Способ получения магния и хлора электролизом расплавленных солей

 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам получения магния и хлора электролизом расплавленных солей. Изобретение направлено на уменьшение образования шлама в сборной и электролитической ячейках, что позволит снизить пассивацию катода и тем самым повысить его срок службы. Подача сырья через переточный канал из камеры в сборную ячейку электролизера позволит герметизировать сборную ячейку, тем самым уменьшить время соприкосновения магния с воздухом и повысить качество магния-сырца. Технический результат заключается в повышении срока службы электролизера и повышении выхода магния по току на 1,5-2%. Способ включает загрузку сырья в камеру, встроенную в электролизер, подачу сырья из камеры в электролизер по переточному каналу, проведение процесса электролиза с получением магния и хлора и удаление шлама. Загрузку сырья в камеру осуществляют при закрытом канале между камерой и сборной ячейкой электролизера, сырье выдерживают, открывают канал и сливают расплавленное сырье до выравнивая уровней в камере и сборной ячейке и сборной ячейке, закрывают канал, удаляют шлам из камеры и вновь загружают сырье. Время выдерживания сырья в камере составляет 15-20 мин. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам получения магния и хлора электролизом расплавленных солей.

Известен способ получения магния и хлора электролизом расплавленных солей (О.А.Лебедев. Производство магния электролизом. - М.: Металлургия, 1988, стр. 203-235), включающий заливку расплавленного сырья из ковшей в сборную ячейку, меняя место заливки по длине ячейки от смены к смене. После загрузки электролит циркулирует из сборной ячейки в электролитическую, хлорид магния подвергают разложению с помощью постоянного тока, пропускаемого между анодом и катодом, на магний и хлор. Магний вновь поступает в сборную ячейку, откуда его извлекают вакуум-ковшом, а хлор через систему отсоса направляют потребителю. Согласно материальным балансам за сутки в электролизер поступает от 15 до 40 кг оксидов кремния, алюминия, железа. Большие разовые загрузки приводят к тому, что оксиды, не успев прохлорироваться, оседают на подину, а взмучивание уже имеющегося шлама - к слипанию его с частичками оксидов, поступающих с сырьем или образующихся в электролите, что увеличивает скорость оседания оксидов на подину. При такой загрузке сырья происходит зашламление электролизера. Шлам приходится удалять вручную специальными черпаками ежедневно или раз в 2-3 дня. При ручном извлечении шлама затруднена герметизация электролизера, взмучивание шлама ведет к пассивации катодов и снижению их срока службы.

Известен способ получения магния и хлора электролизом расплавленных солей (авт. свид. СССР 151031, опубл. 1962 г., БИ 20) по количеству общих признаков, принятый за ближайший аналог-прототип. Способ включает подачу твердого недообезвоженного карналлита в камеру, встроенную в электролизер. Твердый карналлит в первой секции камеры плавят за счет тепла, выделяемого от электролита ванны в камеру через ее стенки, и подают в следующие секции камеры, где он дообезвоживается и стекает сверху по желобу-каналу на поверхность электролита. Далее сырье подвергают электролизу с разложением на магний и хлор. Изменение движения расплавленного сырья в секциях по вертикали увеличивает время пребывания расплава в камере и улучшает условия для осаждения твердых взвесей.

Однако полностью очистить расплав от примесей не удается, т.к. расплавленное сырье в камере непрерывно циркулирует из секции в секцию, а часть примесей потоком расплава выносится в электролитическую ячейку. Кроме того, загрузка твердого сырья непосредственно в первую секцию камеры не позволяет полностью расплавить сырье, и количество твердых взвесей потоком выносится в электролитическую ячейку, где шлам оседает. Это приводит к дополнительным операциям удаления шлама из электролизера, что значительно снижает производительность процесса электролиза, срок службы катодов и тем самым выход магния по току.

Задача изобретения направлена на уменьшение образования шлама в сборной и электролитической ячейках, что позволит снизить пассивацию катода и тем самым повысить его срок службы. Подача сырья через переточный канал из камеры в сборную ячейку электролизера позволит герметизировать сборную ячейку, тем самым уменьшить время соприкосновения магния с воздухом и повысить качество магния-сырца.

