполнены из карбида кремния и/или материала типа ANAPLAST и покрыты или пропитаны электропроводным материалом.The floats may be made of silicon carbide and / or ANAPLAST type material and coated or impregnated with an electrically conductive material.

Поплавки могут быть выполнены из смеси диборида титана и углерода на высокотемпературной связке.The floats can be made of a mixture of titanium diboride and carbon on a high-temperature binder.

Поплавки могут быть покрыты веществом, обеспечивающим смачивание алюминием, например, диборидом титана.The floats may be coated with a substance that is wetted by aluminum, for example titanium diboride.

Внешние поверхности поплавка предварительно обработаны/пропитаны защитными ингибиторными веществами.The outer surfaces of the float are pretreated / impregnated with protective inhibitory substances.

Под каждым анодом может быть установлено от 1 до 240 поплавков.From 1 to 240 floats can be installed under each anode.

Отношение суммы площадей верхней поверхности поплавков и площади анода изменяется от 10% до 120%.The ratio of the sum of the areas of the upper surface of the floats and the area of the anode varies from 10% to 120%.

Верхняя поверхность поплавков выполнена плоской, или выпуклой, или вогнутой, или наклонной к горизонту.The upper surface of the floats is made flat, or convex, or concave, or inclined to the horizontal.

Поплавки могут быть любой формы, например, параллелепипед, призма, куб, гексагональной, ортогональной, шаровидной, эллипсоидной, полусферической, цилиндрической, и т.д., но симметрия и унификация поплавков может учитываться для оптимальности конструкции и процесса электролиза.The floats can be of any shape, for example, parallelepiped, prism, cube, hexagonal, orthogonal, spherical, ellipsoid, hemispherical, cylindrical, etc., but the symmetry and unification of the floats can be taken into account for the optimal design and electrolysis process.

Верхняя часть поплавков изготовлена пористой, включающую ячеистую матрицу инертную по отношению к выделяемому металлу и электролиту, выполненную в виде открытой пористой структуры с образованием внутренних пор, капилляров, каналов, полостей, заполненных металлом того состава, который выделяется на катоде. Назначение функции «упрятывания» металла вглубь полости, канала, поры, капилляра - уменьшить реакции обратного взаимодействия металла с анодными газами, скорость реакции которых зависит от доставки окислителя (газов) движущихся в межэлектродном пространстве: металл, находящийся в капилляре, будет меньше окисляться.The upper part of the floats is made porous, including a cellular matrix inert with respect to the released metal and electrolyte, made in the form of an open porous structure with the formation of internal pores, capillaries, channels, cavities filled with metal of the composition that is released on the cathode. The purpose of the "hide" function of the metal deep into the cavity, channel, pore, capillary is to reduce the reaction of the reverse interaction of the metal with anode gases, the reaction rate of which depends on the delivery of the oxidizing agent (gases) moving in the interelectrode space: the metal in the capillary will be less oxidized.

Внутренние поры, капилляры, каналы, полости изготавливают смачивающимися металлом, при этом, поры, капилляры, каналы, полости выполнены с такими размерами, в частности диаметром и длиной, что поры, капилляры, каналы, полости соединены с основным объемом катодного металла.The internal pores, capillaries, channels, cavities are made by wettable metal, while the pores, capillaries, channels, cavities are made with such dimensions, in particular diameter and length, that the pores, capillaries, channels, cavities are connected to the bulk of the cathode metal.

Объем, занимаемый металлом в порах, капиллярах, каналах, полостях составляет от 5% до 99,0% от объема поплавка.The volume occupied by the metal in the pores, capillaries, channels, cavities is from 5% to 99.0% of the volume of the float.

Поплавок захватывается по краям кронштейнами, изготовленными из неэлектропроводного материала стойкого в электролите и расположенными вдоль боковых поверхностей анода и/или вдоль нижней плоскости анода, с возможностью автоматизированного перемещения поплавка вертикально, и/или в горизонтальной плоскости, при необходимости.The float is captured at the edges by brackets made of non-conductive material resistant to electrolyte and located along the side surfaces of the anode and / or along the lower plane of the anode, with the possibility of automated movement of the float vertically, and / or in a horizontal plane, if necessary.

