Рафинировочный электролизер

 

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов, в частности к электролитическому получению магния и хлора в поточной технологической линии. Достигаемый результат при использовании изобретения: повышение степени очистки расплавов хлоридов от примесей, снижение трудозатрат и удельного расхода электроэнергии. Сущность изобретения заключается в том, что электрохимическая очистка расплава от примесей осуществляется в первых по потоку расплава электролитических отделениях при 0,5 - 0,75 номинального междуэлектродного расстояния и повышенной плотности тока на электродах, в электролиз хлорида магния - в последнем отделении при оптическом междуэлектродном расстоянии. 1 ил.

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов, в частности к электролитическому получению магния и хлора в поточной технологической линии.

Известен проточный бездиафрагменный электролизер для рафинирования электролита, у которого регламентировано соотношение рабочей высоты катода и исходного максимального междуэлектродного расстояния (А. С. СССР 383758. //Открытия, изобретения. 1973 г. N 24). Электролизер имеет повышенное междуэлектродное расстояние, что не обеспечивает интенсивного перемешивания газов с расплавом, твердыми взвесями. Степень очистки расплава от примесей в таком электролизере сравнительно невелика.

Из известных аналогов наиболее близким по совокупности признакам и назначению к предлагаемой конструкции электролизера является известный аппарат для подготовки хлормагниевых расплавов к электролизу (А. С. СССР 451893./ /Открытия, изобретения, 1974 г. N 44). Аппарат снабжен электродами для электролитической очистки и фильтрации расплава, которые выполнены в виде полых графитированных стаканов с устройствами для удаления расплава.

Однако полые аноды в условиях работы электрохимической очистки расплава имеют пониженный срок службы, что повышает удельный расход графита и трудозатраты по замене анодов. Напряжение на электролизере высокое, расстояние между электродами не регламентируется, ток по электродам распределяется равномерно. Полые электроды сложны в изготовлении.

Заявляемое техническое решение направлено на повышение степени очистки расплава хлоридов от примесей, снижение трудозатрат и снижение удельного расхода электроэнергии. Это достигается в рафинировочном электролизере, конструкция которого характеризуется совокупностью следующих существенных признаков: междуэлектродное расстояние в первых электролитических отделениях электролизера, потребляющих 65 80% электроэнергии постоянного тока, составляет 0,5 0,75 от номинального (заданного); в последнем электролитическом отделении расстояния между электродами равно номинальному.

В предлагаемом рафинировочном электролизере электрохимическая очистка расплава от примесей осуществляется в первых по потоку расплава электролитических отделениях при уменьшенном до 0,5 0,75 от номинального междуэлектродного расстояния, а электролиз хлорида магния и осаждение твердых взвесей в последнем отделении при номинальном расстоянии между электродами. Такая конструкция позволяет существенно интенсифицировать электролиз и хлорирование примесей в первых отделениях, т. к. возрастает концентрация хлора, хлористого водорода за счет уменьшения объема междуэлектродного пространства и повышения плотности тока на электродах. Ток в электролизере распределяется по электродам обратно пропорционально сопротивлению электролитических ячеек, т. е. величине междуэлектродного расстояния.

В последнем отделении с увеличением расстояния между электродами скорость газоочистного потока снижается, твердые взвеси осаждаются на подину электролизера, и расплав очищается от примесей.

Уменьшение междуэлектродного расстояния в первых отделениях позволяет увеличить количество электродов и снизить напряжение на электролизере, т. е. сократить удельный расход электроэнергии.

Экспериментально установлено, что в зависимости от содержания примесей в сырье на электрохимическую очистку расходуется 65 80% электроэнергии постоянного тока. Остальные 25 35% тока в последнем отделении идут на электролиз хлорида магния при оптимальном расстоянии между электродами.

Снижение содержания примесей в расплаве хлоридов на выходе из рафинировочного электролизера обеспечивает повышение выхода магния по току и удельного расхода электроэнергии на других электролизерах и в целом на поточной технологической линии на 0,5% Напряжение на рафинировочном электролизере по сравнению с прототипом на 0,4 Б ниже. Удельный расход электроэнергии снижается на 90 100 кВт·ч/т магния. На 0,5% возрастает объем производства магния и хлора на поточной технологической линии.

На фиг. показана конструкция предлагаемого рафинировочного электролизера. Электролизер имеет три электролитических отделения (7), две сборные ячейки (5), аноды (1, Катоды (2), разделительные перегородки (3) с передаточными каналами в них (4) и перекрытие (6). Электролитических отделений может быть два или четыре.

Электролизер работает следующим образом. Смесь расплава карналлита с оборотным электролитом поступает самотеком в первое отделение электролизера (на рис. показано стрелкой), где примеси частично электрохимически разлагаются, хлорируются, а остальная часть примесей с расплавом поступает в первую сборную ячейку (5). Электрохимическая очистка расплава завершается во втором электролитическом отделении (7). В первом и втором отделениях расстояние между электродами составляет 50 мм. Далее расплав поступает во вторую сборную ячейку (5) и через переточные каналы (4) в третье отделение. В этом электролитическом отделении расстояние между анодом и катодом равно 70 мм, скорость восходящих потоков расплава значительно ниже, чем в первых двух отделениях, и твердые взвеси высаживаются на подину электролизера. Осветленный расплав хлоридов по каналу перетекает в следующий электролизер.

Формула изобретения

Рафинированный электролизер с верхним вводом анодов, состоящий из электролитических отделений и сборных ячеек, расположенных перпендикулярно потоку расплава хлоридов, отличающийся тем, что в первых электролитических отделениях, потребляющих 65 80% электроэнергии постоянного тока, расстояние между электродами составляет 0,5 0,75 номинального, а в последнем отделении номинальное.

РИСУНКИ

Рисунок 1