НИТУ «МИСиС», Москва, Россия

А. П. Лысенко, доцент кафедры цветных металлов и золота, эл. почта: reikis@yandex.ru
С. Ю. Шиловский, научный сотрудник кафедры цветных металлов и золота
Е. С. Кондратьева, аспирант кафедры цветных металлов и золота

Рассмотрена возможность получения лигатур из оксидов алюминия, меди и цинка в алюминиевых электролизерах. Такое решение позволяет совместить в одном аппарате два процесса: электрохимический и термический. Термодинамический анализ показал, что практически все легирующие добавки можно восстанавливать из оксидов термическим способом, а глинозем и щелочноземельные металлы — электрохимическим. Лигатурную добавку можно вводить в электролизеры Содерберга с самообжигающимися анодами не только через электролит, но и через анодную массу. Ранее считалось, что причиной низкого анодного выхода по току является взаимодействие угольного анода с кислородом с образованием CO₂ и CO. Эксперименты подтвердили, что за дополнительные потери углерода анода отвечает не состав анодного газа, а материал и структура анода. Химическая активность связующего выше, чем кокса-наполнителя, поэтому оно выгорает быстрее, чем наполнитель. Частички кокса-наполнителя отделяются от анода и образуют «угольную пену», нарушающую технологический процесс электролиза. Проведены исследования для выявления ингибиторных возможностей оксидов меди и цинка на структуру самообжигающихся анодов. Медные или цинковые ингибиторы блокируют активные центры связующего материала. Ингибитор, адсорбируясь на поверхности угля, делает его потенциал положительнее, тем самым замедляя процесс окисления. В результате наблюдается торможение активности связующего вещества и выравнивание подошвы анода. Предложенное техническое решение позволяет снизить расход анодной массы, повысить качество анода за счет снижения реакционной способности в токе СО₂ и улучшить технико-экономические показатели технологии получения алюминия. Предложено несколько вариантов подачи легирующих компонентов в электролизеры Содерберга и в электролизеры с обожженными анодами, оснащенные автоматической системой подачи глинозема. В результате лабораторных исследований были получены алюминиевые сплавы Al – Cu, Al – Zn, содержащие 4,3 % меди и 4,9 % цинка.

1. Беляев А. И., Бочвар О. С., Буйнов Н. Н. и др. Металловедение алюминия и его сплавов : справочное издание. — 2-е изд., перераб. и доп. — М. : Металлургия, 1983.
2. Москвитин В. И., Махов С. В. О возможности получения алюминиево-скандиевой лигатуры в алюминиевом электролизере // Цветные металлы. 1998. № 7. С. 43–46.
3. Напалков В. И., Бондарев Б. И., Тарарышкин В. И., Чухров М. В. Лигатуры для производства алюминиевых и магниевых сплавов. — М. : Металлургия, 1983. — 160 с.
4. Ветюков М. М., Цыплаков А. М., Школьников С. Н. Электрометаллургия алюминия и магния : учебник для вузов. — М. : Металлургия, 1987.
5. Москвитин В. И., Николаев И. В., Фомин Б. А. Металлургия легких металлов. — М. : Интермет Инжиниринг, 2005. С. 142, 143.
6. Shtefanyuk Y., Mann V., Pingin V., Suzdaltsev A. Production of Al – Sc alloy by electrolysis of cryolite-scandium oxide melts // Light Metals. 2015. March. DOI: 10.1002/9781119093435.ch98
7. Дамаскин Б. Б., Петрий О. А. Электрохимия : учебное пособие для хим. фак. ун-тов. — М. : Высшая школа, 1987. — 115 с.
8. Борисоглебовский Ю. В., Ветюков М. М., Москвитин В. И., Школьников С. Н. Теория и технология электрометаллургических процессов. — М. : Интермет Инжиниринг, 2010. — 217 с.
9. Patnaik Pradyot. Handbook of inorganic chemicals. — New York : McGraw-Hill, 2002.
10. Da Li Cao, Ji Kun Wang, Si Chen Guo, Qin Hong Fang, Zhong Ning Shi. An Electrochemical Method for the Preparation of Al – Mg Master Alloys from MgO // Materials Science Forum. 2010. Vol. 650. P. 260–264.
11. Zhi Yang Li, Yi Pei, Qing Qing Chen, Jian Ji, Hon Jun Ni, Xing Xing Wang. Study on a New Anodic Oxidation Protective Coating of Alumina // Advanced Materials Research. 2014. Vols. 1004–1005. P. 729–732.
12. Vry B. F., Pomarico W., Ferraço F., Fernandes R. S., Maestrelli S. C. Dry Aggregate Particle Size Distribution Optimization for Soderberg Anode Paste Production Applied to Aluminum Industry // Materials Science Forum. 2014. Vol. 802. P. 291–296.