CN212533149U - 一种生产高纯铝的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种生产高纯铝的装置，包括壳体，壳体内铺设有电解槽内衬，电解槽内衬安装有隔离导电板，隔离导电板将电解槽分为上电解槽和下电解槽，上电解槽安装有阴极导体，下电解槽安装有阳极导体，隔离导电板上安装有出铝管，出铝管连通上电解槽和下电解槽，出铝管上端面凸出于所述隔离导电板，电解槽内衬开设有下料口，下料口分别与上电解槽和下电解槽的底部连通。本实用新型采用氟化物体系，无有害气体和废渣排放；节能效果好，与传统三层液法相比能够节能40％的能源；无需清理电极、铸造电极、熔化铝电极，减少80％的劳动强度；电解质消耗率低；采用一般普通原铝作为原料，其生产成本低；占地面积小。
Description
技术领域
本实用新型涉及高纯铝制备技术领域，具体为一种生产高纯铝的装置。
背景技术
目前，我国生产99.99％-99.999％这个级别高纯铝有两种方法，一是传统的三层液电解法，二是偏析法。
在我国现有三层液电解法生产该级别高纯铝，都是采用原苏联20世纪50年代的氟氯化物电解质体系，吨耗不低于13000kWh,最大缺点是环境污染，以氯化物为主的BaCl2，含2个结晶水，该氯化物吸水性极强，与其他电解质接触产生化学反应，产出氯化氢气体，不断向外排出，造成环境污染，更为严重的是由于吸水后必须造渣，还促使槽内结成炉帮，需要按时清理大量废渣，与此同时，目前使用的固体铝阴极底部，同样造渣，减小了导电面积，影响电流通过，容易出现打火现象，需要停电清理，捞渣，三个月局部更换电极一次，该操作在高温下进行，环境恶劣，并且在清除废渣时，槽温下降，给生产带来极大不稳定性，还容易因操作不当，使高纯铝变成废铝，操作时镁含量成倍增加，使得高纯铝的质量不断下降。
利用偏析法生产高纯铝，其能耗低，吨铝为5000kWh，环境良好，没有有害气体放出，几乎没有废渣，从整体上比传统三层液法低25％左右。但利用偏析法生产的高纯铝质量远不如三层液法生产的纯度高，且必须使用纯度为99.93％以上纯铝为原料，在原料生产时必须使用特殊方法或经过预处理的氧化铝为原料进行生产，使用专用的电解槽及出铝设备，增加了生产高纯铝的原料成本；且工艺流程及设备本身也相当复杂，设备昂贵，很难掌握。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种生产高纯铝的装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种生产高纯铝的装置，包括壳体，壳体内铺设有电解槽内衬，电解槽内衬安装有隔离导电板，隔离导电板将电解槽分为上电解槽和下电解槽，上电解槽安装有阴极导体，下电解槽安装有阳极导体，隔离导电板上安装有出铝管，所述出铝管连通所述上电解槽和所述下电解槽，所述出铝管上端面凸出于所述隔离导电板，所述电解槽内衬开设有下料口，所述下料口分别与所述上电解槽和所述下电解槽的底部连通。
优选的，所述壳体和所述电解槽内衬之间铺设有保温层。
优选的，所述阴极导体依次贯穿壳体、保温层和电解槽内衬，插装在上电解槽，所述阳极导体依次贯穿壳体、保温层和电解槽内衬，插装在下电解槽。
优选的，所述出铝管设有多个。
更优选的，所述电解槽内衬顶端设有保温盖板。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：采用氟化物体系，无有害气体和废渣排放；采用双层电解槽，节能效果好，与传统三层液法相比能够节能40％的能源，吨耗在7000-8000kWh；无需清理电极、铸造电极、熔化铝电极，减少80％的劳动强度；电解质消耗率低；采用一般普通原铝作为原料，其生产成本低；占地面积小。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为一种生产高纯铝的装置的结构示意图；
图中附图标记示意为：1、下料口；2、隔离导电板；3、上电解槽；4、出铝管；5、保温盖板；6、阴极导体；7、壳体；8、保温层；9、电解槽内衬；10、阳极导体；11、下电解槽；12、下电解槽阳极母液；13、下料口盖板；14、上电解槽阳极母液；15、下电解槽液态电解质；16、下电解槽高纯铝；17、上电解槽液态电解质；18、上电解槽高纯铝。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例1
如图1所示，一种生产高纯铝的方法与装置，包括壳体7，壳体7由1-2cm的铁壳焊接而成，壳体7内铺设有电解槽内衬9，所述电解槽内衬9由红柱石碳复合材料制成，所述壳体7和所述电解槽内衬9之间铺设有保温层8，所述保温层8为氧化镁保温砖，电解槽内衬9安装有隔离导电板2，所述隔离导电板2由1-2cm耐热钢板制成，所述隔离导电钢板表面喷涂硼化钛涂层，既是下电解槽11的阴极，又是上电解槽3的阳极；
隔离导电板2将电解槽分为上电解槽3和下电解槽11，下电解槽11高度为42-50cm，上电解槽3高度为42-60cm；上电解槽3插装有阴极导体6，所述阴极导体6依次贯穿壳体7、保温层8和电解槽内衬9，所述阴极导体6为导电钢棒，所述阴极导体6插入上电解槽3的部分喷涂3-5mm的硼化钛涂层，由于所述阴极导体6喷涂了硼化钛涂层，在制备高纯铝的过程中，不产生废渣，无需清理；
