алуминий, алуминиев електродобиване
Алуминий се получава чрез електролиза на алуминиев разтваря в стопен електролит, чиято основна съставка е криолит. В Na3 AlF6 (3NaF • AlF3) съотношение на NaF чист криолит: AlF3 равно на 3, за да се пести енергия по време на електролизата трябва да има това съотношение в диапазона 2.6-2.8, така криолит се добавя към алуминиев флуорид AlF3.
Електролиза или електролитна вана, където се провежда електролиза за получаване на алуминий, е с правоъгълна форма в план. баня напречен разрез е показан на фиг. 1. Корпусът 1 от листова стомана, обхващаща стена на ваната, и по-големи вани, образувани с бази. Вътре има слой от шамот 2 и допълнителни стени облицовани въглеродни плочи 4, и се формира под огнището въглеродни блокове 3. Баня дълбочина 0,5-0,6 м е изпълнен с електролит и под него слой от течен алуминий.
анода на въглерод 6 (понякога повече от един) се суспендира със стоманени пръти 8, така че неговия долен край е потопен в електролита чрез прътите 8 към анод ток се подава от шината 7.
Силата на клетката (вана), определен мощност тока, подаван към него, варира от 30 кА при ниска мощност до 250 кА бани при високи енергийни бани. Тъй като плътността на допустимото ток, протичащ през анода на 0,65-1,0 A / cm 2 с увеличаване на мощност бани увеличи зоната на анод; напречни размери на анодните мощни до 2,8x9 м бани, размер баня (в) - 3,8x10 м.
Фигура 1. Схема на електролитна клетка за производството на алуминий:
1 - корпус; 2 - шамот; 3 - въглерод блок; 4 - въглища печка; 5 - алуминий; 6 - анод; 7 - автобус доставка; 8 - суспензия (ток доставка); 9 - кора на втвърден електролит; 10 - череп (втвърдява електролит); 11 - ток олово
Съществуващите мощност баня варират и устройството за анод. баня с вграден печене анод ток фидер и горната част, с една и съща анода и страничната тръбичка и банята към анода на prebaked блокове. Вана с самостоятелно печене аноди и горната доставка ток е показано на фиг. 2, както и. Анодът е правоъгълна nepreryvnonaraschivaemym.
Неговата корпус е изработен от листова стомана, в горния капак се зарежда брикети въглероден електрод паста (на нефтен кокс със стъпка на въглища катран). Горната маса се стопи, и в долната част на корпуса, където висока температура, се синтерова, кокс и се превръща в твърд блок. Това печени електрод потопен в масата на различни дълбочини стоманени игли 7, разположени в две - четири реда по баня.
Тези пръти служат за електрическо захранване на анода и да я държи над ваната, корпуса на анод е монтиран над ваната отделно. В процеса на горене най-дълбоко анодните щифтове, разположени последователно изтеглен от втвърдената маса и фиксиран на по-високо ниво, след известно време те се синтерова с втвърдяване маса.
Фигура 1. електролитни клетки алуминий (а - р Söderberg и горната ток резултата; б - на prebaked анод)
1 - текущата доставяне прът; 2 - дънни блокове; 3 - камбана поглъщащо вещество; 4 - анод корпус; 5 - течност анод паста; 6 - гума; 7 - щифт; 8 - синтерован анод; 9 - щифт; 10 - газов колектор; 11 - Род; 12 - анод единица
Както дъното на изгаряне на анод, че с помощта на специален механизъм се понижава при анода се плъзга надолу вътре в корпуса. За долната част на корпуса на анод се закрепва газ събиране на камбана, предназначени за събиране на газове се развили около анода.
Електролиза баня с prebaked аноди (Фиг. 2Ь) са анод механизъм, съставен от няколко (до 20 или повече) от въглеродни или графитни блокове, подредени в два реда. Във всеки блок са закрепени четири стомана щифт 9 свързан с пръта 11; Това устройство служи за захранване с ток и за единица окачване. Изгорени блокове се заменят с нови. Над баня настроен вентилационен чадър.
Използване на prebaked аноди възможно да се увеличи бани енергиен агрегат и значително намаляване на емисиите на вредни канцерогени, които се образуват чрез коксуване на смола Söderberg електроди.
Електролиза бани, разположени в работилницата в поредица от няколко десетки бани в един ред. Електролизата се провежда при напрежение от 4-4.3 V и, както бе отбелязано, когато специфичната плътност на текущата преминаване през анода равно 0,65-1,0 A / cm 2. Дебелина на електролит в банята е 150-250 мм. Температурата на банята се поддържа между 950-970 ° С от топлината, генерирана от преминаване през електролит постоянна скакателната става. Такива температури имат място в анода и кора от втвърден електролит се образува, и стените на ваната в интерфейс с въздух - втвърден електролит слой 10 (черепа).
Необходимата температура на банята, т.е. избор в слоя електролит необходимо количество топлина се предоставя в определен съпротивление на електролита слой. Такова съпротивление се постига чрез поддържане на предварително определен диапазон на състава на електролита и дебелината му проводящ слой, т.е. разстоянието между анода и течен алуминиев слой в рамките на 40-60 mm (увеличаване, например, това разстояние, т.е., съпротивление на електролита слой, води до увеличаване на производството на топлинна енергия при преминаване на тока, а оттам и прегряване на електролита).
Когато напрежение се прилага към катода и анода, съставляваща течен електролит подлага на електролитна дисоциация и стопилката се състои от много катиони и аниони. Съставът на електролита е избран така, че според газоразрядни потенциални стойности на електродите могат да бъдат освободени само катиони са Al 3+ и О 2- аниони. в резултат на дисоциацията на Al2 О3 в електролита. Съответно, електрохимична процеса на електроди, описани от следните уравнения:
- катод 2AL 3+ + 6e -> 2AL
- анод 3O 2 - 6Е -> 3O
Разреждане алуминиев на катода се натрупва в електролит баня под огнище слой. Кислородът се разви в анода реагира с въглеродния атом на анода за образуване на СО и СО2 газове. т.е. където дъното на анода се окислява, и следователно анода периодично понижава. СО и СО2 газове излизат от аноди по техните странични повърхности, те се освобождават от електролита съдържа токсични флуорид и прах алуминий (от Söderberg аноди са вредни изпарения смолист падане); Тези газове се събират и пречистват от прах и флуориди.
В хода на процеса в банята периодично зарежда алуминий; контролира състава на електролита, въвеждане на коригиращи добавки; чрез регулатори поддържа оптимално разстояние между анодите и течния алуминий (в рамките на 40-50 mm). Alumina се зарежда в банята от по-горе, пробиване за тази кора синтерован електролит се използва движещи се превозни средства по баня.
Течен алуминий се извлича от вани веднъж дневно или на всеки 2-3 дни с помощта на вакуум кофата. Вакуум черпак представлява (фиг. 3) приемане 1.5-5 тона алуминий
Фигура 3. вакуум кофата на екстракция за алуминий:
1 - корпус; 2 - освобождаване чорап; 3 - втулка за свързване на вакуумна помпа; 4 - люк; 5 - капак; 6 - тръба прием; 7 - облицовка
шамот облицована резервоар, в която се създава вакуум
70 кРа. Свързан към тръба 6 черпак смукателна тръба се потапя в най-горния слой от разтопен алуминий в банята и алуминия поради разреждане се засмуква в кофата.
Еволюира газове анод първоначално насочен към горелката, където CO се изгаря и сублимира смола и след това пречистване на газове, където прах улова и флуорни съединения.
Свързани статии