生产高纯铝的方法与装置.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010897532.5 (22)申请日 2020.08.31 (71)申请人 北京欧菲金太科技有限责任公司 地址 100085 北京市海淀区学清路逸成东 苑1号楼1单元302室 (72)发明人 卢惠民刘宗仁卢小溪 (74)专利代理机构 北京睿智保诚专利代理事务 所(普通合伙) 11732 代理人 周新楣 (51)Int.Cl. C25C 3/08(2006.01) C25C 3/18(2006.01) C25C 3/24(2006.01) (54)发明名称 一种生产高纯铝的。

2、方法与装置 (57)摘要 本发明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。 本发明采用氟化物体系， 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。

3、用一般普通原铝作为原料， 其生产成本 低； 占地面积小。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 111850607 A 2020.10.30 CN 111850607 A 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。

4、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。 6.一种生产高纯铝的方法， 其特征在于， 采用权利要求1-5任一所述的生产高纯铝的装 置,包括以下步骤： S1： 在下。

5、电解槽中注入阳极母液， 使阳极母液达到3540cm厚度； S2： 注入液态电解质直至其接触隔离导电板下表面； S3： 继续在下料口中注入阳极母液， 阳极母液进入上电解槽， 直至阳极母液液面与所述 出铝口的上端面平齐； S4： 在上电解槽中注入液态电解质， 至液态电解质接触阴极导体； S5:连接电源开始电解； S6： 测量或者估计高纯铝析出量， 从下料口注入相应数量粗铝， 所述粗铝注入到上电解 槽和下电解槽的阳极母液层， 并缓慢搅拌均匀。 7.根据权利要求6所述的一种生产高纯铝的方法， 其特征在于， 阳极母液由30-35电 解铜和65-70普通铝组成， 密度为3.4-3.7g/cm3。 8.根据。

6、权利要求6所述的一种生产高纯铝的方法， 其特征在于， 液态电解质密度为2.6- 2.8g/cm3。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111850607 A 2 一种生产高纯铝的方法与装置 技术领域 0001 本发明涉及高纯铝制备技术领域， 具体为一种生产高纯铝的方法与装置。 背景技术 0002 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。 0003 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。

7、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。 0004 利用偏析法生产高纯铝， 其能耗低， 吨铝为5。

8、000kWh， 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。 发明内容 0005 本发明的目的在于提供一种生产高纯铝的方法与装置， 以解决上述背景技术中提 出的问题。 0006 为实现上述目的， 本发明提供如下技术方案： 一种生产高纯铝的装置， 包括壳体， 壳体内铺。

9、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。 0007 优选的， 所述壳体和所述电解槽内衬之间铺设有保温层。 0008 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。 0009 优选的， 所述出铝。

10、管设有多个。 0010 更优选的， 所述电解槽内衬顶端设有保温盖板。 0011 一种生产高纯铝的方法， 包括以下步骤： 说明书 1/4 页 3 CN 111850607 A 3 0012 S1： 在下电解槽中注入阳极母液， 使阳极母液达到3540cm厚度； 0013 S2： 注入液态电解质直至其接触隔离导电板下表面； 0014 S3： 继续在下料口中注入阳极母液， 阳极母液进入上电解槽， 直至阳极母液液面与 所述出铝口的上端面平齐； 0015 S4： 在上电解槽中注入液态电解质， 至液态电解质接触阴极导体； 0016 S5:连接电源开始电解； 0017 S6： 测量或者估计高纯铝析出量， 从下。

11、料口注入相应数量粗铝， 所述粗铝注入到上 电解槽和下电解槽的阳极母液层， 并缓慢搅拌均匀。 0018 优选的， 阳极母液由30-35电解铜和65-70普通铝组成， 密度为3.4-3.7g/cm3。 0019 更优选的， 液态电解质密度为2.6-2.8g/cm3。 0020 与现有技术相比， 本发明的有益效果是： 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。

12、积小。 附图说明 0021 为了更清楚地说明本发明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 发明的实施例， 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。 0022 图1为一种生产高纯铝的方法与装置的结构示意图； 0023 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。

13、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 0024 下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明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发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于 本发明中的实施例， 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， 都属于本发明保护的范围。 0025 实施例1 0026 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。

14、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； 0027 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 说明书 2/4 页 4 CN 111850607 A 4 温。

15、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； 0028 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； 0029 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。

16、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。 0030 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。

17、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。 0031 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； 0032 在下料。

18、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。 0033 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。

19、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。 0034 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。

20、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， 说明书 3/4 页 5 CN 111850607 A 5 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。 0035 以上对本发明的技术方案进行了充分描述， 需要说明的是， 本发明的具体实施方 式并不受上述描述的限制， 本领域的普通技术人员依据本发明的精神实质在结构、 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， 均落在本发明的保护范围 之内。 说明书 4/4 页 6 CN 111850607 A 6 图1 说明书附图 1/1 页 7 CN 111850607 A 7 。