Электролизер для получения кальция Советский патент 1980 года по МПК C25C3/02 

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для получения кальция. . Известен электролизер для получения кальция способом катода касания состоящий из ванны-анода, штанги-катода, подвижной траверсы и подъёмного устройства i. Указанный электролизер имеет ряд существенных недостатков: низкую производительность и низкий выход метал ла по току. Небо 1ьшой выход готового продукта обусловливается также значительными затратами времени на обслуживание и ремонт электролизера. Все это, в конечном итоге, приводит к высокой себестоимости получаемого металла. Известен также электролизер для п лучения кальция с жидким .катодом, который состоит из футерованного кор пуса, ванны-катода, укрытия, анодного устройства и газоходов. Анодное устройство состоит из неподвижной ра мы, подъемного механизма и траверсы . закрепленными на нем графитовыми бло каг/ш-анодами в анододержателях 2. Электролизер работает следующим образом. На дно ванны заливают расплавленный металл, образующий жидкий катод, затем заливают расплав соли кгшьция, образующий электролит. Кальций по мере течения электрохимического процесса из электролита переходит в сплав, постепенно насыщая его. При этом уровень сплава поднимается, а следовательно, меняется межполюсное расстояние (между катодом и анодом), что нежелательно. Для сохранения заданного межполюсного расстояния анодный блок при помощи механизма подъема перемещают вверх. Периодически сплав, насыщенный кгшьцием, откачивают в вакуум-ковщ и отправляют на дистилляцию (для отгонки металлического кальция).После дистилляции сплав (обедненный по кальцию) повторно возвращают в электролизер. В электролизер периодически добавляют щихту в виде сыпучего продукта. Электролизер указанного типа также имеет ряд существенных недостатков. Стенки ванны во время эксплуатации прогибаются внутрь,испытывают большие напряжения растяжения и сравнительно быстро разрушаются.Этому способствует интенсивная коррозия стенок йанны на

i-paHHue раздела фаз:жидкий электролитгазовая среда, содержащая хлор. Кроме того, аноды электролизера выполнены в виде графитовых блоков, жестко закрепленных в анододержателе. Пр .выходе из строя одного из блоков (в процессе эксплуатации блоки изнашиваются неравномерно, могут быть также механические повреждения при обслживании электролизера) требуется остановка на длительное время для ремонта электролизера с подъемом подвижной траверсы.

К числу недостатков указанного электролизера относится также размещение винтовых подъемников по торцам траверсы и размещение привода подъемного механизма на одном из торцов. В этом случае для передачи движения на противоположный от привода винтовой подъемник требуется вал, проходящий по всей длине электролизера. Длина электролизера может быть до 4-5 м. Это усложняет конструкцию механизма подъема, делает ее менее надежной в эксплуатации (возможно заклинивание подшипников вала, так как они эксплуатируются в условиях повышенных температур, а атмосфера в месте расположения подшипников содержит хлор). Расположение вала в зоне обслуживания электролизера для безопасных условий эксплуатации требует установки защитных ограждений.

Одним из основных недостатков электролизера является размещение газоходов в нижней части укрытия. При загрузке ванны порошкообразной шихтой отходящие анодные газы захватывают пыль и уносят ее в газоходы, так как последние располагаются близко к зеркалу расплава, в непосредственной близости от зоны загрузки. Вследствие этого электролизер требует периодической остановки для очистки газоходов.

Все перечисленные недостатки снижают выход готового продукта из элекролизера.

Целью изобретения является увеличение выхода готового продукта путем увеличения межремонтной кампании электролизера.

Цель достигается тем,что в электр . лизере для получения кальция стенки ванны-катода в горизонтальном сечении выполнены -в форме дуги,а верХ няя часть ванны снабжена рубашкой охлаждения.

Подъемный механизм расположен посредине неподвижной рамы, а аноды выполнены съе лными, причем замену их можно производить во время работы электролизера. Кроме того, газоходы расположены в верхней части укрытия

На фиг. 1 изображен предлагаемый электролизер для получения кальция, разрез; на фиг. 2 - то же, сечение А-А на фиг. 1.

Электролизер для получения кальция представляет собой чугунную ванну-катод 1. Для предотвращения разрушения от прогиба стенки ванны в горизонтальном сечении выполнены в форме дуги выпуклостью наружу, в верней части ванны 1 имеется охлаждающее устройство 2 для охлаждения верхней части стенок ванны.

