ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Электролитическое получение алюминия из "Металлургия цветных металлов " В связи с тем что алюминий в ряду напряжений находится среди наиболее электроотрицательных металлов, его электролитическое получение возможно только из электролитов, не содержащих в своем составе более электроположительных по сравнению с алюминием ионов. К таким электролитам относятся солевые расплавы, содержащие катионы щелочных и щелочноземельных элементов и обладающие достаточно хорошей растворимостью глинозема. [c.346] При температуре около 1040—1050 °С растворимость глинозема в криолите составляет примерно 15%. [c.346] Оптимальная температура электролита в нормально работающем электролизере колеблется от 950 до 970 °С. При этих температурах максимальная растворимость AI2O3 в электролите указанного состава составляет 8—10 %. [c.347] В процессе электролиза глинозема его концентрация в электролите непрерывно снижается до предельно допустимой (около 1 %). Обеднение электролита глиноземом приводит к снижению вязкости электролита, некоторому уменьшению его плотности и ухудшению смачиваемости анода расплавом. Последнее при достижении минимально допустимого содержания AI2O3 приводит к нарушению технологического режима. [c.347] Убыль глинозема в электролите периодически или непрерывно пополняют. [c.347] Плотность криолита, алюминия и глинозема в твёрдом состоянии соответственно равна 2950, 2700 и 3900 кг/м . При рабочих температурах в электролизерах плотность расплавленного алюминия снижается до 2300, а электролита почти до 2000 кг/м . Это, несмотря на незначительную разность плотностей (около 10%), обеспечивает удержание получаемого при электролизе алюминия на подине электролизера под слоем электролита. Уменьшению разности плотностей электролита и алюминия способствуют снижение температуры процесса и в некоторой степени уменьшение содержания в расплаве AI2O3. При существенном снижении рабочей температуры возможно всплывание алюминия на поверхность, что приводит к нарушению процесса электролиза. [c.347] При проведении процесса электролиза алюминия необходимо учитывать также летучесть компонентов криолито-вого расплава, которая приводит к потере AIF3 и NaF. [c.347] Прохождение по цепи постоянного тока сопровождается не только электрохимическими процессами, но и выделением значительного количества тепла, которое поддерживает температуру электролита в заданных пределах. [c.349] Наиболее высокая температура развивается вблизи анода, т. е. в центральной части электролизера. На участках с пониженной температурой электролит затвердевает, образуя на боковых стенках гарнисаж, а на открытой верхней поверхности — корку. [c.349] Глинозем, необходимый для восполнения его убыли в электролите, периодически или непрерывно загружают на поверхностную корку, где он подогревается. Подача свежих порций глинозема в электролит производится путем пробивания специальным механизмом отверстия в корке, через которое очень текучий порошок глинозема быстро просыпается в ванну расплава и растворяется в нем. [c.349] Изменение состава электролита по указанным выше причинам определяет необходимость его периодического корректирования до оптимального состава путем- добавки соответствующих фтористых солей. [c.350] Современные алюминиевые электролизеры работают при анодной плотности тока в пределах 0,6—1,1 А/см . [c.350] Как и любой электрохимический процесс, электролиз алюминия в расплавленных электролитах подчиняется закону Фарадея, согласно которому теоретически для выделения 1 моля алюминия, равного 27 3 9 г, требуется 26,8 А-ч электричества, или 1 А-ч выделяет 0,336 г алюминия. Величина 0,336 г/(А-ч) называется электрохимическим эквивалентом алюминия. [c.350] На практике не весь ток, подаваемый в ванну, расходуется на выделение алюминия часть тока тратится на побочные процессы. К понижению выхода по току приводит изменение состава электролита в сторону увеличения в нем концентрации как фтористого натрия, так и фтористого алюминия. Повышенное содержание NaF делает возможным частичный разряд на катоде ионов натрия, а прирост концентрации AIF3 способствует повышению растворимости алюминия в электролите. [c.350] Коэффициент использования тока или выход по току (т]т) в значительной степени зависит от качества обслуживания электролизных ванн и соблюдения режимных параметров. На современных алюминиевых заводах выход по току колеблется в пределах 80—92 %. [c.350] Выход по току и напряжение на ванне, изменяющееся на практике в пределах 4,1—4,5 В, определяют расход технологической электроэнергии. [c.350] На практике на получение 1 т алюминия расходуется 15000—17000 кВт-ч. [c.351] Для практических целей часто пользуются обратной величиной, называемой выходом по энергии. На промышленных электролизерах в зависимости от их конструкции и условий технологического режима выход по энергии изменяется от 57 до 65 г/ (кВт ч). [c.351] Вернуться к основной статье