ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИЯ С НИЖНИМ ВВОДОМ АНОДОВ Советский патент 1996 года по МПК C25C3/04 

Изобретение относится к цветной металлургии, конкретно, к получению магния электролизом из расплавленных солей.

Известны электролизеры с нижним вводом анодов, включающие металлический кожух, футеровку, введенные сбоку катоды и заложенные в подине чугунные контактные головки анодов. Ток к анодам подводится со стороны продольных стенок электролизера [1]
Одним из недостатков этих электролизеров является разрушение чугунного анодного токоподвода вследствие анодного растворения железа, переход железа в электролит, пассивация катода и снижение выхода по току. Растворение железа идет тем быстрее, чем больше легкоплавкость электролита, например, при питании электролизера хлористым магнием.

Экономические исследования показали, что эффективность электролизного передела производства магния растет при повышении рабочей плотности тока по сравнению с применяемой в настоящее время, но повышение плотности тока требует отвода избыточного тепла.

В известном техническом решении, выбранном в качестве прототипа, с целью увеличения срока службы электролизера, между контактными головками выполнены выведенные через кожух и открытые с торцов каналы, причем торцы их расположены один выше другого. Каналы предназначены для создания естественной тяги воздуха, что позволяет снизить температуру в зоне анодных головок на 25-50^oC [2]
Основные недостатки этого известного электролизера следующие: недостаточное снижение температуры в зоне анодных головок при работе на хлористом магнии и несущественная интенсификация электролизера. Существующие электролизеры без охлаждения имеют температуру в зоне анодного токоподвода 630-760^oС, а для успешного ведения процесса электролиза хлористого магния температура в зоне анодного токоподвода должна быть в пределах 480-520^oС, т.е. разница должна составить 110-190^oС; каналы практически применимы только для создания естественной тяги, они разобщены, с их помощью трудно осуществить принудительное охлаждение, т.к. это требует дополнительных коллекторов; загромождается подход к электролизеру со стороны токоподвоодов, обслуживание токоподводов усложняется, особенно в том случае, если катоды и аноды введены через дополнительные стенки электролизера; затруднена теплопередача от чугуна к воздуху, т.к. между чугуном и стенкой канала имеется дополнительное тепловое сопротивление; невозможно осуществить регулирование отбора тепла, процесс охлаждения неуправляем.

Целью настоящего изобретения является обеспечение автоматического регулирования количества отводимого тепла.

Указанная цель достигается тем, что в электролизере с вмонтированными в подину чугунными анодными контактными головками, согласно изобретению, между нижними гранями контактных головок и днищем кожуха имеются сообщающиеся полости, соединенные с коллекторами для теплоносителя.

Полости могут сообщаться между собой последовательно или параллельно, а коллекторы для теплоносителя могут быть расположены со стороны стенок и под днищем кожуха электролизера. Полости могут быть образованы элементами анодных головок, футеровкой и днищем, или элементами анодных головок и днищем, или только элементами анодных головок. Параллельное соединение полостей предпочтительней при газообразном теплоносителе, последовательное при водовоздушном.

На фиг.1 изображен продольный разрез предлагаемого электролизера при последовательном соединении полостей; на фиг. 2 поперечный разрез того же электролизера; на фиг. 3 поперечный разрез электролизера с параллельным подключением полостей и расположением коллекторов для теплоносителя под днищем кожуха; на фиг.4 схема последовательного соединения; на фиг.5 схема параллельного соединения полостей. Стрелками показано направление движения теплоносителя.

Электролизер состоит из кожуха 1, футеровки 2, вмонтированных в подину анодов 3 с чугунной контактной головкой 4, катодов 5. Между контактными головками и днищем кожуха 6 выполнены полости 7, соединенные с коллекторами 8 для теплоносителя. При параллельном соединении полостей в днище кожуха имеются входные 9 и выходные 10 отверстия, соединяющие полости с коллекторами 11.

На рисунках показаны простейшие формы полостей, но они могут иметь и более сложную форму за счет развития поверхностей чугунных контактных головок.

Электролизер работает следующим образом.

В процессе электролиза температура электролита, анодов и катодов равна 700^oС. Так как графит обладает значительной теплопроводностью и имеет большое поперечное сечение, то через него передается большое количество тепла к контактным головкам. По каналам в полости между чугуном и днищем кожуха подается теплоноситель, например, вентилятором вдувается воздух и уносит тепло, охлаждая чугунные заливки.

Подсчитано, что предложенное конструктивное выполнение охлаждения контактных анодных головок позволяет снизить температуру верхних граней токоподводов до 480-520^oС и отвести дополнительно 30-40 кВт, что соответствует интенсификации электролизера на 10-12% Кроме того, достижение указанных температур даст возможность применить в качестве сырья для электролизеров с нижним вводом анодов хлористый магний, т.е. расширить применение электролизера.

Предложенный электролизер позволяет осуществить автоматическое регулирование количества отводимого тепла и обеспечить решение общей проблемы бездиафрагменных электролизеров теплового регулирования. ЫЫЫ2 ЫЫЫ4

1. Электролизер для получения магния с нижним вводом анодов, содержащий футерованную ванну в кожухе, вмонтированные в подину чугунные анодные контактные головки, охлаждаемые теплоносителем, проходящим по коллектором, отличающийся тем, что, с целью обеспечения автоматического регулирования количества отводимого тепла, контактные головки установлены таким образом, что между их нижними гранями и днищем кожуха образованы сообщающиеся полости, которые соединены с коллекторами для теплоносителя.

2. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что полости соединены с коллекторами последовательно.

3. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что полости соединены с коллекторами параллельно.

4. Электролизер по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что коллекторы для теплоносителя расположены со стороны стенок и под днищем кожуха электролизера.

1. Электролизер для получения магния с нижним вводом анодов, содержащий футерованную ванну в кожухе, вмонтированные в подину чугунные анодные контактные головки, охлаждаемые теплоносителем, проходящим по коллекторам, отличающийся тем, что, с целью обеспечения автоматического регулирования количества отводимого тепла, контактные головки установлены таким образом, что между их нижними гранями и днищем кожуха образованы сообщающиеся полости, которые соединены с коллекторами для теплоносителя. 2. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что полости соединены с коллекторами последовательно. 3. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что полости соединены с коллекторами параллельно. 4. Электролизер по пп. 1 3, отличающийся тем, что коллекторы для теплоносителя расположены со стороны стенок и под днищем кожуха электролизера.