Электролизер для получения сплава в расплавах солей

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в конструкции электролизера, предназначенного для получения металлов, в частности сплава, в расплавах солей. Сущность: предложена конструкция электролизера с узлом загрузки катодного материала, в которой для начальной фиксации катодный материал удерживается на специальной катодной штанге при помощи опорной детали, выполненной из материала, входящего в состав получаемого сплава. По мере ведения процесса опорная деталь расходуется на получение сплава и катодная штанга освобождается для загрузки очередной порции катодного материала. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к металлургии и касается конструкции электролизера, предназначенного для получения металлов, в частности сплава, в расплавах солей.

Известен электролизер для рафинирования титана, который содержит ванну, анодную корзину, катод и токоподводы. Анодная корзина является неподвижной частью корпуса (1).

Недостаток этого электролизера заключается в том, что для получения рафинированного металла в нем можно использовать исходное сырье лишь в виде хорошо сыпучего материала. В противном случае загрузка его в анодную корзину из бункера невозможна.

Известен также электролизер для получения металла в расплавах солей, содержащий корпус, токоподводы и устройство для загрузки исходного материала, включающее опорную деталь.

Это устройство для загрузки включает катодную штангу, проходящую через шлюзовую камеру, к которой подвешена анодная корзина - опорная деталь (2).

Исходный материал сначала загружают в корзину вне электролизера и подают в рабочую зону через шлюзовую камеру.

Преимуществом конструкции данного электролизера перед первым является то, что в качестве исходного продукта в нем можно использовать не только хорошо сыпучий, но и не сыпучий материал (куски металла, отходы в виде прутков, стружки и др.). Это расширяет его технологические возможности.

Рассматриваемый электролизер наиболее близко конструктивно к предлагаемому и взят в качестве его прототипа.

Одним из существенных недостатков электролизера - прототипа является то, что после израсходования анодного материала корзину необходимо периодически извлекать из корпуса для заполнения новой порцией материала. Поскольку при проведении этих операций электролиз прерывается, средняя производительность электролизера падает.

Отключение тока электролиза приводит к изменению температурного режима процесса и ухудшению его технологических показателей, в частности, к снижению выхода по току. Для компенсации тепловых потерь в электролизере необходимо использовать специальный нагреватель, что усложняет его конструкцию, требует дополнительного оборудования и контрольно-измерительных приборов. Кроме того при этом усложняется обслуживание электролизера, связанное с дополнительными порциями включения - отключения тока, контроля параметров тока, температуры, времени и т.д.

Целью изобретения является повышение производительности электролизера и упрощение его использования.

Поставленная цель достигается тем, что в известном электролизере, содержащем корпус с указателем уровня электролита, токоподводы и устройство для загрузки исходного материала, включающее катодную штангу и опорную деталь, последняя расположена ниже указателя уровня электролита и выполнена из металла, входящего в состав получаемого сплава.

Другое отличие состоит в том, что опорная деталь выполнена в виде диска.

Кроме того соединение опорной детали с катодной штангой выполнено с помощью резьбы.

На фиг. 1 изображен общий вид электролизера, разрез; на фиг.2-4 - варианты конструктивного исполнения его узлов в увеличенном масштабе.

Электролизер содержит корпус 1 с указателем уровня электролита 2, катодный 3 и анодный 4 токоподводы и устройство для загрузки катодного металла 5, включающее катодную штангу 6, на нижнем конце которой укреплена опорная деталь 7.

По одному из вариантов исполнения опорная деталь 7, выполненная в виде диска, соединена с катодной штангой 6 так, что примыкает к нижнему торцу перфорированной обечайки 8, которая прикреплена к этой штанге верхней частью (фиг. 3). В других исполнениях (фиг.2, 4) опорная деталь 7, представляющая собой диск или чашечку. С помощью резьбы непосредственно соединенные с катодной штангой 6. Во всех случаях опорная деталь 7 выполнена из металла, входящего в состав получаемого сплава, и расположена в корпусе 1 ниже указателя уровня электролита 2.

Под опорной деталью 7 находится чаша 9 с получаемым сплавом, в который опущен конец катодного токоподвода 3. Емкость 10, куда входит переливная труба 11, вместе со стенкой корпуса 1 образуют кольцевую полость 12 для анодного материала.

Электролизер имеет шлюзовую камеру 13 с герметичным затвором 14 и бункер для анодного материала 15. Корпус 1 электролизера заключен в кожух с теплоизоляцией 16.

В зависимости от вида катодного материала 5 (пластины, прутки, проволока), в аппарате может быть использована ограничительная перфорированная обечайка 17, располагаемая коаксиально катодной штанге 6 и прикрепляемая к крышке 18 или корпусу 1.

Работает электролизер следующим образом.

Из бункера 15 в кольцевую полость 12 загружают анодный материал и в рабочую зону вместе с катодной штангой 6 опускают катодный металл 5 таким образом, чтобы он касался жидкого сплава, находящегося в чаше 9. Причем катодный металл 5 может быть сыпучим с широким интервалом размеров частиц (фиг. 3) в виде полос, пластин из листового материала (фиг.4) или в виде прутка (фиг.2).

В процессе электролиза компонент сплава, находящийся в полости 12 под анодным потенциалом, выделяется на металле 5, имеющем катодный потенциал, и образует с ним жидкий сплав, который стекает сначала в чашу 9, а затем в емкость 10. Из последней сплав периодически удаляют по трубе 11.

По мере ведения процесса опорная деталь 7 загрузочного устройства также расходуется на образование сплава. Таким образом катодная штанга 6, выполненная из практически нерастворимого в данных условиях материала, освобождается от опорной детали 7. После этого катодную штангу 6 перемещают вверх в шлюзовую камеру 13 и к ней прикрепляют новую опорную деталь 7 и катодный металл 5. Затем катодную штангу 6 через затвор 14 перемещают вниз в рабочую зону.

В течение всего этого времени электролиз не прерывается, поскольку часть катодного металла 5, оставшаяся в чаше после поднятия катодной штанги 6, по-прежнему находится под электрическим напряжением.

Катодную штангу 6 с новой порцией металла 5 перемещают вниз по мере расхода предыдущей порции.

Предлагаемый электролизер по сравнению с известным электролизером - прототипом обладает следующими преимуществами.

Конструктивные отличия его позволяют загружать исходный материал, не прерывая тока электролиза. Это значительно повышает среднюю производительность электролизера.

Непрерывному процессу электролиза соответствует постоянство его температуры, т. е. здесь исключены как "холодный" так и "горячий" режимы, отрицательно влияющие на выход по току.

Достоинством электролизера является также простота его обслуживания. Электролизер не нуждается в дополнительном оборудовании для поддержания рабочей температуры, поскольку конструктивные особенности его позволяют проводить процесс без прерывания тока электролиза.

По предварительным расчетам производительность данного электролизера увеличивается на 10-15%.

По электролизеру разработана рабочая документация.

Формула изобретения

1. ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СПЛАВА В РАСПЛАВАХ СОЛЕЙ, включающий корпус с указателем уровня электролита, токоподводы и устройство для загрузки исходного материала в виде катодной штанги, соединенной с опорной деталью, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и упрощения обслуживания, опорная деталь расположена ниже указателя уровня электролита и выполнена из металла, входящего в состав получаемого сплава.

2. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что опорная деталь выполнена в виде диска.

3. Электролизер по пп.1 и 2, отличающийся тем, что соединение опорной детали со штангой выполнено с помощью резьбы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4