WO2024177534A1 - Cпособ и устройство электрохимического рафинирования алюминия в электролизерах (варианты) - Google Patents
Cпособ и устройство электрохимического рафинирования алюминия в электролизерах (варианты) Download PDFInfo
- Publication number
- WO2024177534A1 WO2024177534A1 PCT/RU2024/050041 RU2024050041W WO2024177534A1 WO 2024177534 A1 WO2024177534 A1 WO 2024177534A1 RU 2024050041 W RU2024050041 W RU 2024050041W WO 2024177534 A1 WO2024177534 A1 WO 2024177534A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- aluminum
- cathode
- electrolyte
- molten
- porous diaphragm
- Prior art date
Links
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 102
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 96
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 title abstract 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 title description 4
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 55
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims abstract description 29
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- -1 alkaline earth metal salts Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical class [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims description 5
- 239000011224 oxide ceramic Substances 0.000 claims description 5
- 229910052574 oxide ceramic Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 claims description 4
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 claims description 4
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 2
- QYEXBYZXHDUPRC-UHFFFAOYSA-N B#[Ti]#B Chemical compound B#[Ti]#B QYEXBYZXHDUPRC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910033181 TiB2 Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 abstract description 4
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 150000001398 aluminium Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000000274 aluminium melt Substances 0.000 abstract 1
- 159000000013 aluminium salts Chemical class 0.000 abstract 1
- 229910000329 aluminium sulfate Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 abstract 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 23
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 23
- GPGMRSSBVJNWRA-UHFFFAOYSA-N hydrochloride hydrofluoride Chemical compound F.Cl GPGMRSSBVJNWRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 7
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- 229910016569 AlF 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K Aluminum fluoride Inorganic materials F[Al](F)F KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 229910016036 BaF 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WPPDFTBPZNZZRP-UHFFFAOYSA-N aluminum copper Chemical compound [Al].[Cu] WPPDFTBPZNZZRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000012784 inorganic fiber Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000011833 salt mixture Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для рафинирования алюминиевых сплавов от металлических примесей. Устройство содержит не менее одной пористой съемной диафрагмы, проницаемой для электролита и непроницаемой для расплавленного алюминия, заполненной электролитом, в который вертикально установлен катод и погруженной в расплав алюминия с металлическими примесями, размещенный в емкости с анодным токоподводом. Способ включает размещение расплава загрязненного алюминия и электролита из солей щелочных или щелочноземельных металлов и соли алюминия в устройство для электролитического рафинирования и проведение электролитического рафинирования при катодной плотности тока от 0,5 до 21 А/см2 в диапазоне температур от 780 до 920 ⁰С. Технический результат – повышенная производительность, возможность корректировки состава электролита.
Description
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО РАФИНИРОВАНИЯ АЛЮМИНИЯ В ЭЛЕКТРОЛИЗЕРАХ (ВАРИАНТЫ)
Область техники
Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для рафинирования расплава алюминия или его сплавов от металлических примесей.
Уровень техники
Очистка алюминия от нежелательных примесей является важной технологией, позволяющей получать алюминий высокой чистоты. В последнее время наметилась важная тенденция к необходимости создания технологии, позволяющей работать с различными типами исходного сырья, в том числе различного алюминиевого скрапа. Одним из важнейших направлений этих работ является создание и совершенствование электрохимических технологий очистки. Впервые технология очистки была предложена в патенте US 673364 и представляла собой трёхслойный электролизер, в котором роль анодного металла выполнял загрязненный алюминиевый сплав. Существенным недостатком данного способа являются высокие энергетические затраты на процесс очистки, что приводит к высокой себестоимости очищенного алюминия.
С учетом постоянно ужесточающихся экологических инициатив и международных законодательств создание энергоэффективных технологий очистки алюминия является важной и актуальной задачей.
