Aluminiu este produs prin electroliza aluminei dizolvate într-un electrolit topit, al cărui ingredient principal este criolit. In Na3 AlF6 (3NaF • AIF3) raportul dintre NaF criolit pure: AIF3 egal cu 3, pentru a economisi energie în timpul electrolizei trebuie să aibă acest raport în intervalul 2,6-2,8, deci criolit se adaugă fluorură de aluminiu AIF3.
Electroliza sau baia electrolitică în care electroliza se realizează pentru a produce aluminiu, are o formă dreptunghiulară în plan. baie de tăiere transversală este prezentată în Fig. 1. Carcasa 1 din tablă de oțel care acoperă peretele de baie și în căzi mari formate cu baze. În interior există un strat de samota 2 și alte ziduri căptușite plăci de carbon 4, și se formează sub vatra blocurilor de carbon adâncimea 3. Baie de 0,5-0,6 m este umplut cu electrolit și sub un strat de aluminiu lichid.
Anodul de carbon 6 (uneori mai multe) este suspendat cu bare de oțel 8, astfel încât capătul său inferior este cufundat în electrolit, prin tijele 8 la curentul anod este alimentat de la magistrala 7.
Puterea celulei (baie) curentul de alimentare definit furnizat la aceasta, variază de la 30 kA la putere redusă până la 250 de bai kA la bai de mare putere. Deoarece greutatea specifică a curentului admisibil care curge prin anod de 0,65-1,0 A / cm2, cu o creștere de băi de putere crește suprafața anodului; Dimensiunile transversale ale anodice puternice m bai ajunge la 2,8x9, dimensiunea baie (interior) - 3,8x10 m.
Figura 1. Diagrama unei celule electrolitice pentru producția de aluminiu:
1 - carcasă; 2 - argilă refractară; 3 - carbon bloc; 4 - sobă de cărbune; 5 - alumina; 6 - un anod; 7 - Magistrala de alimentare; 8 - suspensie (alimentare cu curent); 9 - o crustă de electrolit solidificată; 10 - craniu (electrolit solidificată); 11 - plumb curent
Baie de putere variază și dispozitivul de anod existent. baie cu un anod de alimentare curent auto coacere și partea superioară, cu același anod și tubul lateral și baia la anodul blocurilor precoapte. Baie cu anozi-autocoacere și a curentului de alimentare superior prezentat în Fig. 2, precum și. Anodul este un nepreryvnonaraschivaemym dreptunghiular.
Carcasa sa este realizată din tablă de oțel, în capacul superior a fost încărcat pasta de electrod brichete de carbon (cocs de petrol cu smoală de gudron de cărbune). Masa superioară este topită, iar în partea inferioară a carcasei unde temperatură ridicată, este sinterizat, cocs și este transformat într-un bloc solid. Se coace electrod cufundat în masa de la diferite adâncimi știfturi de oțel 7 aranjate în două - patru rânduri de-a lungul băii.
Aceste tije servesc pentru alimentarea cu curent la anod și să-l dețină deasupra băii, carcasa anod este montat deasupra băii separat. În procesul de ardere mai profund pini anod dispuse alternativ tras din masa solidificată și fixată la un nivel superior, după un timp în care sunt sinterizate cu o masă de întărire.
Figura 1. Celulele electrolitice din aluminiu (a - q Soderberg și cablul de curent superior; b - un anod precoapte)
1 - curent de alimentare cu tijă; 2 - blocuri de fund; 3 - getter clopot; 4 - anod carcasă; 5 - pasta de anod lichid; 6 - pneu; 7 - pini; 8 - anod sinterizate; 9 - pini; 10 - colector de gaz; 11 - Rod; 12 - unitate de anod
Deoarece partea de jos a arderii anod acesta cu ajutorul unui mecanism special este redus la anod alunecă în jos în interiorul carcasei. La partea inferioară a carcasei anod este fixat gaz colectarea clopot, destinată colectării gazelor degajate în jurul anodului.
baie Electroliza cu anozi precoapte (Fig. 2b) au un ansamblu anod, alcătuit din mai multe (până la 20 sau mai multe) de blocuri de carbon sau grafit, aranjate în două rânduri. In fiecare bloc sunt fixate cu patru pini de oțel 9 conectat cu tija 11; Acest dispozitiv servește pentru alimentarea cu curent și pentru unitatea de suspensie. blocuri arse sunt înlocuite cu altele noi. Deasupra nișa de baie set.