Между анодами расположены перегородки изготовленные из неэлектропроводного материала стойкого в электролите и в катодном металле, с возможностью перемещения перегородок вертикально вдоль боковых поверхностей анода до самого дна катодного металла и/или частично горизонтально вдоль нижней плоскости анода, при необходимости. Перегородки препятствуют как течению горизонтальных составляющих токов, так и магнитогидродинамическим (МГД) потокам катодного металла и электролита, могут быть сплошными и с отверстиями для оптимального демпфирования МГД потоков катодного металла и электролита.Between the anodes are partitions made of non-conductive material resistant to electrolyte and cathode metal, with the possibility of moving the partitions vertically along the side surfaces of the anode to the very bottom of the cathode metal and / or partially horizontally along the lower plane of the anode, if necessary. The partitions impede both the flow of horizontal current components and magnetohydrodynamic (MHD) flows of the cathode metal and electrolyte; they can be continuous and with holes for optimal damping of MHD flows of the cathode metal and electrolyte.

Перегородки изготовлены главным образом из оксида алюминия/глинозема, например высокоглиноземистого неформованного бетона и/или плит, и/или керамобетона. При этом синергетически решаются следующие задачи: 1) демпфирование горизонтальных составляющих электрических токов; 2) демпфирование МГД потоков катодного металла и электролита; 3) периодическое питание ванны глиноземом.Partitions are made primarily of alumina / alumina, for example high alumina unformed concrete and / or slabs, and / or ceramic concrete. The following tasks are synergistically solved: 1) damping of the horizontal components of electric currents; 2) damping of MHD flows of cathode metal and electrolyte; 3) periodic alumina bath nutrition.

Сущность изобретения поясняется эскизами (Фиг.3, Фиг.4).The invention is illustrated by sketches (Figure 3, Figure 4).

Электролизер содержит угольный анод с анодным токоподводом 1, угольную подину (катод) 2. Нижняя поверхность угольного анода погружена в электролит 3. Внутри электролизера выложена футеровка 4. Электролизер снабжен традиционным устройством для подачи сырья (глинозем, фторсоли и т.п.) и отвода отходящих газов 5, устройством для подвода тока 6 к катоду 2. В межполюсном зазоре (МПЗ) на границе поверхностей катодный металл-электролит расположены поплавки 7, защищенные от воздействия алюминия и электролита. Верхняя поверхность поплавка 7 находится в электролите 3, а нижняя поверхность находится в катодном металле (жидком алюминии) 8.The cell contains a carbon anode with an anode current lead 1, a carbon bottom (cathode) 2. The lower surface of the carbon anode is immersed in the electrolyte 3. A lining is laid inside the cell 4. The cell is equipped with a traditional device for supplying raw materials (alumina, fluorine salts, etc.) and drain exhaust gas 5, a device for supplying current 6 to the cathode 2. In the interpolar gap (MPZ) at the surface boundary of the cathode metal-electrolyte are floats 7, protected from aluminum and electrolyte. The upper surface of the float 7 is in the electrolyte 3, and the lower surface is in the cathode metal (liquid aluminum) 8.

Монтаж алюминиевого электролизера осуществляется следующим образом.Installation of an aluminum electrolyzer is as follows.

Поплавки 7, перед тем как разместить в пространство МПЗ, могут быть обтянуты в вакуумную упаковку из фольги катодного металла с целью закрытия поверхностных пор, защиты поплавка от окисления на воздухе, улучшения теплопередачи и подогреты до температуры как можно ближе к температуре электролиза, но меньшей, чем температура плавления катодного металла. Затем поплавок помещают в пространство МПЗ.The floats 7, before being placed in the MPZ space, can be wrapped in a vacuum package of cathode metal foil in order to close the surface pores, protect the float from oxidation in air, improve heat transfer and are heated to a temperature as close as possible to the electrolysis temperature, but less than the melting point of the cathode metal. Then the float is placed in the space MPZ.