Известен способ (X. Чанг, В. де Нора и Дж. А. Секхар. «Материалы, используемые в производстве алюминия методом Эру-Холла». - Изд. Красноярск, гос. ун-т, Красноярск, 1998.) трехслойного электрохимического рафинирования металлов, согласно которому алюминий, подлежащий
рафинированию от нежелательных металлических примесей, таких как железо, кремний, медь, никель и другие, специально утяжеляется добавлением меди (около 30%) и такой сплав при электролизе поляризуется анодно. Электролитом служит хлоридно-фторидный расплав. Температура рафинирования составляет 800 °C. В этом случае чистый алюминий оказывается легче электролита и, являясь катодом, всплывает на поверхность электролита. Схема такого электролизера представлена на фиг.1, где:
1. Бортовые блоки
2. Угольный блок подовый
3. Т еплоизоляция
4. Анодный токоподвод
5. Алюминиево-медный анодный сплав
6. Хлоридно-фторидный электролит
7. Рафинированный алюминий
8. Катодный токоподвод
9. Крышка
10. Летка для заливки алюминия
При пропускании постоянного тока на аноде создаются условия для преимущественного растворения алюминия и более электроотрицательных металлов, а менее электроотрицательные накапливаются в анодном сплаве, который периодически очищается от кристаллизующихся при накоплении примесей интерметаллидов железа, кремния, меди и др. В катодном процессе не достигаются условия для электрохимического выделения более электроотрицательных металлов, таким образом происходит выделение только алюминия. Недостатком известного электролизера является то, что, чтобы исключить случайное загрязнение катодного металла частичками анодного сплава, поддерживается большое межэлектродное расстояние на уровне 15 см, следствием чего является большое напряжение на электролизере (около 5,5 В) и, как результат, высокий удельный расход
энергии, даже при выходе по току т|=0,98 составляющий более 18 кВт*ч/кг А1. Недостатком способа также является необходимость использования меди для утяжеления анодного сплава.
Также известен способ и устройство электрохимического рафинирования (патент RU 2558316, опубл. 27.07.2015), в котором технический результат достигается применением виброакустического, и/или ультразвукового, и/или электромагнитного, и/или МГД воздействия на следующие компоненты электролизера: мембрану (с одной стороны и/или с обеих сторон), электролит, первичный неочищенный металл, рафинированный металл, поверхности раздела сред между неочищенным металлом, мембраной и рафинированным металлом. Недостатком данного способа является невозможность пополнения и контроля состава электролита за счет чего электролизер имеет малый ресурс эксплуатации, ограниченный буферной емкостью электролита по более электроотрицательным металлам, находящегося только в порах диафрагмы.
Наиболее близким к заявляемому устройству и способу для рафинирования алюминия является прототип, где техническое решение основано на том, что первичный, подлежащий очистке металл, погружается в емкость из проницаемого для электролита, но не проницаемого для металла материала, размещенную в электролите, а очищенный металл образуется на подине электролизера или на поверхности отдельного катода (патент US 4115215, опубл. 19.09.1978). Недостатком данного способа является преобладание площади поверхности катода над площадью поверхности анода, таким образом общая производительность устройства ограничивается анодной плотностью тока, определяющей качество получаемого металла.
Раскрытие изобретения
Технической задачей изобретения является создание способа и устройства, предназначенного для электролитического рафинирования алюминия с повышенной производительностью рабочего объема,
пониженными энергозатратами на единицу продукции и возможностью проведения долговременного электролиза путем дополнения и корректировки состава электролита, а также возможностью смены диафрагмы при необходимости.
Техническая задача решается тем, что по одному из вариантов в устройстве для электролитического рафинирования алюминия и/или его сплавов от металлических примесей, содержащем емкость с крышкой, футерованную огнеупорными материалами, для размещения в нем расплавленного анодного алюминия с анодным токоподводом, электролита и расплавленного катодного алюминия, катода с токоподводом и сборного резервуара для катодного алюминия, по меньшей мере одну пористую диафрагму, согласно заявляемому изобретению, пористая диафрагма устройства выполнена в виде замкнутой съемной емкости, установленной посредством крепления на крышке и заполненной электролитом, проницаемой для электролита и непроницаемой для расплавленного алюминия или алюминиевого сплава с примесями и расплавленного катодного алюминия, в которую загружен катод с токоподводом и которая погружена в расплавленный анодный алюминий, при этом катод с токоподводом закреплен внутри емкости пористой диафрагмы в вертикальном положении, а в донной части катода выполнены дренажные каналы, расположенные на уровне расплава катодного алюминия для возможности его удаления из емкости пористой диафрагмы в сборный резервуар.
