alumínium, alumínium electrowinning
Alumínium által termelt elektrolízis oldott timföldet olvadt elektrolitban, amelynek fő összetevője a kriolit. A tiszta kriolit Na3 AlF6 (3NaF • AIF3) aránya NaF: AIF3 egyenlő 3, hogy energiát takarítson elektrolízis során kell ezt az arányt a tartományban 2,6-2,8, így kriolit adunk az alumínium-fluorid AIF3.
Elektrolízis vagy elektrolitikus fürdőben, ahol elektrolízist hajtjuk végre, hogy készítsen alumínium, egy téglalap alakú felülnézetben. fürdő keresztirányú vágás ábrán látható. 1. Az 1 háza acéllemezből, amely a fürdő fal, és a nagy kádak bázisokkal alkotott. Belül van egy réteg samott 2 és a további falak bélelt szén lemezek 4, és úgy van kialakítva a kandalló szénegységek 3. fürdőkád mélysége 0,5-0,6 m van töltve elektrolittal, és alatta egy réteg folyékony alumínium.
A szén-anód 6 (néha több) van felfüggesztve acél rudak 8 úgy, hogy az alsó vége belemerül a elektrolit, a rudak 8 az anód áramot szolgáltatja a busz 7.
Power a cella (fürdő) meghatározott erősáramú betáplált, változik 30 kA alacsony teljesítmény legfeljebb 250 kA fürdők nagy teljesítményen fürdők. Mivel a fajsúlya a megengedett átfolyó áram az anód a 0,65-1,0 A / cm 2 teljesítmény növekedést fürdő növeli az anód terület; keresztmetszeti méretei az anód nagy teljesítményű REACH 2,8x9 m fürdők, fürdő méretű (belső) - 3,8x10 m.
1. ábra A diagram egy elektrolizáló cella az alumínium termelés:
1 - ház; 2 - samott; 3 - széntömb; 4 - szén tűzhely; 5 - alumínium-oxid; 6 - egy anód; 7 - A tápbusz; 8 - szuszpenziót (áramellátást); 9 - a héja a megszilárdult elektrolit; 10 - koponya (megszilárdult elektrolit); 11 - áramvezető
Meglévő elektromos fürdő változhat, és az anód eszköz. fürdő egy önálló sütés anódáram feeder és a felső, az azonos anód és az oldalsó cső és a fürdő az anód az elősütött blokkok. Bath önálló sütés anódot és a felső tápáram ábrán látható. 2, valamint. Az anód egy négyszögletes nepreryvnonaraschivaemym.
A ház acéllemezből, a felső fedél bemérünk brikett szén elektród paszta (petrolkoksz egy kőszénkátrányt). A felső masszát megolvasztjuk, és az alsó részén a ház, ahol a magas hőmérséklet, ez szintereljük, koksz és átalakul egy szilárd blokkhoz. Ez sütött elektródát bemerítjük a tömeges különböző mélységekben acél 7 csapok elrendezve 2-4 sorban mentén a fürdő.
Ezek a rudak szolgálnak áramellátását az anód és a tartsa a fürdő felett, az anód burkolat van szerelve a fürdő fölött külön-külön. A folyamat során a belső égésű legmélyebben anód csapok elhelyezett váltakozva kihúzták a megszilárdult tömeget és rögzített magasabb szinten, egy idő után ezek zsugorított keményedő tömegű.
1. ábra Az alumínium elektrolitikus cellák (a - q Söderberg és a felső árambevezető; b - a elősütött anód)
1 - aktuális-ellátó rúd; 2 - alsó blokk; 3 - A getter harang; 4 - anód burkolat; 5 - folyékony anód paszta; 6 - gumiabroncs; 7 - pin; 8 - szintereit anód; 9 - tűs; 10 - gázgyűjtő; 11 - Rod; 12 - anódegység
Mivel az alsó a anód égési ez egy speciális mechanizmus csökkentette az anódon lecsúszik a ház belsejében. Ahhoz, hogy az alján a anód burkolat van rögzítve a gáz összegyűjtése Bell, szánt gázok összegyűjtésére körül kialakult az anód.
Elektrolízis fürdő blokkanódok (ábra. 2b) egy anód szerelvény, épül fel több (akár 20 vagy több) a szén vagy grafit blokkok, rendezett két sorban. Az egyes blokkok vannak rögzítve négy acél 9 csap kapcsolódik a 11 rúd; Ez az eszköz arra szolgál, az aktuális kínálat és a felfüggesztés egység. Leégett blokkokat újakra cseréltük. Fent a fürdőben letakarása-.
