Биполярный электролизер для получения легких металлов Советский патент 1978 года по МПК C25C3/08 C25C7/00 

(54) БИПОЛЯРНЫЙ ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЛЕГКИХ

МЕТАЛЛОВ

Изобретение откосится к металлургии цветных металлов, в частности к разработке конструкции биполярного электролизера для получения легких металлов, например магния или алюминия. Известен биполярный электролизер для получения магния из расплавленных электролитов, в котором биполярный электрод имеет анодную часть, выполне ную из углеродистого материала, и катодную-из металла, соединенных между собой металлическим креплением Наиболее близким к предлагаемому является биполярный электролизер для получения легких металлов, например магния или алюминия, электролизом расплавленных солей, содержащий футе,рованную прямоугольную ванну, с верти кально установленными в ее торцах однополярными анодом и катодом и равномерно размещенными по ее длййе вертиксшьными электродами-биполями.Получаемый на катодной части биполя металл стекает в опрокидывающиеся управ ляёмые снаружи лотки. Электролит пере текает из одной ячейки в другую зигзагообразно через отверстия в перегородках, расположенные поочередно ввер ху и внизу 2 . Недостатком известных конструкций является значительные потери тока за счет утечек через боковые стенки электролизера. Кроме того, известные з настоящее время биполярные электролизеры в соответствии с требованиями теплового баланса и оптимальными геометрическими размерами работают при катодных плотностях тока 0,18-0,22 А/см Однако при такой плотности тока катодный процесс, особенно при работе на недостаточно качественном сырье, не всегда может быть стабильным, что приводит к снижению выхода по току. Промышленная практика эксплуатации магниевых электролизеров показывает, что катодная плотность тока должна быть не ниже 0,25-0,28 А/см. Целью изобретения является стабилизация катодного процесса и снижение потерь постоянного тока с утечками по футеровке, а значит и повышение выхода по току за счет увеличения катодной плотности тока. Для этого в предлагаемом электролизере поверхность катодных частей биполей выполнена в 1,5-2 раза меньше поверхности анодных: частей биполей. Уменьшение поверхности катодных частей может быть достигнуто либо за счет того, что часть поверхности катодных частей биполей изолирована огнеупорным кирпичом, либо за счет то го, что поверхности, катодных частей биполей выполнены со скосами по направлению к их анодным частям. Выполнение анодной и катодной поверхностей биполей разновеликими спо .собствует концентрированию силовых линий постоянного тока внутри межэлектродного пространства и приводит к повышению {сатодной плотности тока по сравнению с анодной о На Фиг,1 и 2 схематично изображены электролизеры с различным консттруктивным выполнением биполей. В футерованной ванне 1 электролизера размещены однополярный анод 2 и биполярные электроды 3 (см.фиг.Г).Би полярные электроды выполнены с разно вели{сой площадью катодной 4 и анодной 5/поверхностей. Это достигается изоляцией части катодной поверхности 4 биполя огнеупорным материалом 6. На фиг.2 изображены биполи, у кот рых рабочая (эффективная), поверхност 4 катодной части меньше анодной 5 за счет выполнения скосов на катодной поверхности. При этом скошенные учас ки биполей могут быть также изолированы огНеупором. Изобретение может быть реализовано и для конструкций составных биполей, катодная часть которых выполнена из стали или металлизована и т.д. Электролизер работает следующим образом. При включении постоянного тока на аноде 2 и анодных поверхностях 5 бипо лей выделяется ХЛОР а на катодных .поверхностях 4 биполей выделяется лег кий металл, например магний, алюминий который вынрсится из межэлектродного пространства циркулирующими потоками электролита .в сборную ячейку электролизера (не показана) или в специаль ный сборник при соединении брполярньах электролизеров.в единую гидродинамическую систему. Благодаря разновеликим площадям катодной и анодной поверхностей биполей силовые;линии элек трического, поля постоянного тока (показаны пунктирнь1ми линиями) концентрируются, междубиполями, что соответ ственно снижает утечки тока и его потери, а следовательно, способствует повышению выхода, по току и увеличению срока службы футеровки. Повышение катодной плотности тока способствует лучшему облуживанию катодной поверхности жидким металлом, стабилизирует катодный процесс, что приводит к повышению выхода по току. Таким образом, основные преимущества предлагаемого электролизера по сравнению с известными биполярными электролизералш с одинаковыми площа дями катодных и анодных поверхностей, биполей заключаются . в повышении эффективности работы биполей: снижение потерь постоянного тока, повышение катодного выхода по току на 3-5%, увеличение стойкости футеровки и срока службы электролизера. Формула изобретения 1. Биполярный электролизер для по- , лучения легких металлов, например магния или;алюминия, электролизом расплавленных; солей, содержащий футерованную прямоугольную ванну с вертикально установленными в ее торцах однополярными анодом и катодом и равномерно размещенными по ее длине вертикальными электродами-биполями, о тличающийся тем, что, с целью стабилизации катодного, процесса и снижения потерь постоянного тока с утечками по футеровке, поверхность катоД ных частей биполей выполнена в 1,5-„ 2 раза меньше поверхности анодных Частей биполей. 2. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что часть поверхности катодных частей биполей изолирована огнеупорным кирпичом. 3. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что поверхности катодных частей биполей выполнены со скосами по направлению к их анодным ча.сТям. Источники .информации, принятые;вс внимание.при экспертизе: 1.Авторское свидетельство СССР № 392142,кл. С 22 d 3/02, 23.03.70. 2.Патент США №3730859,кл.204-67, 01.05.73.