Utilizarea anozi precopti posibile pentru a crește băile unității de putere și în mare măsură a reduce emisia de substante cancerigene nocive, care sunt formate prin carbonizare de smoală electrozi Soderberg.
băi de electroliză dispuse în atelierul într-o serie de mai multe zeci de băi într-un rând. Electroliza a fost efectuat la o tensiune de 4-4.3 V și, așa cum sa menționat, atunci când densitatea specifică a trecerii curentului prin anod egal 0,65-1,0 A / cm 2. Grosimea electrolit în baia este 150-250 mm. Temperatura băii a fost menținută între 950-970 ° C, prin căldura generată de trecerea prin Hock constantă electrolit. Aceste temperaturi au un loc în anod și crusta de electrolit solidificat se formează, iar pereții băii la interfața cu aer - un strat de electrolit solidificat 10 (craniu).
Temperatura necesară băii, adică selecție în stratul de electrolit cantitatea necesară de căldură este furnizată la o rezistivitate specifică a stratului electrolitic. O astfel de rezistivitate se realizează prin menținerea intervalului predeterminat al compoziției electrolit și grosimea stratului conductor, adică, distanța dintre anod și stratul de aluminiu lichid între 40-60 mm (creștere, de exemplu, această distanță, adică rezistivitatea stratului electrolitic, determină o creștere a generării de căldură la trecerea unui curent și, în consecință, supraîncălzirea a electrolitului).
Atunci când se aplică tensiunea la catod și anod care constituie electrolit lichid supus disocierea electrolitică și topitura este format din mai multe cationi și anioni. Compoziția de electrolit este ales astfel încât, în conformitate cu valorile potențiale cu descărcare la electrozii pot fi evacuate numai cationi sunt Al 3+ și O 2- anioni. care rezultă din disocierea Al2 O3 în electrolit. Ca urmare, procedeul electrochimic la electrozii descriși prin următoarele ecuații:
- catod 2AL 3+ + 6e -> 2AL
- anod 3O 2 - 6e -> 3O
Deversarea de aluminiu la catod se acumulează în baia de electrolit sub stratul vatră. Oxigenul a evoluat la anod reacționează cu carbonul din anod pentru a forma gaze CO și CO2. și anume în care partea de jos a anodului este oxidat și deci anodul periodic coborâtă. CO și CO2 gazele ies din anozii de-a lungul suprafețelor lor laterale, acestea sunt eliberate din electrolit cuprind fluorura toxică și o pulbere de alumină (de anozi Soderberg sunt de asemenea vapori nocivi cad rasinos); Aceste gaze sunt colectate și purificate de praf și fluoruri.
Pe parcursul procesului în baia încărcată periodic alumină; controlul compoziției electrolitului, introducând aditiv de corecție; prin regulatoare menține distanța optimă între anozi și aluminiul topit (până la 40-50 mm). Alumina este încărcat în baia de mai sus, stantare pentru acest electrolit sinterizat crustă utilizând vehicule care se deplasează de-a lungul băii.
aluminiu lichid este recuperat din băi o dată pe zi sau la fiecare 2-3 zile folosind oala de turnare în vid. canciog vacuum reprezintă (Fig. 3) acomodarea 1.5-5 tone de aluminiu
Figura 3. Oala de vid pentru extracție de aluminiu:
1 - carcasă; 2 - ciorap de descărcare; 3 - manșon pentru conectarea pompei de vid; 4 - trapa; 5 - capac; 6 - conducta de admisie; 7 - căptușeală
argilă refractară rezervor căptușit în care este creat vid
70 kPa. Conectat la conducta de 6 tub de aspirație oală de turnare este imersată în stratul superior de aluminiu topit în baie și aluminiu datorită diluție este aspirat în oala de turnare.
Gaze Evolved anod inițial direcționată către arzător unde CO este arsă și sublimează rășină, și apoi de curățare a gazelor, în cazul în care praful de captură și de fluor compuși.