Használata blokkanódok lehet növelni a tápegység fürdők és nagymértékben csökkenti a káros rákkeltő, amelyek úgy keletkeznek karbonizálásából pályát Söderberg elektródák.
Elektrolízis fürdők elrendezve a műhelyben egy sor több tucat fürdő egy sorban. Elektrolízist feszültséggel 4-4,3 V és, mint említettük, amikor a fajlagos sűrűsége az aktuális áthaladó anód egyenlő 0,65-1,0 A / cm 2 Vastagság elektrolit a fürdőben 150-250 mm. A fürdő hőmérsékletét között tartjuk 950-970 ° C-on által fejlesztett hő által áthaladás az elektrolit állandó Hock. Az ilyen hőmérsékletek helye van az anód és a kéreg a megszilárdult elektrolit van kialakítva, és a falak a fürdő a határfelületen levegővel - a megszilárdult elektrolit 10 réteg (koponya).
A kívánt hőmérsékletet a fürdő, azaz kiválasztása a rétegben szükséges elektrolit hőmennyiség áll rendelkezésre egy specifikus ellenállása az elektrolit réteg. Az ilyen ellenállás érhető fenntartásával az előre meghatározott tartomány az elektrolit összetétele és vastagsága a vezetőképes réteg, azaz, közötti távolság az anód és a folyékony alumínium réteg belül 40-60 mm (növekedés, például, ez a távolság, azaz a fajlagos ellenállása az elektrolit réteg, növekedést okoz hőfejlődést, amikor elhaladnak a jelenlegi és, következésképpen, a túlmelegedés az elektrolit).
Amikor feszültség van a katód és az anód alkotó a folyékony elektrolit alá elektrolitos disszociáció és az olvadék áll, sok kationok és anionok. Az elektrolit készítményt úgy választjuk meg, hogy a szerint a kisülési potenciál értékeket az elektródák lehet lemerült csak kationok az Al3 + és O 2- anionok. eredő disszociációs Al2 O3 az elektrolitban. Ennek megfelelően, az elektrokémiai folyamat elektródák által leírt az alábbi egyenletekkel:
- katód 2AL 3+ + 6e -> 2AL
- anód 3O 2 - 6e -> 3O
Kisütés alumínium a katódon felhalmozódik az elektrolit fürdőben alatt medence réteg. Oxigén fejlődött az anódon reakcióba lép a szénnel az anód alkotnak, CO és CO2 gázok. azaz ahol az alján a anód oxidálódik, és ezért az anód periodikusan csökken. CO és CO2 gázok megy ki a anódok mentén oldalsó felületek, azok megjelent az elektrolitból tartalmazhat mérgező fluoridot és alumínium-oxid-por (Söderberg anódok szintén káros gőzök gyantaszerű esik); Ezeket a gázokat összegyűjtjük és tisztítjuk a portól és a fluoridok.
A folyamat során a fürdőben periodikusan töltésű alumínium-oxid; ellenőrzik a készítmény az elektrolit bevezetése korrekciós adalékanyag; keresztül szabályozók fenntartani az optimális közötti távolság az anódok és a megolvadt alumínium (en belül 40-50 mm). Alumina betöltődik a fürdőt felülről, lyukasztó erre kéreg szintereit elektrolit használatával mozgó járművek mentén fürdőben.
Folyékony alumínium kinyerjük fürdők napi egy alkalommal vagy minden 2-3 napon keresztül vákuumban üstben. Vákuum öntőüst jelentése (ábra. 3) befogadására 1,5-5 tonna alumínium
3. ábra A vákuum üst alumínium extrakció:
1 - ház; 2 - mentesítés zokni; 3 - karmantyúval a vákuumszivattyú; 4 - Hatch; 5 - fedél; 6 - a szívócsőben; 7 - bélés
samott bélelt tartály, amelyben vákuumot hozunk létre
70 kPa. Connected 6 cső üst szippantócső elmerül a felső réteg olvadt alumíniumból a fürdőben és az alumínium miatt hígítást beszívódik az üstben.
Gázaiből anód kezdetben irányul, hogy az égő, ahol a CO elégetik, és szublimál gyantát, majd a gáz tisztítása, ahol a fogási por és fluor vegyületek.