ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы ГЛАВАХХ ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКОЕ ПРОИЗВОДСТВО АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ И КРЕМНИЯ из "Металлургия алюминия " Алюминий высокой чистоты в промышленном масштабе получают методом электролитического рафинирования по трехслойному способу. Процесс этот осуществляется в электролизерах для рафинирования алюминия. Серия электролизеров для рафинирования располагается, как правило, в одном корпусе, аналогичном по своей конструкции корпусу электролиза алюминия. [c.360] Основным сырьем для электролитического рафинирования служит расплавленный алюминий технической чистоты, поэтому корпуса электролитического рафинирования входят в соста1з электролизного цеха. Обычно они называются отделением рафинирования. [c.360] В результате электролиза более электроположительные элементы (железо, кремний, медь и др.) накапливаются в анодном сплаве. Более электроотрицательные элементы (натрий, барий, кальций и др.) переходят в электролит, не выделяясь на катоде, так как потенциал их выделения выше потенциала алюминия. [c.360] Для создания условий протекания этого процесса приготавливают анодный сплав алюминия с 30—40% Си, который имеет плотность 3,2—3,5 г/см и располагается на подине шахты электролизера. Катодом служит рафинированный алюминий, имеющий при температуре протекания процесса электролиза плотность 2,3 г/см . Между анодным сплавом и катодным металлом находится слой электролита плотностью 2,7 г/см , который состоит из криолита, хлористого бария и хлористого натрия. [c.360] В настоящее время применяются электролизеры для производства алюминия высокой чистоты на силу тока до 100 кА (рис. 119). Габариты и конструкция этих электролизеров зависят от их мощности. Величина катодной и анодной плотностей тока при рафинировании в зависимости от мощности электролизеров составляет 0,5—0,7 А/см . [c.360] Ток подводится к стальным стержням угольная подина и сплав алюминия с медью служат анодом, а слой рафинированного алюминия с погруженным в него графнтированными электродами — катодом. Электроды в верхней части имеют отверстие, в котором залит чугуном стальной стержень, соединенный с алюминиевой штангой. Штанги крепятся к токоподводящей катодной шине шинопровода. Боковые поверхности катодов защищены от окисления нанесенным на них слоем алюминия. Для перемещения катодного узла на электролизере предусмотрен механизм подъема. Число и размеры катодов, устанавливаемых в электролизере, зависят от его мощности. Для уменьшения потерь тепла верх ванны имеет укрытия. [c.362] Перед началом эксплуатации нагревают шахту ванны и обжигают межблочные швы теплом от сжигания газообразного или жидкого топлива, подаваемого в зону обжига форсунками. Прогрев подины и боковых стенок шахты необходимо производить равномерно по всей поверхности, местные перегревы могут привести к образованию трещин в подовых блоках и боковой футеровке. [c.362] Пуск рафинировочного электролизера производят в следующей последовательности. На очищенную подину устанавливают предварительно подогретые графитированные катоды, соединенные через алюминиевую штангу с катодными шинами. Затем на подину через карман заливают анодный сплав и электролизер включают в электрическую цепь. После этого в ванну заливают электролит и одновременно поднимают катодное устройство. [c.362] При включении электролизера в цепь обязательно проверяют равномерность распределения тока по катодам при обнаружении этого нарушения обычно заменяют катоды. [c.362] Для создания катодного слоя алюминия в начале работы электролизера применяют высокосортный алюминий-сырец, который заливают в ванну до создания слоя не менее 100 мм. Катоды поднимают из электролита для создания нормальных условий протекания процесса электролиза. [c.362] В первый период работы необходимо внимательно следить за высотой столба электролита, не допуская его чрезмерного снижения за счет пропитки футеровки. В этот период основное внимание уделяют очистке электролита от образующегося шлама его следует периодически удалять. По мере наработки рафинированного алюминия содержание примесей в катодном металле снижается. При достижении слоем катодного металла химического состава, отвечающего требованиям к алюминию высокой чистоты, начинается нормальная эксплуатация электролизера. [c.362] Приготовление электролита — расплавление и рафинирование различных солей — обычно осуществляют в специально выделенных для этого электролизерах, так называемых ваннах-матках. Состав электролита рассчитывают исходя из содержания в нем бария, фтора, хлора, натрия и алюминия. Дозированные по массе соли тщательно перемешивают до получения смеси однородного состава. Перед загрузкой этих солей в ванну-матку с нее сливают катодный металл, оставляя слой такой толщины, чтобы не было разрывов металла и не оголилась поверхность электролита. Шихту засыпают на поверхность металла тонким слоем. После расплавления одной порции солей засыпают следующую и так до тех пор, пока не будет наплавлено требуемое количество электролита. [c.363] Рафинирование электролита продолжается несколько часов после окончания расплавления шихты. Напряжение на ванне-матке при наплавлении и рафинировании электролита поддерживают в пределах 10—15 В. После удаления необходимой части электролита из ванны-матки оставшуюся его часть очищают от шлама. Графитовые электроды устанавливают в ванну-матку без алюминиевых защитных рубащек , так как они должны пропитываться электролитом. [c.363] Анодный сплав при отсутствии специальной печи готовят в ванне-матке. Для этого в нее загружают подогретую медь и через загрузочный карман заливают алюминий-сырец. Состав приготавливаелюго сплава рассчитывают исходя из количества загруженной меди и залитого алюминия-сырца. После расплавления меди анодный сплав перемешивают, а затем через карман набирают в вакуумный ковш для транспортировки к ваннам. [c.363] Нормальная работа рафинировочных электролизеров характеризуется установившимся тепловым равновесием на ванне. Температуру электролита следует поддерживать в пределах 780— 810° С, рабочее напряжение устанавливать в зависимости от конструкции и состояния электролизеров высоту слоя электролита поддерживать в пределах 100—120 мм, уровень анодного сплава 300—350 мм. Высота слоя катодного алюминия после очередной выливки не должна быть менее 120 мм. [c.363] Обслуживание рафинировочных электролизеров при нормальной их работе сводится к следующим операциям выливка рафинированного алюминия, заливка алюминия-сырца, подлежащего рафинированию, корректировка электролита и анодного сплава, удаление осадков из анодного сплава, обслуживание катодов и извлечение щлама из электролита. [c.363] Алюминий-сырец, подлежащий рафинированию, заливают в загрузочный карман электролизера из литейного ковша, непрерывно перемешивая сплав с помощью специальной машины с графитовым штоком. Разрыв во времени между операциями выливки катодного металла и заливки алюминия-сырца стараются по возможности сократить. [c.364] По данным анализов и замеров, проводимых согласно принятой схеме контроля технологических параметров и процесса производства, осуществляют корректировку электролита и анодного сплава. Приготовленный в ванне-матке электролит заливают в рафинировочный электролизер при помощи специального графитового стакана, опускаемого в электролит через слой катодного алюминия и имеющего отверстия в боковой поверхности. Анодный сплав заливают в электролизер для восполнения потерь меди таким же способом, как и алюминий-сырец для рафинирования. [c.364] Во время рафинирования алюминия металлические примеси, поступающие с алюминием-сырцом накапливаются в анодном сплаве. При достижении в анодном сплаве концентрации железа выше 6% и кремния выше 7% эти примеси осаждаются в виде интерметаллического соединения меди с алюминием, железом и кремнием. Поэтому на каждом электролизере регулярно проверяют состояние загрузочных карманов образующиеся в кармане ванны осадки извлекаются. [c.364] Вернуться к основной статье