Для электролизеров с обожженными анодами установка поплавков 7 осуществляется непосредственно под обожженными анодами 1 во время замены со ответствующего анодного блока, отключ ение ванны от питания при этом не требуется. Для электролизеров с самообжигающимися анодами Содерберга установка поплавков осуществляется также непосредственно под анод при предварительном поднятии анода, при этом ванна может быть отключена от источника питания током. В обоих случаях в местах установки поплавков осуществляется очистка угольной подины 2 от скопившегося осадка.For electrolyzers with baked anodes, the installation of floats 7 is carried out directly under the baked anodes 1 during the replacement of the corresponding anode block; disconnecting the bath from the power supply is not required. For electrolyzers with self-baking Soderberg anodes, the installation of floats is also carried out directly under the anode when the anode is first raised, while the bath can be disconnected from the power supply by current. In both cases, in the places where the floats are installed, the coal bottom 2 is cleaned of accumulated sediment.

Поплавки 7 могут быть покрыты диборидом титана, что приводит к улучшению смачивания поверхности поплавков расплавленным металлом и образованию на верхнем основании поплавка пленки алюминия, которая стекает к подине. Внешние поверхности поплавка 7 предварительно обработаны или пропитаны защитными ингибиторными веществами, с целью уменьшения скорости растворения и/или окисления в электролите для увеличения срока службы.The floats 7 can be coated with titanium diboride, which leads to improved wetting of the surface of the floats with molten metal and the formation of an aluminum film on the upper base of the float, which flows to the bottom. The outer surfaces of the float 7 are pre-treated or impregnated with protective inhibitory substances, in order to reduce the dissolution and / or oxidation rate in the electrolyte to increase the service life.

Поплавок 7 захватывается по краям кронштейнами 9, изготовленными из неэлектропроводного материала стойкого в электролите и катодном металле и расположенными вдоль боковых поверхностей анода и/или вдоль нижней плоскости анода, с возможностью автоматизированного перемещения поплавка 7 вертикально, и/или частично в горизонтальной плоскости, при необходимости. Кронштейн 9 прикреплен к перемещаемой тяге 10, которая может быть выполнена из обычных конструкционных материалов.The float 7 is captured at the edges by brackets 9 made of non-conductive material resistant to electrolyte and cathode metal and located along the side surfaces of the anode and / or along the lower plane of the anode, with the possibility of automated movement of the float 7 vertically, and / or partially in a horizontal plane, if necessary . The bracket 9 is attached to the movable rod 10, which can be made of conventional structural materials.

Между анодами 1 расположены перегородки 11 изготовленные из неэлектропроводного материала стойкого в электролите и катодном металле с возможностью перемещения перегородок 11 вертикально вдоль боковых поверхностей анода 1 до самого дна катодного металла 8 и/или частично горизонтально вдоль нижней плоскости анода 1, при необходимости. Перегородки 11 препятствуют как течению горизонтальных составляющих токов, так и магнитогидродинамическим (МГД) потокам катодного металла 8 и электролита 3.Partitions 11 are located between the anodes 1 made of non-conductive material resistant to electrolyte and cathode metal with the possibility of moving the partitions 11 vertically along the side surfaces of the anode 1 to the very bottom of the cathode metal 8 and / or partially horizontally along the lower plane of the anode 1, if necessary. Partitions 11 impede both the flow of horizontal current components and magnetohydrodynamic (MHD) flows of the cathode metal 8 and electrolyte 3.

При этом происходит улучшение следующих ТЭП электролиза алюминия: уменьшение удельного расхода энергии, увеличение выхода по току, снижение рабочего напряжения и увеличение производительности электролизера.At the same time, the following TECs of aluminum electrolysis are improved: a decrease in the specific energy consumption, an increase in current efficiency, a decrease in the operating voltage, and an increase in the productivity of the electrolyzer.

ЛИТЕРАТУРАLITERATURE

1. Х. Чанг, В.де Нора и Дж.А. Секхар «Материалы, используемые в производстве алюминия методом Эру-Холла». - Изд.Красноярск. гос. ун-т, Красноярск, 1998.1. H. Chang, V.de Nora and J.A. Sekhar "Materials used in the production of aluminum by the Eru-Hall method." - Izd. Krasnoyarsk. state University, Krasnoyarsk, 1998.

