Электролизер для получения металлов исплавов Советский патент 1977 года по МПК C25C3/00 

1

Изобретение относится к области электролитического получения металлов и сплавов из расплавленных сред в электролизерах с горизонтально расположенным анодом, например, при получении алюминия, свинца, олова и сплавов на их основе.

В подобных электролизерах анодные газы собираются под электродом в виде крупных пузырей, наличие которых ухудшает техникоэкономические показатели процесса: снижается катодный выход по току и увеличивается расход энергии.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является электролизер для получения металлов и сплавов из расплавленных сред, включаюш.ий футерованный катодный кожух и горизонтально расположенный анод, снабженный вертикальными каналами для эвакуации газа. Каналы образованы стальными нерасходуемыми трубами. Электролизер предназначен для получения алюминия .

Недостатком электролизера является то, что каналы в аноде забиваются кристаллизующимся в них электролитом. По каналам в вертикальном направлении вместе с газовой перемещается и жидкая фаза за счет эрлифтного эффекта. Поскольку перегрев электролита по отнощению к температуре начала кристаллизации относительно невелик и не превыщает, как правило, 30-40°С, поступление электролита по каналам в зоны с более низкой температурой сопровождается его кристаллизацией. Разделение жидкой и газовой фаз не происходит, что отрицательно сказывается на выходе по току.

Цель изобретения - повыщение эффективности разделения жидкой и газовой фаз.

Это достигается тем, что каналы выполнены со ступенчатым увеличением их сечения, при этом участок перехода от меньшего сечения к большему расположен ниже верхней кромки катодного кожуха.

На фиг. 1 показан предлагаемый электролизер; на фиг. 2 - ячейка и анод для удаления газа; на фиг. 3 - разрез по А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - график зависимости выхода по току от катодной плотности тока при использовании предлагаемого электролизера и известного с анодом, не содержащим каналов.

Электролизер содержит анод 1, жидкий металлический катод 2 и электролит 3, заключенные в футерованный катодный кожух 4. Анод электролизера снабжен каналами 5 для эвакуации газа. Каналы выполнены с местным увеличение.м сечения на отметке или ниже верхней кромки катодного кожуха, которая соответствует уровню электролита в ванне. в этой области температура анода выше температуры плавления электролита. За счет местного расширения канала происходит падение давления двухфазного жидкостно-газового потока и отделение жидкости от газа. Далее по каналу следует однофазный газовый поток и проходное сечение канала остается в нроцессе электролиза неизменным. Испытания предлагаемого электролизера проведены на примере электролизера системы РЬ/0,7 NPbClz + 0,3 NKCl/Cb, С при температуре 500°С в ячейках различных конструкций. Эвакуация газа но каналам постоянного сечения сопровождалась перекрытием их кристаллизующимся электролитом в тех случаях, когда анод был высоким. Поступление газа в каналы прекращалось. Использование же низких анодов, температура на выходе из каналов которых была близка к температуре электролита, сопровождалось истечением из каналов электролита вместе с газом и резким снижением катодного выхода по току. Ячейка, показанная на фиг. 2 и 3, содержит кислотостойкую керамику 6, пластину из карбонитрида бора 7, анодный токонодвод 8, вольфрамовый стержень 9, фарфоровую трубку 10, свинец 11, кассету из стали 1Х18Н9Т. Анод 1 выполнен из графита по ГОСТу 11256-65. Три капала 5 для удаления газа имеют сечение в нижней части 3X16 мм и в верхней 10X16 мм. ,адь поперечного сечения канала возрастает, таким образом, с 48 до 160 мм. Из каналов выделяется газ в течение сколь угодно долгого времени. Уровень электролита в каналах был близок к уровню его в ячейке. В электролизерах данной кбнсТ рукции и в ячейках, аноды которых не имели каналов, определяли катодный выход по току свинца с введением в металл серебра в качестве метки. Из графика видно, что при высоких значениях плотности тока (IK) предлагаемый электролизер (кривая б) более эффективен, чем известный (кривая а). Так, для /к в пределах 0,7-1,0 А/см использование его обеспечивает увеличение выхода по току на 12-16%. Таким образом, результаты испытания свидетельствуют о том, что электролизер с газоотводящими каналами в аноде, вьшолненными с местным увеличением сечения, является работоспособным и высокоэффективным. Формула изобретения Электролизер для получения металлов и сплавов из расплавленных сред, включающий футерованный катодный кожух и горизонтально расположенный анод, снабженный вертикальными каналами для эвакуации газа, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности разделения жидкой и газовой фаз, каналы выполнены со ступенчатым увеличением их сечения, при этом участок перехода от меньшего сечения к большему расположен ниже верхней кромки катодного кожуха. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 351925, кл. С 25С 3/08, 1970.

iflusj

(pus.J

pi/e.2

. 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 10 1,1 7,2 (Pus.