一種低溫電解鋁裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種低溫電解鋁裝置，屬于電解冶金領(lǐng)域。所述實用新型包括加熱爐，在加熱爐的空腔內(nèi)設(shè)置有坩堝，在加熱爐的頂部設(shè)置有通往坩堝的加料管，還設(shè)置有陽極引線和陰極引線，陽極引線與設(shè)置在坩堝內(nèi)的陽極石墨塊相連，陰極引線與坩堝側(cè)壁相連，在坩堝內(nèi)由上至下依次填充有熔鹽電解質(zhì)、鋁液，在鋁液中沉淀有球形氧化鋁物料。相對于現(xiàn)有技術(shù)，采用初晶溫度較低的NaCl?CaCl2混合熔鹽體系為電解質(zhì)，降低了電解溫度，進而降低了電解過程中的電能消耗。
【專利說明】
一種低溫電解鋁裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及電解冶金領(lǐng)域，特別涉及一種低溫電解鋁裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]鋁是一種重要的有色金屬，用途廣泛，產(chǎn)量僅次于鋼鐵。目前工業(yè)上生產(chǎn)金屬鋁， 采用熔鹽電解法，該法以碳素材料為陽極，鋁液為陰極，熔融冰晶石體系為熔劑和電解質(zhì)， 氧化鋁為反應(yīng)物料，電解溫度在950°C左右。
[0003]電解過程中，氧化鋁粉末需溶解到冰晶石電解質(zhì)中參加反應(yīng)，反應(yīng)生成的金屬鋁在陰極析出，生成的氧氣與陽極反應(yīng)生成C0和C02排出。該方法存在的問題是，電解溫度過高，能耗較大。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本實用新型提供了一種低溫電解鋁裝置，所述低溫電解鋁裝置，包括:
[0005]加熱爐，在所述加熱爐的空腔內(nèi)設(shè)置有坩堝；
[0006]在所述加熱爐的頂部設(shè)置有通往所述坩堝的加料管，還設(shè)置有陽極引線和陰極引線，所述陽極引線與設(shè)置在所述坩堝內(nèi)的陽極石墨塊相連，所述陰極引線與所述坩堝側(cè)壁相連；
[0007]在所述坩堝內(nèi)由上至下依次填充有熔鹽電解質(zhì)、鋁液，在所述鋁液中沉淀有球形氧化鋁物料。
[0008]可選的，所述加熱爐由外爐殼以及緊貼在所述外爐殼內(nèi)壁的耐火保溫層構(gòu)成，在所述耐火保溫層中設(shè)置有電阻絲。
[0009]可選的，所述陽極石墨塊的下半部浸在所述熔鹽電解質(zhì)中，所述陽極石墨塊的底面距離所述鋁液液面1?3 cm 〇
[0010]可選的，所述熔鹽電解質(zhì)為NaCl-CaCl2混合熔鹽。
[0011]可選的，所述電阻絲為鐵鉻鋁電阻絲。本實用新型提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是:
[0012]采用初晶溫度最低只有500°C左右的NaCl-CaCl2混合熔鹽體系為電解質(zhì)，降低了電解溫度，進而降低了電解過程中的電能消耗。【附圖說明】
[0013]為了更清楚地說明本實用新型的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0014]圖1是本實用新型提供的一種低溫電解鋁裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是本實用新型提供的一種低溫電解鋁裝置中加熱爐的結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實施方式】
