Электролизер для получения лития Советский патент 1992 года по МПК C25C3/06 

Изобретение относится к металлургии цветных металлов, в частности к производству лития электролизом расплавленных солей.

Известна конструкция электролизера для получения лития, включающего футерованную ванну, стальной катод и угольные аноды, разделенные сетчатой железной диафрагмой, приемник для сбора жидкого лития, канал для удаления хлора и введенные %через перкрытие трубы и для питания ванн жидким хлоридом лития и извлечения жидкого металла.

Недостатками конструкции являются ее сложность, что не позволяет повысить мощность электролизера, и получение конечного продукта с высоким содержанием водорода, что обуславливает низкий коэф фициент использования лития при производстве алюминиево-литиевых сплавов и изделий из них.

Известен также электролизер, в котором в футерованной ванне установлены вертикальные стальные катоды и графитовые аноды, отделенные друг от друга вертикальными не доходящими до подины диафрагмами, что не препятствует обмену электролитом между катодными и анодными пространствами.

Основными недостатками конструкции электролизера являются невозможность использования в качестве электрохимически разлагающегося более дешевого карбоната лития из-за взаимодействия с железом (материал катода) и получение лития с большим содержанием водорода, обусловленное высокой гигроскопичностью хлорида лития (основного компонента электролита) и

vj СЛ

&

возможностью обеспечить хорошую проработку расплава в катодном пространстве по водороду в процессе электролиза из-за обмена электролитом между катодными и анодными пространствами и частой загрузкой хлорида лития

Цель изобретения - снижение себестоимости получаемого лития и повышение его качества за счет создания возможности использования в электролизере в качестве компонента электролита карбоната лития и снижения содержания водорода в конечном продукте.

Указанная цель достигается тем, 4fo электролизер для получения лития, содержащий футерованную ванну, катоды, аноды и диафрагмы для разделения последних, снабжен вертикальной перегородкой, установленной на подине ванны между анодами и катодами с образованием анодного и катодного отделений с выполненными в нижней части перегородки окнами, перекрытием с выполненным в нем разгрузочным окном с крышкой, размещенным в катодном отделении, загрузочное устройство расположено в анодном отделении, в катодном отделении катодный токоподвод выполнен из графитовых блоков, установленных в продольных и торцовых сторонах электролизера с выводом токоподвода через футеровку.

Электролизер содержит футерованную ванну 1, разделенную вертикальной перегородкой 2 на два отделения В первом из них (анодном) 3 установлены углеграфитовые аноды 4, а во втором (катодном) 5 катоды б из углеграфитовых блоков врезаны в футеровку продольных и торцовых сторон электролизера с выводом токоподводов 7 через футеровку 1. На подине 8 электролизера имеется слой 9 свинца, уровень которого выше высоты окон 10, выполненных в перегородке 2. Катодное отделение закрывается герметично перекрытием 11, в котором выполнено окно 12 для выборки металла, закрываемое герметично крышкой 13 В анодном отделении устанавливается устройство 14 (труба или питатель) для загрузки сырья.

Электролизер работает следующим образом.

Электрохимическому разложению подвергается карбонат лития, растворенный в расплаве его фторида и хлорида, загружаемый устройством 14 Его использование возможно вследствие отсутствия контакта расплава с железом На аноде 4 происходит разряд кислородсодержащих ионов с выделением окиси и двуокиси углерода, отсасываемых в систему газоотсоса На слое 9 свинца в анодном отделении 3 вследствие отсутствия электрического контакта между отделениями происходит разряд ионов водорода и лития Создаваемый за счет этого градиент плотности по металлу обеспечивает возникновение циркуляции металла, что ускоряет доставку свинца, обогащенного литием, в катодном отделении 5 В нем на

свинце происходит только анодное растворение лития с последующим его катодным осаждением с образованием слоя на поверхности электролита. По мере его накопления осуществляют выборку лития,

например, сифоном через окно 12

Пример Электролизер с токовой нагрузкой 5 кА работает при температуре электролита 600°С с содержанием карбоната лития в анодном отделении 2,5-3,5

мас.% Плотность тока на угольных блоках и анодной части биполярного электрода составляет 0,5 и 1,0 А/см соответственно На катодной линии плотность тока, раесчиты- ваемая на площадь контакта угольного блока с электролитом и металлом, составляет около 2 А/см2, а на катодной части биполярного электрода 0,5-0,6 А/см . В процессе работы электролизера периодически или непрерывно производится загрузка карбоната лития, а выборка металла осуществляется 1-2 раза в сутки с помощью сифона без разгерметизации катодного отделения Конечный продукт содержит водород не более 5-10 см3/100 г лития.

Формула изобретения

Электролизер для получения лития, содержащий футерованную ванну, катоды, аноды и диафрагмы для разделения последних, отличающийся тем,

что, с целью снижения себестоимости получаемого лития и повышения его качества за счет использования в электролизере в качестве компонента электролита карбоната лития и снижения содержания водорода в

конечном продукте, снабжен вертикальной перегородкой, установленной на подине ванны между катодами и анодами с образованием анодного и катодного отделений с выполненными в нижней части перегородки

окнами, перекрытием с выполненным в нем разгрузочным окном с крышкой, размещенным в катодном отделении, загрузочное устройство расположено в анодном отделении, в катодном отделении катодный

токоподвод выполнен из графитовых блоков, установленных в продольных и торцовых сторонах электролизера с выводом токоподвода через футеровку

/4 12 U

7 //

Изобретение используется в металлургии цветных металлов, конкретно в производстве лития электролизом расплавленных солей. Сущность изобретения состоит в том, что электролизер для получения лития, включающий футерованную ванну, катоды, аноды и диафрагмы для разделения последних, разделен на катодное и анодное отделения вертикальной перегородкой, установленной на подине ванны между катодами и анодами с выполненными в нижней части перегородки окнами, перекрытием с выполненным разгрузочным окном с крышкой, размещенным в катодном отделении. Загрузочное устройство расположено в анодном отделении. В катодном отделении катодный токоподвод выполнен из графитовых блоков, установленных в продольных и торцовых сторонах электролизера, с выводом токоподвода через футеровку. Изобретение позволяет снизить себестоимость в качестве компонента электролита - карбоната лития 1 ил сл С