2. J.R. Rayne: US Patent, 4.405.433, April 1981.2. J.R. Rayne: US Patent, 4.405.433, April 1981.

3. Патент №111540.- Электролизер для производства алюминия/Попов Ю.Н., Поляков П.В., Островский И.В. Приоритет от 30.06.2011.3. Patent No. 111540.- Electrolyzer for aluminum production / Popov Yu.N., Polyakov P.V., Ostrovsky I.V. Priority from 06/30/2011.

Claims

1. Electrolyzer for aluminum production, including a cathode device containing a bath with a coal bottom, laid out of coal blocks with mounted cathode current leads, enclosed in a metal casing, with refractory and heat-insulating materials placed between the metal casing and the coal blocks, an anode device containing carbon anodes connected to the anode busbar, located in the upper part of the bath and immersed in molten electrolyte, characterized in that on the coal bottom under each of the Floats with a higher electrical conductivity than the electrolyte electrical conductivity are resistant to destruction in cryolite-alumina melts and liquid aluminum, the upper surface of the floats protruding above the level of cathode aluminum, and the floats are movable and / or replaceable.

2. The electrolyzer according to claim 1, characterized in that the floats are made of carbon blocks, in particular from waste in the form of a battle of standard hearth blocks, calcined anodes and / or electrodes located at the cathode metal / electrolyte interface due to the difference in their densities.

3. The cell according to claim 1, characterized in that the float is made of silicon carbide and coated or impregnated with an electrically conductive material.

4. The electrolyzer according to claim 1, characterized in that the float is made of a mixture of titanium diboride and carbon on a high-temperature binder.

5. The electrolyzer according to claim 1, characterized in that the float is coated with a substance that is wetted by aluminum, for example titanium diboride.

6. The electrolyzer according to claim 1, characterized in that the outer surface of the float is pre-coated or impregnated with protective inhibitory substances.

7. The electrolyzer according to claim 1, characterized in that from 1 to 240 floats are installed under each anode.

8. The electrolyzer according to claim 1, characterized in that the float is made in the form of a parallelepiped, prism, cube or hexagonal, orthogonal, spherical, ellipsoid, hemispherical, cylindrical in shape.

9. The cell according to claim 1, characterized in that the ratio of the sum of the areas of the upper surface of the floats and the area of the anode varies from 10% to 120%.

10. The electrolyzer according to claim 1, characterized in that the upper surface of the float is made flat, or convex, or concave, or inclined to the horizontal.

11. The electrolyzer according to claim 1, characterized in that the upper part of the float is made porous, including a cellular matrix, inert with respect to the released metal and electrolyte, made in the form of an open porous structure with the formation of internal pores, capillaries, channels, cavities filled with metal having the same composition as the metal that is released at the cathode.

12. The electrolyzer according to claim 11, characterized in that the internal pores, capillaries, channels, cavities are made with the possibility of wetting with metal and dimensions, in particular diameter and length, at which they are connected to the bulk of the cathode metal.

13. The electrolyzer according to claim 11, characterized in that the volume occupied by the metal in the pores, capillaries, channels, cavity of the matrix is from 5% to 99.0% of the volume of the float.

14. The electrolyzer according to claim 1, characterized in that it is equipped with brackets made of non-conductive material that is resistant to electrolyte and cathode metal, and located along the lateral surfaces of the anorized movement of the float vertically and / or in a horizontal plane.

15. The electrolyzer according to claim 1, characterized in that between the anodes are partitions made of non-conductive material that is resistant to electrolyte and cathode metal, such as silicon carbide, and located along the side surfaces of the anode and / or partially along the lower plane of the anode, with the possibility moving partitions vertically, and / or in a horizontal plane.

16. The electrolyzer according to clause 15, wherein the partitions are made of aluminum oxide, for example, high-alumina unformed concrete and / or slabs, and / or ceramic concrete.