[0016]為使本實用新型的結(jié)構(gòu)和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實用新型的結(jié)構(gòu)作進一步地描述。
[0017]實施例一
[0018]本實用新型提供了一種低溫電解鋁裝置，所述低溫電解鋁裝置，包括:
[0019]加熱爐，在所述加熱爐的空腔內(nèi)設(shè)置有坩堝；
[0020]在所述加熱爐的頂部設(shè)置有通往所述坩堝的加料管，還設(shè)置有陽極引線和陰極引線，所述陽極引線與設(shè)置在所述坩堝內(nèi)的陽極石墨塊相連，所述陰極引線與所述坩堝側(cè)壁相連；
[0021]在所述坩堝內(nèi)由上至下依次填充有熔鹽電解質(zhì)、鋁液，在所述鋁液中沉淀有球形氧化鋁物料。
[0022]在實施中，為了解決現(xiàn)有技術(shù)中電解溫度高、能耗大的缺陷，本實用新型提出了一種低溫電解鋁裝置，如圖1所示，該低溫電解鋁裝置包括:
[0023]加熱爐1，在加熱爐1的空腔內(nèi)設(shè)置有坩堝2;
[0024]在加熱爐1的頂部設(shè)置有通往坩堝的加料管3,還設(shè)置有陽極引線4和陰極引線5， 陽極引線4與設(shè)置在坩堝2內(nèi)的陽極石墨塊6相連，陰極引線5與坩堝2側(cè)壁相連；
[0025]在坩堝2內(nèi)由上至下依次填充有熔鹽電解質(zhì)7、鋁液8,在鋁液8中沉淀有球形氧化鋁物料9。[〇〇26] 該裝置以鋁液為陰極，石墨塊為陽極，電解溫度控制在800°C以下，電解電壓為2.8 ?3.2V，坩堝2中使用的熔鹽電解質(zhì)7不采用傳統(tǒng)的冰晶石體系，而采用熔點較低的NaCl-CaCl2混合熔鹽體系，該體系的最低初晶溫度只有500°C左右，因此可保障電解在低溫條件下順利進行。
[0027]另外，在使用該低溫電解鋁裝置時之所以使用球形氧化鋁9物料，是為了避免氧化鋁在電解質(zhì)中懸浮，進而影響電流效率，還可避免向鋁液中引入細小的懸浮雜質(zhì)。作為陰極產(chǎn)物的鋁液，通過真空抬包從槽內(nèi)抽出，送往鑄造車間，在保溫爐內(nèi)經(jīng)凈化澄清后，澆鑄成鋁錠或直接加工成線坯、型材等供工業(yè)使用。
[0028]本實用新型提供了一種低溫電解鋁裝置，包括加熱爐，在加熱爐的空腔內(nèi)設(shè)置有坩堝，在加熱爐的頂部設(shè)置有通往坩堝的加料管，還設(shè)置有陽極引線和陰極引線，陽極引線與設(shè)置在坩堝內(nèi)的陽極石墨塊相連，陰極引線與坩堝側(cè)壁相連，在坩堝內(nèi)由上至下依次填充有熔鹽電解質(zhì)、鋁液，在鋁液中沉淀有球形氧化鋁物料。相對于現(xiàn)有技術(shù)，采用初晶溫度最低只有500°C左右的NaCl-CaCl2混合熔鹽體系為電解質(zhì)，降低了電解溫度，進而降低了電解過程中的電能消耗。
[0029]可選的，所述加熱爐由外爐殼以及緊貼在所述外爐殼內(nèi)壁的耐火保溫層構(gòu)成，在所述耐火保溫層中設(shè)置有電阻絲。
[0030]在實施中，如圖2所示，加熱爐1由外爐殼10和緊貼在外爐殼10內(nèi)壁的耐火保溫層 12構(gòu)成，在耐火保溫層中設(shè)置有電阻絲11。
[0031]通過對電阻絲11通電為電解鋁這一電化學(xué)反應(yīng)提供所需的熱量，為了盡可能減少熱量損失，在外爐殼10的內(nèi)壁上緊貼有耐火保溫層12,在保持熱爐1內(nèi)部熱量減少的同時降低火災(zāi)發(fā)生的風(fēng)險。
