ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИЯ И ХЛОРА Российский патент 2000 года по МПК C25C3/04 

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для получения магния электролизом расплавленных солей.

Известен электролизер для получения магния и хлора, включающий металлический кожух, футеровку, электролитическое отделение с катодами, введенными через продольную стенку, и анодами, закрепленными в перекрытии. Электролитическое отделение отделено от сборной ячейки перегородкой /О.А. Лебедев Производство магния электролизом. - М.: Металлургия, 1988, с. 197/.

Недостатками данной конструкции являются большие тепловыделения в зону обслуживания и выбросы хлора.

Из известных аналогов наиболее близким к заявляемому изобретению является электролизер для получения магния - ПРОТОТИП /Бездиафрагменный электролизер для получения магния и хлора по патенту РФ N 2092617, опубл. 20.04.98 г. /, включающий футерованный кожух, электролитические отделения с установленными катодами с экранами и анодами, сборную ячейку, отделенную от электролитических отделений перегородками с окнами прямоугольного и/или V-образного сечения.

Недостатками данной конструкции являются отсутствие направленности потоков электролита в сборной ячейке, обеспечивающей сосредоточенный сбор металла. Магний собирается равномерно по ее длине. Такой характер циркуляции в сборной ячейке усложняет выборку металла, т.к. для выполнения этой операции необходимо два человека, один из которых размещается в торце сборной ячейки, с вакуум-ковшом, другой от другого торца подгоняет металл к заборному устройству вакуум-ковша.

Изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в снижении трудозатрат на выполнение операции при выборке магния из электролизера.

Поставленная задача решается тем, что в электролизере, включающем кожух, футеровку, электролитические отделения с катодами и анодами, отделенные от сборной ячейки одной или более перегородкой с верхними переточными каналами прямоугольного и/или V-образного сечения, новым является то, что верхние переточные каналы размещены по всей длине перегородки на разной высоте. Верхние переточные каналы размещены по длине перегородки с увеличением высоты относительно катода от центра сборной ячейки к ее торцам или от одного торца сборной ячейки к другому. 1-3 крайних переточных канала с торцов сборной ячейки размещены выше остальных. 1-3 крайних переточных канала с торцов сборной ячейки выполнены V-образной формы, остальные - прямоугольной. Крайние V-образные переточные каналы выполнены по длине перегородки выше прямоугольных переточных каналов. Крайний V-образный канал выполнен с проходным сечением в 1,1 - 2,5 раза больше остальных V-образных каналов.

Поток электролита из электролитической ячейки в сборную определяется проходным сечением переточного канала, его формой и уровнем расплава над ним. При прямоугольном исполнении верхнего переточного канала основная часть потока электролита опускается вниз и через нижний переточный канал направляется в электролитическую ячейку, образуя основной циркуляционный контур. Часть электролита вместе с магнием поднимается на поверхность сборной ячейки, омывая капли металла. Когда переточные каналы расположены на одном уровне относительно катода, то и циркуляция в сборной ячейке равномерная по ее длине.

При размещении верхних переточных каналов на разных уровнях относительно катода по длине сборной ячейки направление и скорость потока электролита в ее разных участках будут неодинаковыми. Там, где каналы размещены выше, т.е. уровень расплава над ними меньше, там циркуляция сильнее. С участков сборной ячейки с более сильной циркуляцией поток движется в зону ослабленной циркуляции, увлекая с собой магний. Поэтому при выборке металла из зоны слабой циркуляции металл будет подгоняться к заборному устройству вакуум-ковша без вмешательства электролизника и отпадает необходимость в подгонке магния вручную. Выполнение крайних переточных каналов V-образной формы также усиливает циркуляцию в верхних слоях электролита, где находится магний, и подгоняет его к центру сборной ячейки с прямоугольными каналами.

На фиг. 1 изображен поперечный разрез электролизера, на фиг. 2а, 2б, 2в, 2г, 2д - размещение переточных каналов по всей длине перегородки.

