БЕЗДИАФРАГМЕННЫЙ ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИЯ И ХЛОРА Российский патент 1997 года по МПК C25C3/04 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к конструкции электролизеров для получения магния и хлора электролитическим способом.

Известен бездиафрагменный электролизер для получения магния, включающий сборные ячейки и электролитические отделения с установленными в них анодами и катодами.

Для отделения электролитических отделений от сборных ячеек выполнена разделительная перегородка с прямоугольными окнами (Стрелец. Электролитическое получение магния. М. Металлургия, 1972, с.265).

Недостатком данного электролизера являются неудовлетворительные гидродинамические условия эвакуации и сбора магния, что увеличивает потери металла и понижает выход по току.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по совокупности признаков является бездиафрагменный электролизер для получения магния (а.с. 583204, C 25 C 3/04, опубл. 05.12.77. Бюллетень N 45).

Электролизер состоит из электролитических отделений с установленными в них катодами и анодами и ячейки для сбора магния, отделенных огнеупорной перегородкой со сквозными каналами V-образной формы с сечением, уменьшающимся в направлении к ячейке для сбора магния. Перегородка имеет выступ, расположенный ниже входного отверстия каналов, обращенного к электролитическому отделению, и перекрывающий зазор между анодами и перегородкой.

Гидродинамические испытания данной конструкции показали, что вынос потока электролита с магнием из рабочего отделения в сборную ячейку затруднен большим гидравлическим сопротивлением переточного окна V-образной формы. В результате этого происходит раздвоение выходящего потока электролита с магнием: часть его направляется в переточное окно, а другая часть в зазор между торцами анодов и перегородкой. Наличие желобообразного выступа у перегородки не в состоянии ликвидировать этот нисходящий поток. Это приводит к значительным потерям магния из-за повторного его заноса в хлорнасыщенную зону.

Экраны, размещенные по торцам катодных листов со стороны сборной ячейки, не позволяют установить оптимальные для выноса магния в сборную ячейку расстояния катод-перегородка. В зоне, расположенной ниже выступа перегородки, образуются замкнутые циркуляционные контуры, которые препятствуют быстрому выносу капель магния в сборную ячейку.

Задача изобретения организация оптимального распределения потоков электролита с магнием, которое обеспечит сокращение потерь магния и повышение выхода по току.

Это достигается тем, что в электролизере для получения магния и хлора, включающем электролитические отделения, в которых размещены аноды и катоды, ячейку для сбора магния, отделенную от электролитического отделения перегородкой с верхними и нижними переточными окнами и выступом, расположенным ниже верхнего переточного окна, обращенного к электролитическому отделению, и образующим с катодом зазор, новым является то, что выступ выполнен прямоугольной формы со скосом в сторону электролитического отделения, перегородка с выступом образует -образный профиль, параллельный катоду, а зазор выполнен по всей длине постоянной ширины.

Ширина выступа равна 0,2 0,6 ширины зазора. Верхнее переточное окно выполнено со скосом 30 75^o в сторону электролитического отделения.

Катод со стороны перегородки установлен на уровне или выступающим за анод.

Предлагаемая форма переточного окна обеспечивает плавное вхождение в него циркуляционного потока и минимальное гидравлическое сопротивление ему.

Наличие одинакового -образного профиля катода и разделительной перегородки позволяет установить оптимальный по всей высоте зазор, что препятствует образованию замкнутого циркуляционного контура, приводящего к потерям магния.

Прямоугольный выступ разделительной перегородки служит отбойником для выходящего из электролитического отделения циркуляционного потока электролита с магнием, препятствует уносу металла в зазор между катодом и перегородкой. Соотношения ширины выступа перегородки и ширины зазора между катодом и перегородкой в пределах 0,2 0,6 обеспечивают оптимальное распределение циркуляционных потоков электролита с магнием, обеспечивающее быструю ликвидацию металла из рабочего отделения, что сокращает потери магния за счет обратного взаимодействия с хлором.

