Электролизер для получения магния и хлора

 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к устройствам для получения магния электролизом расплавленных солей. Техническим результатом является повышение срока службы перегородки, сборной ячейки и тем самым всего электролизера в целом и увеличение эффективности работы системы отвода газов из сборной ячейки. В электролизере для получения магния и хлора, содержащем электролитическое отделение, в котором размещены чередующиеся между собой аноды и катоды, сборную ячейку, отделенную от электролитического отделения разделительной перегородкой с переточным каналом V-образной формы с выступом, расположенным ниже входного отверстия канала, новым является то, что перегородка выполнена с выемкой, размещенной в верхней части переточного канала со стороны электролитического отделения, и каналом для отвода газа, размещенным в верхней ее части по всей длине, имеющим отверстия со стороны сборной ячейки, а в нижней части перегородки по всей ее длине выполнены, по крайней мере, три и более выгнутых от подины арочных канала. 2 ил.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к устройствам для получения магния электролизом расплавленных солей.

Известен бездиафрагменный электролизер для получения магния (Авт. свид. СССР 393356, опубл. БИ 33, 1973 г.), включающий чередующиеся катоды и аноды, установленные в один ряд в электролитическом отделении, а сборная ячейка и площадка для обслуживания электролизера расположены у борта ванны со стороны, противоположной размещению ошиновки.

Недостатком данного устройства является то, что разделение магния и хлора в электролитической ячейке происходит естественным путем за счет газообразного состояния хлора, причем значительная часть хлора вместе с электролитом и магнием выносится в сборную ячейку, что приводит к обратной реакции между хлором и магнием, а также вызывает высокие потери хлора и дополнительные затраты на газоочистку.

Известен бездиафрагменный электролизер для получения магния и хлора (а. с. ссср 602614, опубл. БИ 14, 15.04.78 г.), включающий одно и более электролитическое отделение, закрытое сверху перекрытием, в котором размещены аноды, в электролитическом отделении сбоку через футеровку установлены катоды, одну и более ячейку для сбора магния, отделенную от электролитического отделения одной и более перегородкой. В перекрытии над перегородкой выполнен газосборник зондового типа с газоотводящими трубками, соединенными с системой сантехнического отсоса. Газосборник размещен в отдельной бетонной части перекрытия и наклонен к горизонтальной оси ванны под углом 10-20^o.

Недостатками такого устройства являются неудобство монтажа перекрытия, газосборника и перегородки, что приводит к уменьшению срока службы этого соединения, к снижению срока службы перегородки и всего электролизера в процессе эксплуатации электролизера.

Известен бездиафрагменный электролизер для получения магния, взятый в качестве прототипа (АС СССР 583204. опубл. БИ 45, 1977 г.), включающий электролические и сборные отделения, разделенные между собой разделительной перегородкой с каналами V-образной формы, причем перегородка выполнена с выступом, расположенным ниже входного отверстия каналов, обращенным к электролитическому отделению и перекрывающим зазор между анодами и перегородкой. Каналы V-образной формы имеют сечение, уменьшающееся в направлении к сборной ячейке. Потери хлора с газами сантехнического отсоса составили 15-20 кг/т магния, кроме того, улучшаются условия разделения магния и хлора в электролитических отделениях.

Недостатками данного устройства являются значительные потери хлора из-за того, что газожидкостная смесь, проходя через V-образный переточный канал разделительной перегородки, на высоких скоростях выносит в сборную ячейку хлор, который при выборке металла выносится в атмосферу цеха, вызывая загазованность воздуха в цехе. Кроме того, хлор взаимодействует с магнием в сборной ячейке, вызывая обратный процесс получения хлорида магния, что приводит к загрязнению товарного магния. Конструкция V-образного канала предусматривает использование стандартных огнеупорных изделий, что влечет за собой их обработку, которая снижает стойкость огнеупоров в расплаве, сокращая срок службы электролизера.

Задачами изобретения являются значительное снижение потерь хлора за счет снижения скорости движения газожидкостной смеси из электролитического отделения в сборную ячейку через переточный канал разделительной перегородки, что позволяет отделить от газожидкостной смеси хлор и возвратить его в систему газоотвода электролитического отделения.

Технический результат заключается в повышение срока службы перегородки, сборной ячейки и тем самым всего электролизера в целом и увеличение эффективности работы системы отвода газов из сборной ячейки.

