Катод электролизера для получения магния Советский патент 1979 года по МПК C25C7/02 C25C3/04 

Изобретение относится к цветной металлургии, конкретно, к разработке конструкции катода электролизера для получения магния. Известны конструкции-катодов, ко торые применяются в магниевых диафрагменных электролизерах. Катоды изготовляют из литой штлнги и сварного рабочего листа с ребрами жесткости, вьвдвину.тыми в сторону анода. Указанные катоды имеют конструктивные особенности, позволяющие улучшить их облуживание магнием и ускорить вывод последнего из рабочего пространства. Особенностью таких катод&в является их небольшая ширина, которая не превышает 1200 мм, что позволяет избежать деформации катодов 1. Недостатками известных катодов являются их незначительная механическая прочность и невозможность пр менения на электролизерах с большой шириноя электродов, работающ11Х при повышенной силе тока. Наиболее близким к предлагаемому является катод, разработанный для электролизеров повышенной мощности, содержащий раму из продольных и тор цовых пластин, токоподводящие штанги и опорные пластины 2. Рама катода охватывает аноды по их перимет ру, а токоподвод осуществлен через футеровку продольных стен электролизера. Такие рамные катоды установлены в промышленных бездиафрагменных электролизерах. Известные катоды обладают рядом существеннЕЛх недостатков. Они изготавливаются путем сварки продольных и поперечных пластин. При этом пластины подвергаются гтредварительной механической обработке, что приводит к повышенному расходу металла. Изготовление самих пластин (толщиной до 100 мм и .длиной 2500 мм и более) и катодов яв.пяется весьма трудоемкой операцией.Возрастает стоимость катодов. Кроме того, в процессе эксплуатации катоды подвергаются деформации, что приводит к уменьшению межэлектродного расстояния и даже к замыканию электродов и, как следствие, к снижению выхода по току. Деформация плоскопараллельных пластин катода связана с неравномерным распределением температуры по длине пластины, а также неравномерным распределением тока; у торцов пластины имеют более низкую температуру по сравнению q серединой. Нижни части катодныхпластин могут быть также менее нагреты по сравнению с верхними благодаря влиянию подины и меньшей плотности тока внизу при вер нем вводе анодов. Цель изобретения - упрощение изготйвления, уменьшение деформации ка дов, увеличение срока службы катодов -И электролизера в целом и повыше;ние выхода по току. Эта цель достигается тем, что катод выполнен в виде литой рамы, состоящей по меньшей мере из двух продольных и двух торцовых пластин, токоподводящих штанг и опорных плас тин. Продольные пластины катодов имеют в плане форму двух сегментов, примыкающих один к другому своими хордами. Нижние грани п одольных пластин имеют форму дуги. Величина радиуса дуги составляет от 2 до 5 длин пластины. Продольные пластины имеют сквозные вертикальные полости сечение которых возрастает от торцов к середине пластины. Сквозные полости позволяют уменьшить расход металла прЛ сохранении механической прочности катода, улучшить циркуляцию электролита и увеличить поверхность контакта расплав-катод, что; приводит к снижению падения напряже ния. , Продольные пластины не псдвергают деформации благодаря их более устойч вой форме. В результате не нарушается режим работы электролизера, не происходит снижения выхода по току, а катод л могут быть повторно использованы при капитальном ремонте электролизера.. На фиг. 1 показан катод, вид в плане на фиг. 2 - то же, разрез А-А на фиг. 1. Катод выполнен в виде рамы, образованной продольными пластинами 1 и поперечными пластинами 2,На одном из торцов рамы имеется,по крайней мере,одна опорная пластина 3,на про тивоположном - по меньшей мере одна токоподводящая штанга 4.Продольные пластины катодов имеют в плане форму двух сегментов, примыкающих один к другому своими хордами. Калсдая пл тина имеет сквозные вертикальные по лости 5, сечение которых возрастает ОТторцов к середине. Нижние грани продольных пластин имеют форму, дуги причем.величина радиуса дуги принята в пределах от двух до пяти длин пластины () . Величина радиуса дуги определяется геометрически ми размерами продольных пластин, ко торые в зависимости от мощности эле тролизера составляют: ширина - 1800 3000 мм и высота - 800-1200 мм. Катод магниевого электролизера работает следующим образом. Катодные рамы при монтаже устанавливают в рабочее пространство опорными пластинами 3 в специальные ниши, выполненные в футеровке электролизера. Токоподводящая штанга4. пропускается через футеровку противоположной продольной стенки и к ней подключается алюминиевая токоподводяшая шина. В процессеэксплуатации на Ьоверхности катодных пластин выделяется металлический магний, который в виде .корольков всплывает на поверхность электролита и удаляется одним из известных способов. Наличие сквозных вертикальных полостей 5 ускоряет 1(иркуляцию электролита. Улучшению циркуляции электролита и ускорению выноса металла способствует и выполнение нижних граней продольных пласин в дуги. Преимущества предложенной конструкции катода состоят в том, что продольные пластины не подвергаются короблению в вертикальной и горизонтальной плоскостях, благодаря чему не подвергаются изменению межэлектродные зазоры, режим работы электролизера не нарушается и выход по току не уменьшается. Средний выход по току за кампанию работы электролизера увеличивается на 1-3%. Катоды могут повторно использоваться после капитального ремонта электролизера без их демонтажа. Кроме того, предлагаемая конструкция катода упрощает процесс литья по сравнению с плоскопараллельными электродами, снижается расход металла по сравнению со сварными катодами; за счет увеличения поверхности контакта металла с расплавом снижается падение напряжения на границе катодэлектролит. Одновременно сохраняются удельные прочностные свойства, аналогичные сварным плоскопарал/шльным катодам. Формула изобретения 1.Катод электролизера для .получения магния, содержасу й раму из продольных и торцовых пластин, токоподводяцдае штанги и опорные пластины, отличающийся тем, что, с целью упрощения изготовления,уменьшения деформации и увеличения срока службы катода, продольные пластины рамы имеют в плане- сегментов, примыкающих друг к другу своими хордами. 2.Катод по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что нижние грани продольных пластин имеют форму дуги, радиус которой составляет от 2 до 5 длин пластины.

3. Катод попп. 1, 2, отличающийся тем, что в продольных пластинах выполнены сквозные вертикальные полости, сечение которых возрастает от торцов к середине пластин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство . СХДСР № 246071, кл. С 25 С 3/04, 1967.

2,Авторское свидетельство СССР 407971, кл. С .25 С 3/04, 1971.

3

7

а

а с

D

: с

сз