На чертеже изображен электролизер, поперечный разрез.

Электролизер состоит из кожуха 1, футеровки 2, перегородки 3 с верхним 4 и нижним 5 переточными окнами, разделяющей электролитическое отделение 6 и сборную ячейку 7.

В электролитическом отделении 6 установлены аноды 8, катоды 9.

Перегородка 3 имеет выступ 10 прямоугольной формы и образующий -образный профиль, параллельный катоду. Ширина выступа равна 0,2 0,6 ширины зазора.

Зазор 11, образованный катодом 9 и перегородкой 3, выполнен по всей длине постоянной ширины.

Верхнее переточное окно 4 разделительной перегородки 3 выполнено со скосом 30-75^o в сторону электролитического отделения.

В электролизер, состоящий из кожуха 1 с футеровкой 2, в электролитическое отделение 5 устанавливаются аноды 8 и катоды 9.

Для разделения электролитического отделения 6 и сборной ячейки 7 монтируется перегородка 3 с верхним 4 и нижним 5 переточными окнами.

Электролизер работает следующим образом.

В электролизер заливают расплав хлористых солей, подают электрический ток к электродам.

При прохождении электрического тока на анодных поверхностях выделяется газообразный хлор, а катодных жидкий магний.

Пузырьки хлора и капли магния вместе с электролитом поднимаются вверх между рабочими поверхностями электродов. Хлор отделяется от электролита в электролитическом отделении, а электролит с магнием через переточное окно разделительной перегородки выносится в сборную ячейку, где происходит отделение капель магния от основного потока электролита, который опускается к подине сборной ячейки и через нижнее переточное окно возвращается в электролитическое отделение.

Исследования, проведенные на модели разработанной конструкции электролизера, показали, что по сравнению с прототипом в электролизере предлагаемой конструкции создается благоприятная гидродинамическая обстановка, обеспечивающая максимально быстрый вынос металла в сборную ячейку при минимальных его потерях и повышение выхода по току.

Использование: для получения магния электролизом расплавленных солей. Изобретение направлено на создание конструкции бездиафрагменного электролизера, обеспечивающей оптимальное распределение потоков электролита с магнием, которое обеспечит сокращение потерь магния и повышение выхода по току. Электролизер содержит кожух, футеровку, перегородку с верхним и нижним переточными окнами, разделяющую электролитическое отделение и сборную ячейку. В электролитическом отделении установлены аноды, катоды. Катоды со стороны перегородки установлены на уровне или выступающими за аноды. Сущность изобретения: перегородка имеет выступ прямоугольной формы со скосом в сторону электролитического отделения. Перегородка с выступом образует -образный профиль, параллельный катоду, а зазор выполнен по всей длине постоянной ширины. Ширина выступа равна 0,2 - 0,6 ширины зазора. Верхнее переточное окно разделительной перегородки выполнено со скосом 30 - 75^o в сторону электролитического отделения. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Бездиафрагменный электролизер для получения магния и хлора, содержащий электролитические отделения, в которых размещены аноды и катоды, ячейку для сбора магния, отделенную от электрического отделения перегородкой с верхним и нижним переточными окнами и выступом, расположенным ниже верхнего переточного окна, обращенным к электролитическому отделению и образующим с катодом зазор, отличающийся тем, что выступ выполнен прямоугольной формы со скосом со стороны электролитического отделения, перегородка с выступом образует Z-образный профиль, параллельный катоду, а зазор выполнен по всей длине постоянной ширины. 2. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что ширина выступа равна 0,2 - 0,6 ширины зазора. 3. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что верхнее переточное окно выполнено со скосом в сторону электролитического отделения. 4. Электролизер по пп.1 и 3, отличающийся тем, что угол скоса верхнего переточного окна равен 30 75^o. 5. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что катод со стороны перегородки установлен на уровне или выступающим за анод.