Электролитическое рафинирование алюминия марки А8

1. Чертеж технологической схемы электролитического рафинирования алюминия А2

Дополнительные материалы: прилагается расчетно-пояснительная записка на 12 страницах, где ведется описание техники электролитического рафинирования алюминия марки А8.

         Приведены общие сведения об алюминии. Алюминий занимает третье место по содержанию в земной коре после кремния и кислорода. В природе находится только в связанном виде из-за высокой химической активности. Легко растворяется в соляной и серной кислотах и щелочах, т.к. амфотерный.

         Наиболее востребованный из цветных металлов благодаря сочетанию химических, механических и физических свойств.

Алюминий получают путем электролиза глинозема, растворенного в расплавленном электролите, основным компонентом которого является криолит. Мощность ванны определяется силой тока подводимого к ней. Процесс электролиза проходит при напряжении 4-4,3 В и при удельной плотности тока 0,65-1 А/см². Температура в ванне поддерживается за счет тепла, которое выделяется при прохождении постоянного тока через электролит. Производительность ванн – 500-1200 кг алюминия в сутки.

Приведено описание рафинирования алюминия. В виде таблицы представлен состав первичного алюминия по ГОСТ 11069-2001.

В промышленности применен метод трехслойного рафинирования для получения алюминия высокой чистоты. В электролизере три слоя:

• Нижний слой – анодный сплав из первичного алюминия с содержанием меди 30-40%;
• Средний слой – электролит из смеси фторидов алюминия и натрия, а также утяжелителя в виде хлорида бария и хлорида натрия;
• Верхний слой – чистый алюминий, выполняющий роль катода.

Процесс ведется при температуре 760-810°С. Примеси, которые содержатся в первичном алюминии накапливаются в анодном сплаве. Примеси кремния и железа образуют с алюминием и медью ряд интерметаллидов, выпадающие в виде твердых осадков при охлаждении в карман, откуда их время от времени извлекают.

         Описаны теоретические основы и техника рафинирования. Накопление кремния и железа в анодном сплаве происходит по мере рафинирования. Их предельно допустимые содержания 6-7 % железа и 7-8 % кремния. Если температура анодного сплава повышается, то содержание железа и кремния увеличивается. Это может привести к переходу примесей в электролит. Если же температура понижается, то образуются кристаллы соединения меди с алюминием и анодный осадок сильно обогащается медью. Это приводит к большим потерям меди.

Для рафинирования сила тока составляет 75 кА. Электролизеры для рафинирования устанавливают в корпусах в два ряда и соединяют последовательно. Для уменьшения шламообразования и гидролиза при плавлении, исходные соли предварительно высушивают. Затем в специальных ваннах-матках расплавляют.

Подина смонтированного электролизера тщательно прогревается для того, чтобы подовая масса, набитая в швах между блоками, успела скоксоваться. На нее устанавливают предварительно разогретые катоды и заливают анодный сплав.

По истечении двух суток катодный металл откачивают вакуум-ковшом и очищают электролит от шлама.

Обслуживание электролизеров при нормальной работе:

• Выливка катодного металла один раз в двое суток;
• Корректировка электролита при необходимости;
• Проверка равномерности распределения тока по катодам и регулирование их положения.

Извлечение осадков интерметаллических соединений проводится специальными шумовками или центрифугами. Боковая футеровка ванны обрастает гарниссажем из фторида бария и глинозема, которые пропитаны металлом и электролитом.

Отклонение от температурного режима называют нарушением нормального хода электролиза. Горячий ход – повышенный уровень электролита, холодный ход – малый уровень электролита и потери тепла. Для их устранения используют следующие методы:

• Для горячего хода сливание части электролита и очищение оставшегося от шлама;
• Для холодного – восстановление оптимального уровня электролита, катодного алюминия и анодного сплава.

Качество алюминия высокой чистоты определяется высотой анодного сплава. Уровень катодного алюминия обеспечивает нормальную работу катодов.

В работы были рассмотрены общие сведения об алюминии, его свойствах, применении и получении.

Также рассмотрен процесс рафинирования алюминия. Приведена таблица состава первичного алюминия. Описана техника рафинирования.

Спецификация –присутствует на чертеже

В программе: Компас 3D v