一種氯化鋁多極電解槽及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電解槽，具體涉及一種更為節(jié)能的氧化鋁多極電解槽。
【背景技術】
[0002]目前，全球生產金屬鋁的方法一種沿用冰晶石-氧化鋁熔鹽電解法。該方法的主體生產設備主要是鋁電解槽。當前，國內外鋁電解槽的噸鋁直流電耗普遍在12500?135000kWh之間，如此高的能源消耗在當今能源緊張，電價高昂的時代已成為電解鋁行業(yè)發(fā)展和生存的制約瓶頸。特別是我國電解鋁行業(yè)鋁用電價已高達0.55元/kWh，用電成本已占金屬鋁生產成本的接近50%，全行業(yè)正竭盡全力降低電解鋁的生產電耗指標，但實際的節(jié)能空間仍是有限的，因此，必須探索新的電解鋁方法，以促進電解鋁生產能耗大幅度降低，同時，現有冰晶石-氧化鋁熔鹽電解法會對電極產生消耗，因此需要定期更換電極。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于:提供一種氧化鋁多極電解槽，以解決現有采用冰晶石-氧化鋁熔鹽電解法生產金屬鋁電耗較大，不僅造成能源的浪費，還導致生產成本過高，同時，現有電解鋁生產方法中電解后陽極電極會被消耗，需要定期更換陽極的問題。
[0004]本發(fā)明的方案如下:一種氯化鋁多極電解槽，包括槽殼、陽極電極和陰極電極，槽殼為密閉的空心殼體，還包括雙電極，陽極電極、陰極電極和雙電極均設置在槽殼內，且雙電極設置在陽極電極和陰極電極之間，槽殼上開有貫通槽殼的加料孔、排氣孔和出鋁孔。
[0005]槽殼內還設置有出鋁管，出鋁管的下端伸在槽殼的底部，出鋁管的上端與出鋁孔連通。
[0006]槽殼的內壁上設置有耐火內襯。
[0007]加料孔、排氣孔和出鋁孔均開設在槽殼上端的殼體上。
[0008]陽極電極、陰極電極和雙電極均為板狀,且三者相互平行設置。
[0009]陽極電極、陰極電極和雙電極的材質為石墨。
[0010]本發(fā)明與現有技術相比，主要優(yōu)點是提供一種用于氯化鋁熔鹽電解法生產金屬鋁的氯化鋁多極電解槽，在電解槽內熔化有熔鹽氯化鋁電解質液體，將陰極電極和陽極電極通電，經電化學反應后，在陰極電極上析出鋁，該電解鋁的方法較現有的冰晶石-氧化鋁熔鹽電解法生產金屬鋁，在生產等量金屬鋁的情況下，省電約30%，極大地降低了生產成本，同時，該電解槽內的電極幾乎不消耗，不必象冰晶石一氧化鋁熔鹽電解那樣要經常更換陽極，陽極、陰極和雙電極可密封在電解槽中，從而可使電解操作大為簡化；所述電解槽結構緊湊，配置簡捷，具有便于安裝、易于操作和維護的特點，并便于Cl2氣體收集治理以及產品鋁的出鋁作業(yè)。該方法更具有適應于大規(guī)模、系列化煉鋁生產的優(yōu)勢。
【附圖說明】
[0011]圖1是所述氯化鋁多極電解槽的剖面圖。
【具體實施方式】
[0012]參照圖1，所述一種氯化鋁多極電解槽，包括槽殼I (密閉的槽殼，最好為鋼殼)、陽極電極3、陰極電極4和雙電極5,槽殼I為密閉的空心殼體,槽殼I的內壁上設置有一層耐火內襯2,陽極電極3、陰極電極4和雙電極5均設置在槽殼I內，且雙電極5設置在陽極電極3和陰極電極4之間，陽極電極3、陰極電極4和雙電極5均為相互平行的板狀結構，且三者的材質均為石墨。槽殼I上開有貫通槽殼I的加料孔7、排氣孔8和出鋁孔9，槽殼I內還設置有出鋁管6，出鋁管6的下端伸在槽殼I的底部，出鋁管6的上端與出鋁孔9連通，加料孔7、排氣孔8和出鋁孔9均開設在槽殼I上端的殼體上，
陽極電極3和陰極電極4分別通過導電母線10與槽外電源(直流電源)連接實現供電，在槽殼I內(空心腔內)加入電解質液體11，陽極電極3、陰極電極4和雙電極5均浸在電解質液體11內，石墨電極的電流密度在0.8?2.3A/cm2，電解質液體11為熔鹽氯化鋁電解質液體，電解質組成可為純氯化物組成的電解質體系，如NaCl-KCl-AICl3系或似(:1-1((:1-1^(:141(:13系；或者氯化物與氟化物混合體系如Nac1-CaCl2-CaF2-AlCl3系等，典型的電解質組成為(wt %):