По второму варианту в устройстве для электролитического рафинирования алюминия и/или его сплавов от металлических примесей, содержащем емкость с крышкой, футерованную огнеупорными материалами, для размещения в нем расплавленного анодного алюминия с анодным токоподводом, электролита и расплавленного катодного алюминия, катода с токоподводом и сборного резервуара для катодного алюминия, по меньшей мере одну пористую диафрагму, согласно
заявляемому изобретению, пористая диафрагма устройства выполнена в виде замкнутой съемной емкости, установленной посредством крепления на крышке и заполненной электролитом, проницаемой для электролита и непроницаемой для расплавленного алюминия или алюминиевого сплава с примесями и расплавленного катодного алюминия, в которую загружен катод с токоподводом и которая погружена в расплавленный анодный алюминий, при этом катод с токоподводом закреплен внутри емкости пористой диафрагмы в вертикальном положении, а в стенках катода или в креплении и крышке выполнены дренажные каналы, расположенные на уровне зеркала расплава для возможности удаления катодного алюминия из емкости пористой диафрагмы в сборный резервуар.
Вертикальный катод может быть выполнен из смачиваемой алюминием керамики, например, из ТлВг или ZrBi.
Пористая диафрагма может быть выполнена из углеродных материалов или неорганических волокнистых материалов или из оксидной керамики, например, из AI2O3 или MgO;
Дренажные каналы в стенках катода или в донной части катода могут быть выполнены под углом от 45 до 90 градусов относительно вертикальной стенки катода.
Дренажный канал, выполненный в креплении диафрагмы может быть соединен со сборным резервуаром посредством направляющего канала, размещенного в крышке, который может быть выполнен из смачиваемым алюминием материалом или футерован смачиваемым алюминием материалом для возможности отвода катодного алюминия самотеком.
Техническая задача также решается за счет того, что в способе электролитического рафинирования алюминия и/или его сплавов от примесей, включающем размещение расплава загрязненного алюминия и электролита, содержащего расплав смеси солей щелочных или щелочноземельных металлов и соли алюминия в устройство для электролитического рафинирования, подведение постоянного тока и
проведение электролитического рафинирования, согласно заявляемому изобретению, используют устройство по любому из двух вариантов, при этом процесс рафинирования ведут с катодной плотностью тока в диапазоне от 0,5 до 21 А/см2’ в диапазоне температур от 780 до 920 °C, а электролит в расплавленном состоянии имеет плотность меньшую или большую, чем плотность катодного алюминия (5).
Краткое описание чертежей
Заявляемое устройство представлено на фиг. 2, фиг. 3 и фиг. 4 и содержит: бортовые блоки 1, подовые блоки 2, теплоизоляцию 3, вертикальный катод с токоподводом 4, катодный алюминий 5, съемную пористую диафрагму 6, хлоридно-фторидный или фторидный электролит 7, анодный алюминий 8, анодный токоподвод 9, крепление 10 пористой диафрагмы 6, дренажные каналы 13, расположенные в стенках катода или креплении 10, устройство эвакуации алюминия со сборным резервуаром катодного алюминия 11, крышки устройства 12. Верхняя поверхность катодного и анодного алюминия может быть защищена от окисления на воздухе солями и/или аргоном, или вакуумом. Съемная пористая диафрагма 6 может быть выполнена из электропроводного или неэлектропроводного материала.
На фиг. 2 представлен электролизер с одной диафрагмой, который предусматривает использование хлоридно-фторидного или фторидного электролита с плотностью большей, чем плотность катодного алюминия. За счет этого катодный алюминий 5 собирается на зеркале расплава в верхней части диафрагмы, откуда удаляется при помощи устройства аккумулирования и эвакуации алюминия 11.
Электролизер с парными диафрагмами (фиг. 3) предусматривает использование хлоридно-фторидного или фторидного электролита с плотностью меньшей, чем плотность катодного алюминия. За счет этого катодный алюминий 5 собирается в приемнике в нижней части диафрагмы, откуда удаляется при помощи устройства аккумулирования и эвакуации
алюминия 11. Верхняя поверхность электролита и анодного алюминия может быть защищена от окисления на воздухе солями и/или аргоном, или вакуумом. При этом используется аналогичный устройству (фиг. 2) принцип электрохимической очистки алюминия, за счет чего достигается тот же технический результат, что и при применении электролита с плотностью большей, чем плотность катодного алюминия.
На фиг. 4 представлен электролизер с одной диафрагмой, который предусматривает использование хлоридно-фторидного или фторидного электролита с плотностью большей, чем плотность катодного алюминия. За счет этого катодный алюминий 5 собирается на зеркале расплава в верхней части диафрагмы, откуда удаляется через дренажный канал 13, размещенный в креплении диафрагмы 10 при помощи устройства аккумулирования и эвакуации катодного алюминия 11 в сборный резервуар.
