Биполярный электролизер для получения легких металлов Советский патент 1980 года по МПК C25C3/04 C25C3/08 

I

Изобретение относится к металлургии легких металлов, в частности биполярным электролизерам для получения магния и алюминия из расплавленных сред.

Известен биполярный электролизер, где анодные и катодные стороны биполей выполнены с чередующимися углублениями и выступами ij.

Недостатком указанного электролизера является отсутствие обмена электролита между отдельными межполюсными пространствами. Это приводит к местному обеднению электролита, нарушению технологического режима, снижению выхода по току. В результате затрудняется создание мощного электролизера с большим числом биполей.

Известен также биполярный электролизер для получения легких металлов из расплавленных сред, содержащий электролитические ячейки с введенными в них вертикальными электродами-биполями с каналами в них и концевые однопол ные электроды. Биполярные электроды устанолены в токонепроводящих рамах, снабженных отверстиями, причем отверстия расположены поочередно внизу и вверху токонепроводящих рам 2J.

Проверкой на гидродинамической мод&ч ли установлено, что такое исполнение исключает усреднение состава электролита во всем объеме электролизера, так как через каналы, расположенные в нижней части рамы электродов, расплав перетекает только в период заливки сырья. Таким образом, такое выполнение электролизера не обеспечивает необходимого обмена электролита между отдельными межполюсными пространствами.

Целью изобретения является стабилизация технологического режима электролизера, повышение выхода по току, обеспечение интенсивного обмена электролита между электролитическими ячейками.

Указанная цель достигается тем, что каналы в биполях выполнены сквозными, щеяевидными, соединяющими сосодние электролитические ячейки и расположены на одном уровне и равном расстоянии друг от друга. Кроме то1Х) отношение ширины каналов к их высоте составляет О,1-0,4, а общая площадь сечения каналов равна 1-10% площади рабочей поверх ности биполя. Такая конструкция электролизера с биполярными электродами и интенсивным обменом электролита между рабочими ячейками обеспечивает выравнивание состава электролита во всем объеме электро лизера и исключает обеднение отдельных межпопюсных пространств. Нижний предел размера каналов выбрай с учетом обеспечения достаточной интенсивности обмена, а верхний - с учетом соблюдения прочности электродов. При таком исполнении электролизера создается асимметричный подпор электролита в верхней части каждого межполюсно1X5 пространства, благодаря чему электролит вытесняется через каналы в соседнюю ячейку, что способствует усреднению состава электролита и исключает местное обеднение. На фиг. 1 показан предлагаемый электролизер, продольный рафез; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез. Основным элементом электролизера является ванна 1, футерованная огнеупор ным материалом 2. Внутри ванны распол жены анод 3, катод 4, биполярные элект роды 5 с каналами 6. Для загрузки сырья и удаления шлама предусмотрены люки 7. Отсос хлора производится через патрубок 8. Для обеспечения более интенсивного обмена электролита каналы б расположены в верхней трети рабочей поверхности бипол5фных электродов 5, но ниже минимального уровня электролита. Электролизер работает следующим образом. После сушки и разогрева в электролизер заливают необходимое количество электролита и включают в се постоян- ного тока. Разогрев электролизера и наладка его работы осуществляется известными способами. После достижения нормального температурного режима электролизер переводи ся на систематическое питание сырьем, которое загружается через один из люков 7, и извлечение металла а соответст . ВИИ с существующим графиком. Бпагода- я выделению на анодно-поляризованной поерхности газовых пузырьков в межполюсном пространстве у анодов создается восодящий поток электролита, под1шмаюи1ийся до границы раздела электролит-газовая среда. Создаваемый га.зожидкостным потоком гидродинамический напор достаточен для вытеснения части электролита через щелевидные каналы в соседнее межполюсное пространство. В результате между соседними электролитическими ячейками происходит обмен расплавом, что обеспечивает выравнивание состава электролита во всем объеме электролизера. Такая циркуляция исключает обеднение электролита и создает условия для нормальной работы каждой электролитической ячейки. Обеспечение необходимого состава электролита в каждом межполюсном пространстве позволяет получить высокие выходь по току и стабильный технологический режим во всем биполярном электролизере, исключить разрушение электродов, стабилизировать температурный режим. Формула изобретения 1.Биполярный электролизер для получения легких металлов из расплавлен;ных сред, содержащий электролитические ячейки с введенными в них через пере: крытиё вертикальными электродами-биполями с каналами и концевые однополярные электроды, отлич ающийс я тем, что, с целью стабилизации технологического режима, повышения выхода по току, каналы в биполях выполнены сквозными, шелевидными, соединяющими соседние электролитические ячейки и расположены на одном уровне и равном расстоянии друг от друга. 2.Биполярный электролизер по п. 1, отличающийся тем, что отношение ширины каналов к их высоте составляет 0,1-0,4, а общая площадь сечения каналов равна 1-10% площади рабочей поверхности биполя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 527487, кл. С 25 С 3/04, 1975. 2.Патент Великобритании № 687758, кл. 41, 1951.