下电解槽11插装有阳极导体10，所述阳极导体10依次贯穿壳体7、保温层8和电解槽内衬9，所述阳极导体10为导电钢棒，所述阳极导体10插入下电解槽阳极母液12的部分表面喷涂3-5mm的硼化钛涂层，防止腐蚀；
所述隔离导电板2上安装有出铝管4，所述出铝管4连通所述上电解槽3和所述下电解槽11，所述出铝管4上端凸出于所述隔离导电板20-40cm，在一些极端的实施例中，出铝管4只要稍微凸出隔离导电板2，不与平齐即可。其原理为：只要出铝管4可以高于上电解槽液态电解质17的下表面，就可以达到工作要求。所述出铝管4设有3个，所述出铝管4由钢板焊接形成圆筒，所述出铝管4表面喷涂氧化铝涂层，所述电解槽内衬9开设有下料口1，所述下料口1上安装下料口盖板13，所述下料口1分别与所述上电解槽3和所述下电解槽11的底部连通，所述电解槽内衬9顶端设有保温盖板5，所述保温盖板5为硅酸盐保温板，防止热量散失。
工作原理：利用金属在液态电解质中不同电极电位，比铝更正电的元素如铜、铁、硅、锰等滞留在下电解槽阳极母液12和上电解槽阳极母液14中，而比铝更负的元素如钠、钙、钾、镁等虽在下电解槽液态电解质15和上电解槽液态电解质17中移动，但不会在阴极析出，而保留在下电解槽液态电解质15和上电解槽液态电解质17中，只有铝在下电解槽阴极下表面和上电解槽阴极导体6上析出。在本发明中，电解槽以隔离导电板2为界限，分为上电解槽3和下电解槽11。
在下电解槽11中注入阳极母液厚度达到35-40cm，成为下电解槽阳极母液12，然后注入液态电解质厚度达到7-10cm，成为下电解槽液态电解质15，下电解槽液态电解质15触及隔离导电板2下表面并充满3个出铝管4；
在下料口1继续注入阳极母液，此时注入阳极母液流入上电解槽3中成为电解槽阳极母液14，上电解槽阳极母液14厚度达到35-40cm；继续注入液态电解质，成为上电解槽液态电解质17，使上电解槽液态电解质17厚度达到7-10cm，至上电解槽液态电解质17接触阴极导体6。
连接电源开始电解，电流强度20-100KA,工作电压4.5-6.0V,电解温度720-760℃，电解时间为2-3小时，下电解槽阳极母液12和上电解槽阳极母液14厚度逐渐降低到20-25cm，在下电解槽11和上电解槽3的下电解槽液态电解质15和上电解槽液态电解质17上面下电解槽高纯铝16和上电解槽18逐渐增多，下电解槽11中下电解槽高纯铝16当增多到充满出铝管4时，再增多进入上电解槽3的上电解槽液态电解质17中，由于高纯铝密度低于液态电解质密度，因此进入上电解槽高纯铝18中。测量或者估计高纯铝析出量，从下料口1注入相应数量粗铝，所述粗铝注入到上电解槽3和下电解槽11的阳极母液层，并缓慢搅拌均匀，以防止粗铝浮到上电解槽3和下电解槽11的上电解槽高纯铝18和下电解槽高纯铝16中污染已经析出的高纯铝。
上述下电解槽阳极母液12和上电解槽阳极母液14由30-35％电解铜和65-70％普通铝组成，密度为3.4-3.7g/cm3，下电解槽液态电解质15和上电解槽液态电解质17均使用纯氟化物体系，其组成中AlF3，NaF，BaF2，LiF的质量配比分别为30-45份，20-25份，8-12份，13-18份；密度(液态)为2.6-2.8g/cm3，熔点640-670℃，操作温度700-750℃，下电解槽液态电解质15和上电解槽液态电解质17的密度小于下电解槽阳极母液12和上电解槽阳极母液14的密度，下电解槽液态电解质15和上电解槽液态电解质17始终漂浮在下电解槽阳极母液12和上电解槽阳极母液14上层。
以上对本实用新型的技术方案进行了充分描述，需要说明的是，本实用新型的具体实施方式并不受上述描述的限制，本领域的普通技术人员依据本实用新型的精神实质在结构、方法或功能等方面采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种生产高纯铝的装置，其特征在于，包括壳体，壳体内铺设有电解槽内衬，电解槽内衬安装有隔离导电板，隔离导电板将电解槽分为上电解槽和下电解槽，上电解槽安装有阴极导体，下电解槽安装有阳极导体，隔离导电板上安装有出铝管，所述出铝管连通所述上电解槽和所述下电解槽，所述出铝管上端面凸出于所述隔离导电板，所述电解槽内衬开设有下料口，所述下料口分别与所述上电解槽和所述下电解槽的底部连通。
2.根据权利要求1所述的一种生产高纯铝的装置，其特征在于，所述壳体和所述电解槽内衬之间铺设有保温层。
3.根据权利要求2所述的一种生产高纯铝的装置，其特征在于，所述阴极导体依次贯穿壳体、保温层和电解槽内衬，插装在上电解槽，所述阳极导体依次贯穿壳体、保温层和电解槽内衬，插装在下电解槽。
4.根据权利要求1所述的一种生产高纯铝的装置，其特征在于，所述出铝管设有多个。
5.根据权利要求1所述的一种生产高纯铝的装置，其特征在于，所述电解槽内衬顶端设有保温盖板。
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| CN111850607A (zh) * | 2020-08-31 | 2020-10-30 | 北京欧菲金太科技有限责任公司 | 一种生产高纯铝的方法与装置 |
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2020
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |