СПОСОБ ОСТАНОВКИ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА Российский патент 1999 года по МПК C25C3/04 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам получения магния электролизом расплавленных солей.

Известен способ остановки электролизера (Производство магния. / Иванов А. И. , Ляндрес М.Б., Прокофьев О.В. // М.-Металлургия, 1979 г. - стр. 215-216), включающий удаление электролита и отключение электролизера от сети постоянного тока - шунтирование.

Остановка электролизеров на длительное время крайне нежелательна, так как приносит большие убытки не только за счет уменьшения выпуска продукции, но и вследствие разрушений анодов и футеровки электролизера.

Известен способ остановки магниевых электролизеров (авт. свид. СССР 631558, кл. МКИ C 25 C 3/04, опубл. 05.11.78 г. БИ 41), включающий удаление из электролизера металла и электролита через сборные ячейки и шунтирование - отключение от сети постоянного тока - электролизера, сушку электролизера путем установки в сборные ячейки электрических нагревателей за счет изменения подводимой к ним мощности переменного тока и охлаждение электролизера до 100-150^oC со скоростью 10-29^oC в час.

Недостатком известного способа является повышенный расход электроэнергии переменного тока при сушке электролизеров.

Известен способ остановки магниевых электролизеров - прототип (авт. свид. СССР N 72616, кл. МПК C 25 C 3/04, опубл. 05.04.80 г. БИ 13), включающий удаление из сборной ячейки магния, отключение от сети постоянного тока - шунтирование, удаление из электролитических отделений электролита, сушку сборных ячеек нихромовыми нагревателями, теплоизоляцию сборной ячейки и перекрытия над электролитическим отделением, например асбестовым полотном, и пропускание через рабочее пространство электролизера воздуха. При этом скорость охлаждения электролизера, равную 20-30^oC в час, поддерживают изменением количества подаваемого воздуха. Охлаждение рабочего пространства электролизера в заданном режиме производят до температуры 100-150^oC. Это позволяет в два раза снизить время подготовки электролизера к ремонту, уменьшить удельный расход переменного тока, повысить срок службы катодов, производить ремонт при установленных катодах и проводить пуск электролизера на старых катодах.

Недостатком способа-прототипа является то, что данный способ ведет к повышенному расходу электроэнергии за счет операции сушки ячеек, электролизер под воздействием влажности быстро выходит из строя и его невозможно повторно использовать без капитального ремонта.

Задачей данного способа остановки электролизера является возможность остановки электролизера на длительный срок, т.е. "законсервирование" электролизера, и использование его для повторного пуска без дополнительных капитальных затрат, а также снижение расхода электроэнергии.

Данная задача решается тем, что в способе остановки электролизера, включающем извлечение из сборной ячейки магния, отключение электролизера от сети постоянного тока (шунтирование), удаление из электролитических отделений электролита, охлаждение электролизера и теплоизоляция сборной ячейки и перекрытия, новым является то, что дополнительно перед удалением из электролизера электролита загружают твердый хлорид магния и удаляют настыль с подины электролизера, удаление электролита осуществляют до содержания его на подине 1-5%, далее в электролизер загружают расплавленный карналлит, дополнительно герметизируют системы катодного и анодного отсосов, охлаждение электролизера осуществляют естественным путем до достижения температуры электролизера менее 100^oC, затем в электролизере постоянный уровень влажности и поддерживают его в течение всего срока остановки электролизера.

Кроме того, естественное охлаждение электролизера производят со скоростью 5-10^oC в час.

Кроме того, твердый хлорид магния загружают в количестве 1-3% от объема электролита.

Добавка твердого хлорида магния в количестве 1-3% от объема электролита позволяет "размягчить" настыль на подине и улучшить отделение твердых включений от подины.

Удаление электролита и магния из электролизера до остаточного содержания 1-5% от общего содержания электролита в электролизере позволяет создать совместно с загружаемым расплавленным карналлитом легкоплавкую эвтектическую смесь для предотвращения образования настыли в период пуска электролизера.

Охлаждение электролизера естественным путем со скоростью 5-10^oC в час до достижения температуры электролизера менее 100^oC позволяет избежать деформации футеровки и электродов, снизить затраты на охлаждение электролизера.

Герметизация системы катодного и анодного отсосов позволяет регулировать скорость охлаждения в пределах 5-10^oC в час.