Данная задача решается тем, что в электролизере для получения магния и хлора, содержащем футерованную огнеупорным материалом ванну, в которой размещены электролитическое отделение с установленными в нем чередующиеся между собой анодами и катодами, и сборная ячейка, отделенные разделительной перегородкой с переточным каналом V-образной формы и выступом, расположенным ниже входного отверстия канала, новым является то, что перегородка выполнена с выемкой, размещенной в верхней части переточного канала со стороны электролитического отделения, и каналом для отвода газа, размещенным в верхней ее части по всей длине, имеющим отверстия со стороны сборной ячейки, а в нижней части перегородки по всей ее длине выполнены, по крайней мере, три и более выгнутых от подины арочных канала.

Выполнение переточного канала со стороны электролитического отделения с выемкой позволяет снизить скорость движения газожидкостной смеси, в результате чего хлор отделяется от расплава и направляется в систему газоотвода электролитического отделения. Таким образом, снижается выход хлора в сборную ячейку, уменьшаются потери хлора до 5 кг на тонну магния.

Размещение системы отвода газов из сборной ячейки в верхней части разделительной перегородки позволяет значительно повысить срок службы перегородки и снизить выделения газов в атмосферу цеха, так как выходящий из переточного канала совместно с газорасплавной смесью хлор, отделяясь от расплава, движется вдоль стенки перегородки и сразу всасывается в систему отвода газов через отверстия в перегородке, а не распространяется по всему объему сборной ячейки.

Выполнение в нижней части разделительной перегородки трех и более арочных каналов позволяет улучшить распределение электролита, поступающего из сборной ячейки в электролитическую, и тем самым повысить срок службы перегородки.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном электролизере, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

На фиг.1 и 2 показан электролизер для получения магния и хлора.

Электролизер состоит из футерованной ванны 1, электролитического отделения 2, катодов 3, анодов 4, сборной ячейки 5, перекрытия 6, разделительной перегородки 7, переточного канала V-образной формы 8 с выемкой 9, выступа 10, канала для отвода газов 11 с отверстиями со стороны сборной ячейки 12, арочных каналов 13.

Монтаж электролизера производят следующим образом. В ванну 1 устанавливают перекрытие 6, отлитое вместе с верхней частью разделительной перегородки 7. В перекрытии 6 закрепляют аноды 4. Сбоку в футеровке устанавливают катоды 3. В огнеупорной перегородке 7 устанавливают по всей длине опалубки из дерева в виде канала 11 с отверстиями 12 в сторону сборной ячейки и заливают бетоном. Далее изготавливают переточный V-образный канал 8. Для этого перегородку выше входного отверстия переточного канала отливают из огнеупорного материала с выемкой 9 и устанавливают соединением типа шип-паз к верхней части перегородки. Устанавливают выступ 10 и изготавливают нижнюю часть перегородки из трех и более арочных каналов 13.

Электролизер работает следующим образом.

Сырье - безводный карналлит или хлорид магния - в виде расплава заливают в сборную ячейку 5. По арочным каналам 13 разделительной перегородки 7 расплав поступает в электролитическое отделение 2 ванны 1. Под воздействием постоянного электрического тока, подаваемого на катоды 3 и аноды 4, хлорид магния разлагают на магний и хлор. Хлор выводят через систему отвода газов в электролитическом отделении потребителю. Поток электролита с магнием и хлором, не уловленным в электролитическом отделении, поступает в V-образный переточный канал 8, предварительно ударяясь о выемку, замедляет движение, и хлор-газ отделяется от расплавленной смеси и направляется в систему отвода газа из электролитического отделения, а расплавленный магний вместе с электролитом поступает в сборную ячейку 5. Хлор из сборной ячейки отводят через отверстия 12 в сборной ячейке и по каналу 11, размещенному в верхней внутренней части перегородки 7, выводят из сборной ячейки. Магний извлекают из сборной ячейки с помощью вакуум-ковша и направляют потребителю.

Формула изобретения

Электролизер для получения магния и хлора, включающий футерованную огнеупорным материалом ванну, в которой размещены электролитическое отделение с установленными в нем чередующимися между собой анодами и катодами и сборная ячейка, отделенные разделительной перегородкой с переточным каналом V-образной формы и выступом, расположенным ниже входного отверстия канала, отличающийся тем, что перегородка выполнена с выемкой, размещенной в верхней части переточного канала со стороны электролитического отделения, и каналом для отвода газа, размещенным в верхней ее части по всей длине, имеющим отверстия со стороны сборной ячейки, а в нижней части перегородки по всей ее длине выполнены, по крайней мере, три и более выгнутых от подины арочных канала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2