Процесс заключается в электролитическом переносе ионов алюминия от анодной поверхности, ограниченной пористой диафрагмой через расплав электролита к поверхности катода. При этом поддерживаются такие условия анодного растворения и катодного осаждения (температура электролита в диапазоне 780 до 920 °C, плотность тока в диапазоне 0,5 до 21 А/см2), при которых преимущественно не происходит растворения менее электроотрицательных металлов, чем алюминий, на аноде и не происходит осаждения более электроотрицательных, чем алюминий, металлов на катоде. В качестве материала диафрагмы применяется оксидная керамика, углеродные материалы, а также неорганические волокна. Материал диафрагмы выбран таким способом, что не позволяет очищаемому расплаву и катодному металлу проникнуть через нее за счет эффекта смачивания и капиллярных сил. Благодаря возможности формирования в жидком расплаве металла емкости с электролитом известной формы и отсутствии опасности возникновения короткого замыкания между слоями металла, удается осуществлять процесс в вертикальном расположении с точно регулируемым значением межполюсного расстояния, что позволяет точно
управлять температурным режимом и обеспечивать сниженный расход электроэнергии при существенном повышении удельной производительности объема расплава. Также отсутствует необходимость утяжеления анодного расплава медью. Доступность зеркала расплава электролита позволяет при необходимости вести дополнение, контроль и корректировку его состава.
Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый способ отличается от известного назначением диафрагмы для создания емкости с электролитом в расплаве анодного металла, в то время как в прототипе диафрагма заполняется анодным металлом и загружается в электролит. Помимо этого, катод расположен вертикально, что позволяет увеличить удельную производительность при снижении тепловых потерь, осуществлять точную регулировку МПР, обеспечить легкий доступ к электролиту с целью его контроля, корректировки и пополнения, а также сделать катод легко заменяемым элементом при обслуживании установки.
Осуществление изобретения
Пример 1. В предварительно расплавленный анодный алюминий (8) погружается съемная пористая диафрагма (6), закрепленная посредством крепления (10) на устройстве для рафинирования и заполненная хлоридно- фторидным или фторидным сухим электролитом (7), с плотностью в расплавленном состоянии большей, чем плотность катодного алюминия (5), в диапазоне 3,3 АЗ ,6 г/см3, за счет чего происходит подъем катодного алюминия (5) на поверхность расплава. После плавления электролита в съемную пористую диафрагму (6) помещается вертикальный катод с токоподводом (4) и дренажными каналами на уровне зеркала расплава электролита, а в анодный алюминий опускается анодный токоподвод (9) и включается постоянный ток. Процесс рафинирования ведут с катодной плотностью тока в диапазоне от 0,5 до 21 А/см2, обеспечивающей выделение катодного алюминия (5), и диапазоне температур от 780 до 920 °C. Очищенный сплав при помощи устройства аккумулирования и
эвакуации (11) co сборным резервуаром катодного алюминия удаляется из рабочей зоны диафрагмы по дренажному каналу (13), выполненному в вертикальном катоде (4) в периодическом режиме. Удаление интерметаллидов в очищаемом алюминии или его сплаве осуществляется периодически с использованием ручного инструмента, при помощи которого твердые соединения по мере их накопления механически отделяются и удаляются из емкости с анодным металлом. По мере расходования в емкость с анодным алюминием (9) через крышку доливается или загружается свежая порция анодного сплава.
В качестве электролитов могут быть использованы следующие солевые системы:
- NaF-AlF3, К.О.=1,0-1,8;
- 5-30 %мас. NaCl-NaF-AlF3 K.O. =1,0-2, 8;
- 15-45 %мас. BaF2-NaF-AlF3. K.O. =1,0-2, 8;
- 35-60 %мас. BaCl2-NaF-AlF3 K.O. =1,0-2, 8.
Уровень электролита поддерживается постоянным и при необходимости производится подливка или загрузка свежей порции солевой смеси. Из диафрагмы также может быть отобрана порция электролита для проведения физико-химических анализов его состава и определения необходимости корректировки по отдельным компонентам. Температура электролиза зависит от выбора конкретной солевой системы и лежит в диапазоне от 780 до 920 °C. Катодная плотность тока также зависит от выбора электролита и лежит в диапазоне от 0,5 до 21 А/см2.
В качестве материала диафрагмы могут выступать:
- оксидная керамика;
- углеродные материалы;
- неорганические волокнистые материалы.
Заявленное техническое решение можно реализовать в промышленном производстве и очистке алюминия или его сплавов.