В дне ванны 1 вдоль ее торцовых стенок выполнены канавки 3 для сбора и удаления шлама из электролизера. В дно ванны с наружной стороны вплавлены токоподводящие стальные штанги 4. Ванна снаружи имеет теплоизоляцию 5, заключенную в металлический корпус 6.

Над ванной устанавливается неподвижная рама 7 с укрытием 8 и газоходами 9. Анодом 10 служат графитовые блоки с вплавленными в них анододержателями 11, закрепленными на траверсе 12. Подъемный механизм 13 установлен посредине неподвижнойрамы 7.

Электролизер работает следующим образом.

После монтажа электролизер прогревают до рабочей температуры 500бОО С и сушат в течение 24-30 ч. Затем в ванну 1 зашивают расплавленную медь, электролит, например СаСвд и включают электрический ток. Для предохранения верхней части ванны 1 от коррозии ее охлаждают с помощью воздуха, пропускаемого через охлаждающее устройство 2, в результате чего на внутренней стороне стенок ванны 1 наращивается гараниссажный слой (слой соли электролита).

В процессе электролиза на жидком катоде вьщеляется кальций, а на аноде 10 - анодный газ. По мере увеличения концентрации кальция в расплаве последний увеличивается в объеме и его уровень в .ванне поднимается; с помощью подъемного механизма 13 поднимаются аноды 10, сохраняя постоянным межполюсное расстояние - зазор между нижними торцами анодов 10 и медно-кальциевым расплавом (жидким катодом). По мере увеличения уровня жидкого катода готовый продукт (медно-кальциевый сплав) откачивают со дна электролизера вакуным ковшом, после чего в электролизер периодически добавляют шихту в виде сыпучего материала.

Для замены вышедшего из строя анода 10 открывают укрытие 8, отсоединяют анододержатель 11 с анодом 10 о траверсы 12 и удаляют его из ванны 1 Установку нового анода 10 производят в обратной последовательности. Применение ванны-катода, стенки которой выполнены в виде дуг выпуклостью наружу, вместо ранее применяемых ванн с плоскими стенками, обеспечивает большие жесткость и устойчивость против механического разрушения, чго увеличивает межремонтный срок и, в конечном итоге, приводит к увеличению выхода готового продукта. Выполнение охлаждающего устройст ва в верхней части ванны позволяет получить гараниссажный слой на пове ности стенок на границе раздела фаз и выше зеркала расплава, что значительно снижает коррозионное разру шение стенок ванны. Снижение корро зионного разрушения стенок ванны по вышает межремонтный срок эксплуатации и тем самым увеличивает выход готового продукта. Размещение привода механизма под ема посредине неподвижной рамы упро щает конструкцию и повышает надежность и безопасность эксплуатации, так как ликвидирует необходимость использования длинных валов. Усовер шенствование анодного устройства, позволяет производить замену графитовых блоков-анодов без подъема траверсы при работе электролизера, исключает вынужденную остановку электролизера, что, в конечном счет увеличивает -выход второго продукта и снижает эксплуатационные расходы. . Размещение газоходов для отвода анодных газов в верхней части укрытия практически исключает захват . гшшевидных частиц шихты и унос их в газоходы. Сокращение вынужденных остановок электролизера для очистки газоходов также позволяет увеличить межремонтный срок, что приводит к увеличению выхода готового продукта и уменьшению -эксплуатационных расходов . Формула изобретения 1.Электролизер для получения кальция, включающий в себя футерованный корпус, ванну-катод, укрытие, газоходы и анодное устройство, содержащее неподвижную раму, подъемный механизм и траверсу с закрепленными В нем анодсдержателями и анодами, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода готового продукта путем увеличения межремонтной компании электролизера, стенки ванны в горизонтальном сечении выполнены в форме дуг, а верхняя часть ванны снабжена охлаждающим устройством, 2.Электролизер по п.1, отличающийся тем, что подъемный механизм расположен посредине неподвижной рамы, а аноды выполнены съемными. 3.Электролизер по пп. 1 и 2, о тличающийся тем, что газоходы расположены в верхней части укрытия . Источники информации; принятые во внимание при экспертизе 1.Доронин М.А. Кальций. М., Металлургия, 1962, с. 81-84. 2.Родякин В.В. Кальций и его соединения и сплавы. М., Металлургия, 1976, с. 92.