Биполярный электролизер для получения легких металлов и сплавов Советский патент 1978 года по МПК C25C3/04 C25C3/08 

Изобретение относится к полученшо легких металлов и сплавов электролизом расглавленных сред и может быть использовано при совершенствовании электролизеров для получения магния, алюминия и сплавов на их основе Известны различные конструкции биполярных электролизеров, состоящие из электролизной ванны, футерованной огнеупорными непроводяш1ши ток материалами, разделенной на одну или несколько рабочих и сборных ячеек, сообщающихся между собой. Известен биполярный электролизер для получения жидкого алюминия путем электролиза хлористого алюминия, состоящего из рабочей камеры и камеры для сбора металла. Рабочая камера разделена на несколько электролитических ячеек вертикальными перегородками, которые являются биполярными эпек тродами. Они жестко за креплены в рамах из диэлектрика. В нижней части каждой рамы имеется наклонный участок типа канала, который служит для сбора металла и подачи его в устройство для транспорта металла, откуда он направляется в сборную камеру. Электролит в рабочую камеру непрерывно поступает;через предусмотренные для этой Цели отверстия и течет зигзагообразно через Отдельные электролитические ячейки, соеди- ненные псюледовательно окнами вверху и внизу. Циркуляция в этом случае осуществляется с помощью вьаделяемого на электродах хлора, а сепарация металла и шлама происходит непосредственно в междуэлектродном прЬстранстве электролитических ячеек flj . Эта конструкция биполярного электролизера обладает рядом недостатков: сложная внутренняя структура, большие утечки тока, вследствие специфичности процесса электро- (1иза в электролизерах с биполярными электродами, малоэффективное разделение продуктов электролиза и шлама, затруднения при обслуживании электролизеров. Известен также биполярный электролизер для получения легких металлов и сплавов, например магния, включающий рабочую камеру, состоящую из электролитических ячеек с введенными в них вертикально биполярными электродами, и сборную камеру, отделенную от рабочей вертикальной перегородкой. имеющей вверху окна. Бнпогшрвые впектро ы жестко аакрепаены в пни те перекрыгия иа диэлектрика на расстоянии от подины, достаточном для сбора и накопления магния 21. Конструкция электролизера обеспечивает создание условий для механизированного уда Лення шлама. . Однако недостатком зпектролиаера явпшот- оя большие утечки тока, поскольку нижние хонцы биполей не изолированы диэлектриком и j-oK в основном проходит через электролит, а не через бипоиь.-Зго отрицательно сказы- вается иа выходе по гоку. Целью изобретения является снижение удельного расхода электроэнергии и предотврашенне зарастания каналов шламом. Для этого в предлагаемом электролизере установлена горизонтальная перегородка-подина рабочей камеры для дополнительного р)азделения рабочей и сборной камер, в ней вьшолнены вертикальные каналы напротив каж дой электролитической ячейки, а биполярные электроды установлены на эту перегородку. Кроме того, каналы в горизонтальной перегородке могут бытьвыполнены расширяю- эдими в сторону рабочей камеры или в сторрну и рабочей.и сборной камер. На фиг. 1, 2 и 3 изображен предложенный биполярный электролизер. . Электролизер состоит из рабочей 1 и Ьборной 2 камер, разделенных вертикальной Перегородкой 3 с окнами 4 вверху и горизон шльной перегородка1 подиной 5. В рабочей йамере параллельно ее стенкам и друг расположены анод 6, катод 7 и один или 3 несколько биполярных электродов 8, жестко закрепленных в рамках 9 из диэлектрика. Рамы с бршолярными электродами устанав ливаются на горизонтальной перегородке, которая, таким образом, одновременно являет-4 ся подиной рабочей камеры. В ней имеются каналы Ю против каждого междуэлектродно- го промежутка, служащие для замыкания автономной циркуляции через каждую электролитическую .ячейку и осаждения шлама на 4 подине 11 сборной камеры, закрытой крышкой 12. Образуемый на катодных поверхностях металл переносится потоком электролита через верхние окна также в сборную каме ру и накапливается на поверхности раздела 5 электролит-газовая фаза. Хлор, выделяющийся из электролита, в верхней части рабочей камеры, через специальное отверстие 13 в верхнем перекрытии 14 электролизера отводится в хлорные коммуникации.SS В -процессе электролиза хлор, вьщеляемый на анодных поверхностях, создает в междуэлектродных промежутках направленный вверх дисперсный газожидкостный поток, увпекая тем самым жидкий металл образуемый на катодных поверхностях. Шлам при дангжется в противоположном напрзавлении, т.е. к подине рабочей камеры и через указанные каналы в ней попадает на подину сборной. камеры размеры которой .и ее консгрукция таковы, что позволяют использовать любой из известных способов механизированной вы- борки шлама, Сепарация хлора протекает в верхней зоне рабочей камеры, а поток.электролита вместе с металлом увлекается через окна в сборную камеру, где и происходит отделение металла от электролита. Такая конструкция биполярного электролизера позвопяет пространственно разделить все три процесса сепарации: металла, хлора и шлама. того, создание каналов в горизонтальном перекрытии и их конфигурация обеспечи- вают возможность в 1,5-2 раза снизить утеч ки тока за счет значительного удлинения пути, тока вокруг биполярного электрода. Формула изобр е ;т е н и я 1. Биполярный электролизер для. получения легких металлов и сплавов, включающий рабочую камеру, состоящую из алектролити- ческих ячеек с введенными в них вертикально биполярными электродами, и сборную камеру, отделенную от рабочей-вертикальной перегородкой, имеющей вверху окна, о т л ичающийся тем, что, с целью снижения удельного расхода электроэнергии, в электролизере установлена горизонтальная перегородка-подина рабочей камеры для дополнительного разделения рабочей и сборной камер, в ней выполнены вертикальные каналы напротив каждой электролитической ячейки, и биполярные электроды установлены на эту neper ородку. 2. Электролизер по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью предотвращения зарастания каналов шламом, они выполнены расширяющимися в сторону рабочей : камеры или в сторону и рабочей и сборной камер. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Патент Англии № 687758, кл.41, 1951. 2.Авторское свидетельство СССР. № 378517, кл. С 25 С 3/04,23.03.70 1973.