Пример 2. В предварительно расплавленный анодный алюминий (8) погружается две съемные пористые диафрагмы (6), закрепленные посредством крепления (10) на устройстве для рафинирования и заполненные хлоридно-фторидным или фторидным сухим электролитом (7), с плотностью в расплавленном состоянии в диапазоне 1, 6^-2, 2 г/см3, за счет чего происходит опускание образующегося катодного алюминия (5) на дно диафрагмы. После плавления электролита в съемную пористую диафрагму (6) помещается вертикальный катод с токоподводом (4) и дренажными каналами в донной части катода, а в анодный алюминий опускается анодный токоподвод (9) и включается постоянный ток. Процесс рафинирования ведут с катодной плотностью тока в диапазоне от 0,5 до 21 А/см2 и диапазоне температур от 780 до 920 °C. Очищенный сплав при помощи устройства эвакуации алюминия со сборным резервуаром катодного алюминия (11) удаляется из рабочей зоны диафрагмы по дренажному каналу (13) в периодическом режиме. Удаление интерметаллидов в очищаемом алюминии или его сплаве осуществляется периодически с использованием ручного инструмента, при помощи которого твердые соединения по мере их накопления механически отделяются и удаляются из емкости с анодным металлом. По мере расходования в емкость с анодным алюминием (9) через крышку доливается или загружается свежая порция анодного сплава.
Claims
1. Устройство для электролитического рафинирования алюминия и/или его сплавов от металлических примесей, содержащее емкость с крышкой (12), футерованную огнеупорными материалами, для размещения в нем расплавленного анодного алюминия (8) с анодным токоподводом (9), электролита (7) и расплавленного катодного алюминия (5), катода с токоподводом (4) и сборного резервуара (11) для катодного алюминия (5), по меньшей мере одну пористую диафрагму (6), отличающееся тем, что пористая диафрагма (6) выполнена в виде замкнутой съемной емкости, установленной посредством крепления (10) на крышке (12) и заполненной электролитом (7), проницаемой для электролита и непроницаемой для расплавленного алюминия или алюминиевого сплава с примесями и расплавленного катодного алюминия (5), в которую загружен катод с токоподводом (4) и которая погружена в расплавленный анодный алюминий (9), при этом катод с токоподводом (4) закреплен внутри емкости пористой диафрагмы (6) в вертикальном положении, а в донной части катода выполнены дренажные каналы (13), расположенные на уровне расплава катодного алюминия (5) для возможности его удаления из емкости пористой диафрагмы (6) в сборный резервуар (11).
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что катод (4) выполнен из смачиваемой алюминием керамики, например, из Т1В2 или ZrBi.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пористая диафрагма (6) выполнена из углеродных материалов.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пористая диафрагма (6) выполнена из неорганических волокнистых материалов.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пористая диафрагма (6) выполнена из оксидной керамики, например, из АЬОз или MgO.
6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дренажные каналы (13) в донной части катода (4) выполнены под углом от 45 до 90 градусов относительно вертикальной стенки катода.
7. Способ электролитического рафинирования алюминия и/или его сплавов от примесей, включающий размещение расплава загрязненного алюминия и электролита, содержащего расплав смеси солей щелочных или щелочноземельных металлов и соли алюминия в устройство для электролитического рафинирования, подведение постоянного тока и проведение электролитического рафинирования, отличающийся тем, что используют устройство по любому из пи. 1-6 при этом процесс рафинирования ведут с катодной плотностью тока в диапазоне от 0,5 до 21 А/см2, в диапазоне температур от 780 до 920 °C, а электролит в расплавленном состоянии имеет плотность меньшую, чем плотность катодного алюминия (5).
8. Устройство для электролитического рафинирования алюминия и/или его сплавов от металлических примесей, содержащее емкость с крышкой (12), футерованную огнеупорными материалами, для размещения в нем расплавленного анодного алюминия (8) с анодным токоподводом (9), электролита (7) и расплавленного катодного алюминия (5), катода с токоподводом (4) и сборного резервуара (11) для катодного алюминия (5), по меньшей мере одну пористую диафрагму(б), отличающееся тем, что пористая диафрагма (6) выполнена в виде замкнутой съемной емкости, установленной посредством крепления (10) на крышке (12) и заполненной электролитом (7), проницаема для электролита и непроницаема для расплавленного алюминия или алюминиевого сплава с примесями и расплавленного катодного алюминия (5), в которую загружен катод с токоподводом (4) и которая погружена в расплавленный анодный алюминий (9), при этом катод с токоподводом (4) закреплен внутри емкости пористой диафрагмы (6) в вертикальном положении, а в стенках катода (4) или в креплении (10) и крышке (12) выполнены дренажные каналы (13),
расположенные на уровне зеркала расплава электролита для возможности удаления катодного алюминия (5) из емкости пористой диафрагмы (6) в сборный резервуар (11).