Электролизер состоит из кожуха 1, футеровки 2, двух электролитических отделений 3 и расположенной между ними сборной ячейки 4. В электролитических отделениях 3 размещены катоды 5, введенные через продольную стенку, и графитированные аноды 6, введенные через подину электролизера. Сборная ячейка 4 отделена от электролитических отделений 3 разделительными перегородками 7 с верхними 8 и нижними 9 переточными окнами. 2 крайних переточных канала 8 с каждой стороны сборной ячейки 4 выполнены V-образной формы и размещены выше остальных переточных каналов прямоугольной формы. Электролитические отделения 3 закрыты перекрытиями 10, сборная ячейка 4 - крышками 11.

Электролизер работает следующим образом.

Процесс электролиза в электролитических отделениях 3 происходит при температуре 685 ± 5^oC. При прохождении электрического тока на катоде 5 выделяется магний, на аноде 6 - хлор. Магний потоком электролита выносится через верхние переточные окна 8 в разделительной перегородке 7 в сборную ячейку 4. Поток электролита в торцах сборной ячейки 4 сильнее, чем в остальной части, вследствие чего металл собирается в центре в компактную массу. Отсюда его извлекают вакуум-ковшом без дополнительной подгонки вручную.

Таким образом, данное изобретение позволит снизить трудозатраты при выборке магния из электролизера.

Изобретение может быть использовано для получения магния электролизом расплавленных хлоридов. Электролизер включает кожух 1, футеровку 2, электролитические отделения 3 с катодами 5 и анодами 6, сборную ячейку 4, разделительные перегородки 7 с верхними 8 и нижними 9 переточными каналами. Верхние переточные каналы 8 размещены по длине перегородки 7 с увеличением высоты относительно катода от центра сборной ячейки к ее торцам или от одного торца сборной ячейки к другому. 1-3 крайних переточных канала с торцов сборной ячейки размещены выше остальных. 1-3 крайних переточных канала выполнены V-образной формы и размещены выше остальных. Крайний V-образный переточный канал выполнен с проходным сечением в 1,1-2,5 раза больше остальных V-образных переточных каналов, снижаются трудозатраты при выборке магния из электролизера. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Бездиафрагменный электролизер для получения магния и хлора, включающий кожух, электролитические отделения с установленными в них катодами и анодами, сборную ячейку, отделенную от электролитических отделений одной или более перегородками с нижними и верхними переточными каналами прямоугольного и/или V-образного сечения, отличающийся тем, что верхние переточные каналы размещены по всей длине перегородки на разной высоте относительно верхних кромок катодов. 2. Бездиафрагменный электролизер по п.1, отличающийся тем, что верхние переточные каналы размещены по длине перегородки с увеличением высоты относительно верхних кромок катодов от центра сборной ячейки к ее торцам. 3. Бездиафрагменный электролизер по п.1, отличающийся тем, что верхние переточные каналы размещены по длине перегородки с увеличением высоты относительно верхних кромок катодов от одного торца сборной ячейки к другому. 4. Бездиафрагменный электролизер по п.1, отличающийся тем, что 1 - 3 верхних переточных канала с торцов сборной ячейки размещены выше остальных. 5. Бездиафрагменный электролизер по п.1, отличающийся тем, что 1 - 3 крайних верхних переточных канала с торцов сборной ячейки выполнены V-образной формы, остальные - прямоугольной. 6. Бездиафрагменный электролизер по пп. 1 и 4, отличающийся тем, что крайние V-образные переточные каналы выполнены по длине перегородки относительно верхних кромок катодов выше прямоугольных переточных каналов. 7. Бездиафрагменный электролизер по п.5, отличающийся тем, что крайний V-образный переточный канал выполнен с проходным сечением в 1,1 - 2,5 раза больше остальных V-переточных каналов.