[0032]可選的，所述陽極石墨塊的下半部浸在所述熔鹽電解質(zhì)中，所述陽極石墨塊的底面距離所述鋁液液面1?3 cm 〇[〇〇33]在實施中，如圖1所示，為了保證電解鋁這一電化學(xué)反應(yīng)的正常進行，需要將陽極石墨塊6的一部分浸在熔鹽電解質(zhì)7中，同時還需要保證作為陽極的陽極石墨塊6不與作為陰極的鋁液8接觸，陽極石墨塊6的底面距離鋁液8的液面需要1?3cm。[〇〇34] 可選的，所述熔鹽電解質(zhì)為NaCl-CaCl2混合熔鹽。[〇〇35]在實施中，熔鹽電解質(zhì)不采用傳統(tǒng)的冰晶石體系，而采用熔點較低的NaCl_CaCl2 混合熔鹽體系，該體系的最低初晶溫度只有500°C左右，因此可保障電解在低溫條件下順利進行。
[0036]可選的，所述電阻絲為鐵鉻鋁電阻絲。
[0037]在實施中，鐵鉻鋁電熱合金其使用溫度高，最高使用溫度可達1400度，使用壽命長、表面負荷高、抗氧化性能好、電阻率高，價格便宜等。因此可以作為電解鋁過程中的發(fā)熱單元。
[0038]本實用新型提供了一種低溫電解鋁裝置，包括加熱爐，在加熱爐的空腔內(nèi)設(shè)置有坩堝，在加熱爐的頂部設(shè)置有通往坩堝的加料管，還設(shè)置有陽極引線和陰極引線，陽極引線與設(shè)置在坩堝內(nèi)的陽極石墨塊相連，陰極引線與坩堝側(cè)壁相連，在坩堝內(nèi)由上至下依次填充有熔鹽電解質(zhì)、鋁液，在鋁液中沉淀有球形氧化鋁物料。相對于現(xiàn)有技術(shù)，采用初晶溫度最低只有500°C左右的NaCl-CaCl2混合熔鹽體系為電解質(zhì)，降低了電解溫度，進而降低了電解過程中的電能消耗。
[0039]需要說明的是:上述實施例提供的一種低溫電解鋁裝置進行電解鋁的實施例，僅作為該低溫電解鋁裝置在實際應(yīng)用中的說明，還可以根據(jù)實際需要而將上述低溫電解鋁裝置在其他應(yīng)用場景中使用，其具體實現(xiàn)過程類似于上述實施例，這里不再贅述。
[0040]上述實施例中的各個序號僅僅為了描述，不代表各部件的組裝或使用過程中得先后順序。
[0041]以上所述僅為本實用新型的實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種低溫電解鋁裝置，其特征在于，所述低溫電解鋁裝置，包括:加熱爐，在所述加熱爐的空腔內(nèi)設(shè)置有坩堝；在所述加熱爐的頂部設(shè)置有通往所述坩堝的加料管，還設(shè)置有陽極引線和陰極引線， 所述陽極引線與設(shè)置在所述坩堝內(nèi)的陽極石墨塊相連，所述陰極引線與所述坩堝側(cè)壁相 連；在所述坩堝內(nèi)由上至下依次填充有熔鹽電解質(zhì)、鋁液，在所述鋁液中沉淀有球形氧化 鋁物料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫電解鋁裝置，其特征在于，所述加熱爐由外爐殼以及緊貼 在所述外爐殼內(nèi)壁的耐火保溫層構(gòu)成，在所述耐火保溫層中設(shè)置有電阻絲。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫電解鋁裝置，其特征在于，所述陽極石墨塊的下半部浸在 所述熔鹽電解質(zhì)中，所述陽極石墨塊的底面距離所述鋁液液面1?3cm。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低溫電解鋁裝置，其特征在于，所述電阻絲為鐵鉻鋁電阻絲。
【文檔編號】C25C3/18GK205603692SQ201521135910
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2015年12月31日
【發(fā)明人】杜金晶, 王斌, 俞娟, 方釗, 武小雷
【申請人】西安建筑科技大學(xué)