Способ получения лигатуры алюминий-бор в алюминиевом электролизере

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ABTOPCNOMY СВИДИтИЛЬСтВЬ

1908963 (Sl ) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 18 ° 03 ° 80 (21) 2894874/22-02 с присоеаинением заявки М— (23) Приоритет—

Опубликовано 28 ° 02 82 Б1оллетень М 8

Дата опубликования описания 28. 02. 82 (51}M. Кл, С 25 С 3/36

Гасударственный квинтет

СССР по пвлаи изобретений н атирытий (53 } УЙ K 669. 71..472(088.8) A.À, Абрамов, В.А. Крюковский, В.И. Шарков и В Е. Иилько

1 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИГАТУРЫ АЛОИИНИЙ-БОР

В АЛЮИИНИЕВОИ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРЕ

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и сплавов, в частности к полуумению лигатуры алюминий"бор в алюминиевом электролизере.

Известен способ получения лигатуры алюминий-бор в алюминиевом электролизере с концентрацией бора до 0,24 путем загрузки окиси бора совместно с глиноземом в соотношении от

1:250 до 1:150 (1).

Недостаток этого способа - снижение выхода по току, обусловленное повышением рабочей температуры электролита до 980-990 С вследствие накопления в егo объеме труднорастворимых частиц химсоединения 9А12 О . 2В20 эа счет взаимодействия окиси бора с алюминием и ;J -- ф.азой глинозема.

Известен также способ получения лигатуры алюминий-бор в алюминиевом электролизере, включающий загрузку окиси бора иэ расчета содержания ее в электролите 2-101 и замену электролита после 1-2 сут электролиза.

При снижении концентрации бора в алю минии до 0,08-С,l> цикл загрузки окиси бора и замены электролита повторяют вновь (2 ).

Известный способ позволяет повысить выход по току, так как электролизер после замены электролита длительчое время работает без загрузки борсодержащего сырья, однако требует значительных трудовых затрат на обслуживание электролизера в период от загрузки окиси бора до замены электролита включительно, а также дополнительного расхода фторсолей, что снижает технико-эко15 номические показатели производства лигатуры.

Цель изобретения - снижение затрат на производство лигатуры и

20 уменьшение расхода фторсолей.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения лигатуры алюминий-бор в алюминиевом злектролизере, включающем заливку

9089

Содержание бора в металле, мас. 3

Время до наступления анодного эффекта, ч

Содержание окиси бора в электролите, мас ° 3

0,27

3,0

6,5

0 30

0,28

0,3"

12,0

0,30

10,0

0,28

9 5

30 пускового электролита, заливку алюминия, загрузку глинозема и окиси бора, окись бора загружают с пусковым электролитом, а заливку алюминия и загрузку глинозема производят после первого анодного эффекта.

Кроме того, окись бора загружают из расчета содержания его в электролите 5-20 /

При пуске электролизера сырье t0 расплавляется и окись бора растворяется в электролите. При электролизе такого электролита на катоде идет совместное восстановление бора и алюминия, в результате чего на по- 15 верхности угольных блоков образуется покрытие из аморфного бора и борида алюминия.

После снижения концентрации окиси бора в электролите практически до нуля в электролизер заливают алюминий, и покрытие начинает растворяться в нем, поддерживая в ме талле равновесную концентрацию бора (около 0,2-0,3 ) до полного у5 своего растворения в течение нескольких месяцев. !

Загружать в электролизер окись бора из расчета его концентрации

30 менее 53 неэффективно, так как это резко сокращает количество полученной лигатуры, а более 20> — увеличивает вязкость электролита.

Заменять электролит нет необходимости, поскольку электролиз с восстановлением бора ведется в отсутствии алюминия и без загрузки глинозема, т.е. в условиях, исключающих обра 3 ф зование соединениЯ 9А1 0 2В 0 и загрязнение им электролита. ? 3

Кроме того, осаждение на поверхности угольных блоков бора и борида алюминия, не растворяющих в себе натрия, будет препятствовать внедрению его в футеровку, что должно увеличить срок службы электролизера.

Пример осуществления способа.

При проведении опытов используют электролитическую ячейку, выполненную из графита. Постоянный электрический ток подводят к ячейке с помощью двух токоподводов. При этом отрицательный потенциал подводят непосредственно к корпусу ячейки, а положительный - к электроду, являющемуся анодом. Ячейка вмещает 200 r жидкого электролита и 100-110 r расплавленного алюминия. В начале опыта в ячейку загружают электролит, содер- жащий 5-30> окиси бора, после чего ячейку помещают в нагретую выше температуры плавления электролита электропечь. После расплавления электролита и доведения его до 960 С ячейку поляризуют силой тока 10А и ведут электролиз. Через некоторое время наступает анодный эффект, указывающий на падение концентрации окиси бора в электролите до нуля.

После появления анодного эффекта в ячейку загружают 100 г алюминия, дают выдержку для установления равновесной концентрации бора в металле (0,5-1,0 ч) и отбирают пробу металла для определения в нем содержания бора, Полученные в результате опытов данные представлены в таблице.

8963 6

Нижнее значение интервала взято на том основании, что при содержании окиси бора в электролите менее

53 количество выделенного в промышленных условиях бора будет настолько мало, что получение таким способом лигатуры окажется неэффективным изза резкого сокращения ее объема.

5 90

Как следует из приведенных данных, содержание бора в металле во всех опытах остается в пределах равновесной концентрации, а время, необходимое для наступления анодного эффекта, находится в зависимости от содержания окиси бора в электролите.

Уменьшение времени, необходимого для наступления анодного эффекта при о концентрации окиси бора в электролите

25 и 304, можно объяснить следующим образом.

При увеличении концентрации окиси бора до 25 резко возрастает вязкость 15 электролита. Вследствие этого возникают затруднения диффузионного порядка, обусловленные замедлением доставки ионов бора в прикатодное пространство. Чем меньше остается в электро- . m лите ионов бора, тем медленнее осуществляется их доставка в прикатодный слой электролита. По истечении некоторого времени доставка ионов бора настолько затрудняется, что воз- 2s никает анодный эффект.

Таким образом, уменьшение времени, необходимого для наступления анодного эффекта, обусловлено диффузионной кинетикой разряда катиона бора в условиях высокой вязкости электролита. В этой связи верхнее значение интервала концентраций более 203 неприемлемо.

Формула изобретения

l. Способ получения лигатуры алюминий-бор в алюминиевом электролизере, включающий заливку пускового электролита, заливку алюминия, загрузку глинозема и окиси бора, отличающийся тем, что, с целью снижения затрат на производство лигатуры и уменьшения расхода Фторсолей, окись бора загружают с пусковым электролитом, а заливку алюминия и загрузку глинозема произ" водят после первого анодного эффекта.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что окись бора загружают из расчета содержания ее в электролите 5-20 вес.Ъ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Нерубащенко B.Â. и др. Получение алюминия, легированного бором."Цветная металлургия", 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

1Г 678088, кл. С 25 С 3/06» 1977.

Составитель В. Бадовский

Редактор И. Ковальчук Техред А. Бабинец Корректор Г,Огар

Ваказ 768/36 Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1130)5 Москва Ж-Я Раушская наб. 8. 4/g

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород. ул. Проектная, 4