Технический результат заключается в повышении срока службы электролизера и повышении выхода магния по току на 1,5-2%.

Для решения поставленной задачи предложен способ получения магния и хлора электролизом расплавленных солей, включающий загрузку сырья в камеру, встроенную в электролизер, подачу сырья из камеры в электролизер по каналу, проведение процесса электролиза с получением магния и хлора и удаление шлама, новым является то, что загрузку сырья в камеру осуществляют при закрытом канале между камерой и сборной ячейкой электролизера, сырье выдерживают, вскрывают канал и сливают расплавленное сырье до выравнивания уровней в камере и сборной ячейке, закрывают канал, удаляют шлам из камеры и вновь загружают сырье.

Кроме того, сырье выдерживают в камере 15-20 минут.

Периодическая предварительная загрузка расплавленного сырья в камеру при закрытом канале и выдержка его позволяют уменьшить попадание шлама с сырьем на процесс электролиза и тем самым уменьшить пассивацию катода, что приводит к повышению его срока службы.

Перелив расплавленного сырья из камеры в сборную ячейку по каналу до выравнивания уровня в камере и сборной ячейке позволяет герметизировать сборную ячейку и тем самым исключить окисление сырья и магния в сборной ячейке, что приводит к улучшению качества магния сырца.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного устройства, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналоги, характеризующиеся признаками, тождественными всем существенным признакам способа для получения магния и хлора. Определение из перечня выявленных аналога-прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, предложенный способ соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявить признаки, совпадающие с отличительными от выбранного прототипа признаками изобретения. Результаты поиска показали, что заявленный способ не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники. Изобретение основано на новой совокупности действий способа получения магния и хлора электролизом расплавленных солей. Следовательно, заявленный способ соответствует условию "изобретательский уровень".

Пример осуществления способа В камеру питания, размещенную в футеровке электролизера перпендикулярно сборной ячейке и соединенной со сборной ячейкой с помощью переточного канала (при заливке карналлита канал перекрыт) заливают с помощью вакуум-ковша карналлит состава: хлорид магния - не менее 18%, хлорид натрия 16-20 мас.%, хлорид кальция - до 2% и хлорид калия - остальное при температуре 700^oС в количестве, превышающем уровень расплавленного электролита в сборной ячейке. Разовая загрузка сырья составляет по 2 тонны через 8 часов, всего суточный расход расплавленного карналлита 6 тонн. Выдерживают загруженное в камеру сырье 15-20 минут до осаждения твердых примесей на подину камеры, затем открывают переточный канал между камерой и сборной ячейкой и самотеком переливают расплавленное сырье в сборную ячейку. Перелив осуществляют до выравнивания уровня электролита в сборной ячейке и камере. Канал камеры вновь закрывают, камеру очищают от твердых взвесей и вновь загружают сырье для последующей подачи в сборную ячейку. Из сборной ячейки сырье через переточные каналы перегородки поступает в электролитические отделения, где под воздействием постоянного тока силой тока 90,7 кА разлагается на магний и хлор. Магний выносится вновь в сборную ячейку, откуда его с помощью вакуум-ковша извлекают 2-3 раза в сутки и направляют потребителю. Извлечение магния из сырья составляет 93,35%, потери магния 4,84%.

Таким образом, данное изобретение позволяет снизить пассивацию катодов, уменьшив количественное содержание шлама в электролизере, повысить срок службы как катода, так и электролизера, повысить выход магния по току на 1,5-2,0%, за счет лучшей герметизации сборной ячейки электролизера уменьшить контакт магния с воздухом и тем самым улучшить качество получаемого магния-сырца.

Формула изобретения

1. Способ получения магния и хлора электролизом расплавленных солей, включающий загрузку сырья в камеру, встроенную в электролизер, подачу сырья из камеры в электролизер, проведение процесса электролиза с получением магния и хлора и удаление шлама, отличающийся тем, что загрузку сырья в камеру осуществляют при закрытом канале между камерой и сборной ячейкой электролизера, сырье выдерживают, открывают канал и сливают расплавленное сырье до выравнивания уровней в камере и сборной ячейке, закрывают канал, удаляют шлам из камеры и вновь загружают сырье.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сырье выдерживают в камере 15-20 мин.