9. Устройство по и.8, отличающееся тем, что катод (4) выполнен из смачиваемой алюминием керамики, например, из TiEC или ZrBi.
10. Устройство по и.8, отличающееся тем, что пористая диафрагма (6) выполнена из углеродных материалов.
11. Устройство по и.8, отличающееся тем, что пористая диафрагма (6) выполнена из неорганических волокнистых материалов.
12. Устройство по и.8, отличающееся тем, что пористая диафрагма (6) выполнена из оксидной керамики, например, из АЬОз или MgO.
13. Устройство по и.8, отличающееся тем, что дренажные каналы (13) в стенках катода (4) выполнены под углом от 45 до 90 градусов относительно вертикальной стенки катода.
14. Устройство по и.8, отличающееся тем, что дренажный канал, выполненный в креплении (10) диафрагмы (6) соединен со сборным резервуаром (11) посредством направляющего канала, размещенного в крышке (12).
15. Устройство по п.8, отличающееся тем, что направляющий канал в крышке (12) выполнен из смачиваемым алюминием материалом или футерован смачиваемым алюминием материалом для возможности отвода катодного алюминия (5) самотеком.
16. Способ электролитического рафинирования алюминия и/или его сплавов от примесей, включающий размещение расплава загрязненного алюминия и электролита, содержащего расплав смеси солей щелочных или щелочноземельных металлов и соли алюминия в устройство для электролитического рафинирования, подведение постоянного тока и проведение электролитического рафинирования, отличающийся тем, что используют устройство по любому из пи. 8-15, при этом процесс рафинирования ведут с катодной плотностью тока в диапазоне от 0,5 до 21
A/см2, в диапазоне температур от 780 до 920 °C, а электролит в расплавленном состоянии имеет плотность большую, чем плотность катодного алюминия (5).
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2023103727 | 2023-02-20 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2024177534A1 true WO2024177534A1 (ru) | 2024-08-29 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2004221441B2 (en) | Electrolytic cell for production of aluminum from alumina | |
US11001931B2 (en) | Systems and methods for purifying aluminum | |
US5024737A (en) | Process for producing a reactive metal-magnesium alloy | |
EP1364077B1 (en) | A method and an electrowinning cell for production of metal | |
CA1245178A (en) | Combination diaphragm and fractional crystallization cell | |
AU2002236366A1 (en) | A method and an electrowinning cell for production of metal | |
CA2492215C (en) | Electrolytic cell for production of aluminum from alumina | |
WO2003071005A2 (en) | Carbon containing cu-ni-fe anodes for electrolysis of alumina | |
JPS6117914B2 (ru) | ||
Takenaka et al. | The new concept for electrowinning process of liquid titanium metal in molten salt | |
US4552637A (en) | Cell for the refining of aluminium | |
US3677926A (en) | Cell for electrolytic refining of metals | |
US6800191B2 (en) | Electrolytic cell for producing aluminum employing planar anodes | |
RU2809349C1 (ru) | Устройство электрохимического рафинирования алюминия в электролизерах (варианты) | |
WO2024177534A1 (ru) | Cпособ и устройство электрохимического рафинирования алюминия в электролизерах (варианты) | |
RU2689475C1 (ru) | Устройство для производства алюминия высокой чистоты с безуглеродными анодами электролизом и способ его осуществления | |
US6436272B1 (en) | Low temperature aluminum reduction cell using hollow cathode | |
US4601804A (en) | Cell for electrolytic purification of aluminum | |
RU2558316C2 (ru) | Способ и устройство рафинирования алюминия | |
RU2796566C1 (ru) | Способ рециклинга алюминия электролизом расплава его лома и устройство для осуществления этого способа | |
RU2418083C2 (ru) | Электролизер для рафинирования свинца в расплаве солей | |
CN117867600A (zh) | 一种用于废铝/废铝合金电解回收的电解槽及方法 | |
CA1167410A (en) | Electrolyser for producing and refining non-ferrous metals and alloys thereof | |
Hunt | A New Electrolytic Cell for Magnesium and Chlorine Production | |
MXPA99007136A (es) | Procedimiento para la produccion electrolitica de metales |