5 土 2% AlCl3+53%NaCl+10%LiCl+0.5%MgCl2+0.5%KCl+l%CaCl2加入氯化鋁電解槽的原料AlCl3在電流作用下在電解質中發(fā)生電化學反應產出液體金屬Al和Cl2氣體，陰陽極之間發(fā)生如下電化學反應:
2A1C13 (?) = 2A1 + (?) + 3C12(氣)
AlCl3 (a)= Al2++ 2C1 —
Al2 +十 2e = Al (；液)，2C1 — 2e = Cl2(氣)
陽極析出的金屬鋁由于比重較大而沉入下方并進入槽殼I的底部，用專用工具(舀芍或出鋁抬包)通過出鋁管6和出鋁孔9吸出鋁液，而陽極區(qū)溢出的Cl2氣體則通過排氣孔8排出后回收再利用。
[0013]氯化鋁多極電解槽的分解電壓為1.8V (極距1-2.5厘米)，槽電壓為2.7V，電解溫度約700°C左右，噸鋁直流電耗為8900kWH/t-Al，可比目前氧化鋁熔鹽電解法(Hall-Heroult法)的鋁電解槽節(jié)省約30%的電能。以1kt年產能7臺10kA氯化鋁多極電解槽系列為例，采用現有的氧化鋁熔鹽電解法(冰晶石一氧化鋁熔鹽電解法)，噸鋁直流電耗約為13000kffH/t-Al，采用本發(fā)明后，企業(yè)年可節(jié)電(13000 — 8900)kWh/t_ALXlOkt =
4.1萬kWh，每年電耗節(jié)省約22.55萬元，直接生產效益是十分明顯的。所述電解槽電流強度可在50?200千安(kA)。該電流容量較適用于國內中、小鋁廠生產技術更新改造。這對技術淘汰和面臨關閉的鋁企業(yè)以節(jié)省投資方式，走技術更新、產品附加增值和環(huán)保治理之路，培養(yǎng)企業(yè)經濟新增長點是非常適用的。
【主權項】
1.一種氯化鋁多極電解槽，包括槽殼(I)、陽極電極(3)和陰極電極(4)，槽殼(I)為密閉的空心殼體，其特征在于:還包括雙電極(5 )，陽極電極(3 )、陰極電極(4 )和雙電極(5 )均設置在槽殼(I)內，且雙電極(5)設置在陽極電極(3)和陰極電極(4)之間，槽殼(I)上開有貫通槽殼(I)的加料孔(7)、排氣孔(8)和出鋁孔(9)。
2.根據權利要求1所述一種氯化鋁多極電解槽，其特征在于:槽殼(I)內還設置有出鋁管(6)，出鋁管(6)的下端伸在槽殼(I)的底部，出鋁管(6)的上端與出鋁孔(9)連通。
3.根據權利要求1所述一種氯化鋁多極電解槽，其特征在于:槽殼(I)的內壁上設置有耐火內襯(2)。
4.根據權利要求1所述一種氯化鋁多極電解槽，其特征在于:加料孔(7)、排氣孔(8)和出鋁孔(9 )均開設在槽殼(I)上端的殼體上。
5.根據權利要求1所述一種氯化鋁多極電解槽，其特征在于:陽極電極(3)、陰極電極(4)和雙電極(5)均為板狀，且三者相互平行設置。
6.根據權利要求5所述一種氯化鋁多極電解槽，其特征在于:陽極電極(3)、陰極電極(4)和雙電極(5)的材質為石墨。
【專利摘要】一種氯化鋁多極電解槽，以解決現有采用冰晶石-氧化鋁熔鹽電解法生產金屬鋁電耗較大，不僅造成能源的浪費，還導致生產成本過高的問題。包括槽殼、陽極電極和陰極電極，槽殼為密閉的空心殼體，還包括雙電極，陽極電極、陰極電極和雙電極均設置在槽殼內，且雙電極設置在陽極電極和陰極電極之間，槽殼上開有貫通槽殼的加料孔、排氣孔和出鋁孔。本發(fā)明用于氯化鋁的電解生產。
【IPC分類】C25C3-08
【公開號】CN104789989
【申請?zhí)枴緾N201410019493
【發(fā)明人】席燦明
【申請人】貴陽鋁鎂設計研究院有限公司
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2014年1月16日