за. Подину и стены ванны
выкладывают из углеродистых блоков 9. В подину ванны вмонтированы
толстые медные шины 10, соединенные с отрицательным полюсом
источника тока. К медным шинам 1 с помощью стальных стержней 3
подвешивают аноды 2 (угольные электроды), соединенные с
положительным полюсом источника тока.
Перед началом электролиза на
подину ванны насыпают тонкий слой молотого кокса, затем к нему подводят
угольные электроды и пропускают ток. Когда угольная футеровка ванны
накалится докрасна, в ванну постепенно загружают криолит и расплавляют его
при медленном подъеме электродов. После получения в ванне слоя
расплавленного криолита 6 (глубиной 200—250 мм) в нее загружают
глинозем 4.
Под действием постоянного
электрического тока в расплавленном криолите развивается
реакция
Na3A IFe = 3Na* +
A1F&- (33,
Растворяющийся в криолите глинозем также
диссоциирует
А!208 = А13+ + А10|" (34)
Образующиеся в результате
положительно заряженные ионы алюминия переносятся электрическим током
к угольной подине — катоду ванны, на котором выделяется металлический
алюминий
А!3+ + Зе - AI .
(35)
Анионы А13+
переносятся током к угольному электроду (аноду), где в результате анодного
процесса выделяется газообразный кислород и образуется
глинозем
2А10|~ — бе = AlaOs +
1.502 (36)
Образующийся на аноде кислород
при температуре электролиза 930—1000° С частично окисляет материал
угольных электродов.
Возникшие в результате реакции (33)
положительно заряженные ионы Na+ и отрицательно заряженные ионы
AlFe" также переносятся электрическим током, но не участвуют в первичных
разрядах, так как имеют иные, чем А13+ и AIFg , потенциалы выделения
на электродах.
Жидкий алюминий 7 (см. рис. 16)
постепенно собирается подслоем криолита 6
на подине ванны, откуда его выбирают сифоном через каждые
трое-четверо суток работы ванны. По периметру ванны образуется
твердая корка электролита 5.
Электролизные ванны соединяют
последовательно в серии по 80—100 шт. Работают они при напряжении 4—4,3 В
и токе 40 000— 100 000 А.
На получение 1 т алюминия
расходуется около 2 т глинозема; 0,1 т криолита; 0,6 т угольных электродов
(анодов) и 60—65 МДж электроэнергии.
Рафинирование первичного
алюминия. Первичный электролитический алюминий содержит ряд
примесей. Обычно алюминий очищают от них путем продувки его хлором в
закрытом ковше емкостью 1200— 1300 кг при 750—770°С в течение 10—15 мин.
После этого металл