Создание в электролизере уровня постоянной влажности и поддержание этого уровня в течение всего срока остановки электролизера позволяет уменьшить коррозию (окисление) катодов, снизить минимальное количество влаги в футеровке и уменьшить время сушки при подготовке к пуску.

Проведенный заявителем анализ техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволило установить, что заявить не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволило установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата.

Пример выполнения способа.

Технология получения магния включает следующие операции: пуск и включение электролизера в серию; питание электролизера сырьем, удаление отработанного электролита; извлечение магния, отсос хлора; удаление шлама и шламоэлектролитной смеси; замена анодов; остановка электролизера.

Порядок остановки электролизера следующий. Снижают концентрацию хлорида магния в электролите состава KCl - 72-76%, NaCl - 14-16%, MgCl₂ - 4-6% и повышают температуру до 720^oC. В электролит загружают твердый хлорид магния в количестве 1-3% от объема электролита, находящегося в электролизере, за счет этого размягчают настыль на подине. Из сборной ячейки электролизера полностью выбирают магний. Устанавливают шунты-замыкатели, и после откачки электролита закрывают шибер катодного отсоса. Откачка электролита производится двухступенчато: первоначально откачивают верхнюю осветленную часть электролита вакуум-ковшом и затем нижнюю, загрязненную шламом, вакуум-ковшом или центробежным насосом в короба. Электролит откачивают до содержания электролита на подине 1-5% от общего объема электролита, загружаемого в электролизер. Тщательно теплоизолируют сборные ячейки и перекрытия путем укрытия асбестополотном и/или засыпкой из твердого измельченного отработанного электролита. Шибер катодного отсоса должен быть наполовину прикрыт, патрубки санитарно-технического отсоса со стороны сборных ячеек закрыты. Заливают расплавленный безводный карналлит в количестве не более 500 кг.

Охлаждение электролизера осуществляют естественным путем (т.е. без обдува воздухом) в течение 3-10 суток до достижения температуры менее 100^oC. В электролизере измерение температуры производят термопарой. Затем в электролизере создают постоянный уровень влажности путем загрузки в анодной коллектор емкости с негашеной известью в расчете 1-8 кг на 10 суток и постоянно поддерживают этот уровень в течение всего срока остановки электролизера путем замены емкости через каждые 10 суток.

Остановку электролизера осуществляют на период, пока он не потребуется для дальнейшей работы.

Данное изобретение позволяет значительно снизить капитальные затраты на ремонт электролизеров.

Способ может быть использован для электролитического получения магния. Способ остановки электролизера состоит из следующих операций: извлекают из сборной ячейки магний, отключают электролизер от сети постоянного тока, загружают твердый хлорид магния в количестве 1-3% от объема электролита, находящегося в электролизере, удаляют настыль с подины электролизера, извлекают из электролизера электролит до остаточного содержания его на подине электролизера 1-5% от общего объема электролита в электролизере, затем дополнительно заливают расплавленный карналлит, герметизируют системы катодного и анодного отсосов, охлаждают электролизер естественным путем до достижения температуры электролизера менее 100^oС со скоростью 5-10^oС в час, затем создают постоянный уровень влажности и поддерживают его в течение всего срока остановки электролизера, обеспечивается возможность остановки электролизера на длительный срок, снижается расход электроэнергии. 2 з.п.ф-лы.

1. Способ остановки электролизера, включающий извлечение из сборной ячейки магния, отключение электролизера от сети постоянного тока, удаление из электролитических отделений электролита, охлаждение электролизера и теплоизоляцию сборной ячейки и перекрытий электролитических отделений, отличающийся тем, что предварительно перед удалением из электролизера электролита загружают твердый хлорид магния и удаляют настыль с подины электролизера, удаление электролита проводят до остаточного содержания его на подине электролизера 1 - 5% от общего объема электролита в электролизере, затем дополнительно заливают расплавленный карналлит, герметизируют системы катодного и анодного отсосов, охлаждение электролизера производят естественным путем до достижения температуры электролизера производят естественным путем до достижения температуры электролизера менее 100^oC, затем создают постоянный уровень влажности и поддерживают его в течение всего срока остановки электролизера. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что естественное охлаждение электролизера производят со скоростью 5 - 10^oC в час. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что твердый хлорид магния загружают в количестве 1 - 3% от объема электролита, находящегося в электролизере.