Инертные аноды всегда были целью производителей алюминия. Для инертного анода пытались использовать многие материалы. На самом деле полностью инертных материалов не существует, но некоторые материалы могут расходоваться с замедленной скоростью, и количество примесей, получаемых за счет растворения инертных анодов, может быть приемлемо для промышленного производства алюминия.
Работы по созданию материала инертного (малорасходуемого) анода вели в трех направлениях: металлический анод, керметный анод и керамический анод.
Исследования по созданию металлического анода вели, главным образом,
системе «никель-железо-медь». Образующийся при окислении атомарным кислородом феррит никеля является электропроводным материалом, малорастворимым в расплаве электролита.
Керметы состава «феррит никеля — медь» также всерьез рассматриваются как кандидаты материала малорасходуемого анода. В прессе были сообщения о промышленном использовании керметного анода на одном из заводов компании Alcoa, о крупномасштабных испытаниях керметных малорасходуемых анодов из Китая от компании Chalco.
Среди керамических материалов наиболее привлекательным выглядит оксид олова, почти нерастворимый в электролите материал, обладающий полупроводниковой проводимостью. К сожалению, технологически и в стоимостном выражении этот материал наиболее сложен в изготовлении массивных конструкций.
Если при использовании обожженных анодов в электролизе при получении 1т алюминия сгорает 0,5т углерода с образованием 1,4т оксида и диоксида углерода, то при использовании нерасходуемых инертных анодов в атмосферу будет выделяться 0,9т кислорода. Кроме того, использование инертных анодов позволит исключить выбросы диоксида серы и смолистых полиароматических веществ, значительно снизить выбросы пыли и фторидов за счет высокой герметизации электролизеров.
В рамках проекта по созданию инертного (малорасходуемого) анода ведутся работы по применению низкотемпературного электролита. Такие работы могут иметь большое значение, поскольку, во-первых, при снижении температуры электролиза будет меньше растворимость в электролите малорасходуемого анода, во-вторых, снизятся потери электроэнергии, в-третьих, могут снизиться выбросы фтористых солей.
Однако энергетический анализ, проведенный для температуры электролиза 960 оС, показывает увеличение напряжения, необходимого для проведения электролиза с использованием малорасходуемых анодов, до 5,08В, что соответствует 16,82 кВт/кг алюминия. При этом не расходуется углеродный анод (на производство которого также тратится энергия) и отсутствуют выбросы диоксида и монооксида углерода.
На Красноярском алюминиевом заводе технология электролиза с инертными анодами на силу тока более 150кА проходит опытно-промышленные испытания в опытном корпусе электролиза.
Говоря о технологии получения алюминия с использованием инертного (малорасходуемого) анода, следует помнить и то обстоятельство, что для производства алюминия по технологии Холла — Эру (и, разумеется, для карботермического метода) требуется большое количество специально подготовленного углерода.
Углеродные аноды делают из каменноугольного кокса, и его производство жестко привязано к переработке нефти. Если считать, что запасы нефти в мире начинают истощаться, то возникнет острый дефицит нефтяного кокса, пековый кокс полностью заменить нефтяной кокс не может.
Можно считать, что малорасходуемый (инертный) анод для производства алюминия электролизом — в какой-то мере неизбежность.
Если понравилась статья просим оценить ее лайком и оставить своё мнение в комментариях! Советуем подписаться, чтобы не пропустить много интересных статей в будущем!
#технологии #наука #оборудование #промышленность #экология #алюминий #инертныйанод