Электролизер для получения магния и хлора с нижним вводом анодов


 


Владельцы патента RU 2405067:

Открытое акционерное общество "Российский научно-исследовательский и проектный институт титана и магния" (ОАО "РИТМ") (RU)

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролизеру для получения магния и хлора электролизом расплавленных солей. Электролизер с нижним вводом анодов содержит футерованный кожух, разделенный перегородками с циркуляционными окнами на сборную ячейку и рабочие отделения, в которых размещены аноды и катоды. Футеровка подины в электролизере выполнена на двух горизонтальных уровнях, причем уровень подины в сборной ячейке по всему ее сечению ниже подины в рабочих отделениях электролизера на 0,1-0,6 расстояния между нижними торцами катодов и подиной в рабочем отделении. Обеспечивается повышение выхода магния по току. 1 ил.

 

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

Наиболее близкий к заявляемому техническому решению по совокупности признаков является бездиафрагменный электролизер для получения магния - прототип (И.И.Иванов, М.В.Ляндлес, О.В.Прокофьев. Производство магния. - М.: Металлургия, 1979, с.159). Электролизер включает два рабочих отделения, в которых находятся аноды и катоды, одну сборную ячейку, расположенную между ними вдоль продольной оси электролизера.

Недостатком данного устройства являются значительные потери магния из-за того, что циркуляционные потоки электролита, выносимые из окон разделительных перегородок и проходящие через сборную ячейку к подине, с большой скоростью возвращаются в рабочие отделения, захватывая с собой мелкие капли магния, которые частично увлекаются в шлам или взаимодействуют с хлором, выделяющимся на аноде. Кроме того, придонные слои электролита перемещают частицы шлама из сборной ячейки в рабочие отделения, взмучивая их, что усиливает пассивацию катодов и приводит к снижению показателей работы электролизера. Чем выше скорость движения придонных слоев электролита, тем дальше от сборной ячейки формируется область накапливания шлама, что затрудняет процесс его удаления. При накоплении шлама на подине рабочих отделений образуются солевые настыли и появляются утечки тока через шлам, содержащий магний, что существенно снижает выход магния по току.

Задачей изобретения является создание благоприятных гидродинамических условий для сепарации магния в сборной ячейке, организации места накапливания основной массы шлама на подине сборной ячейки, с сокращением заноса шламовых частиц в рабочие отделения, улучшение условий качественного удаления шлама из электролизера, исключающего пассивацию катодов примесями, что отрицательно сказывается на выходе магния по току.

Технический результат направлен на повышение выхода магния по току, улучшение условий труда электролизников.

Данная задача решается тем, что предложен электролизер для получения магния и хлора с нижним вводом анодов, содержащий футерованный кожух, разделенный на сборную ячейку и рабочие отделения перегородками с верхними и нижними циркуляционными окнами, и аноды и катоды, размещенные в рабочих отделениях, а подины в рабочих отделениях и в сборной ячейке электролизера выполнены на двух горизонтальных уровнях, при этом уровень подины в сборной ячейке размещен ниже уровня подины в рабочих отделениях электролизера и составляет 0,1-0,6 расстояния между нижними торцами катодов и подиной в рабочем отделении.

Данная конструкция электролизера позволяет значительно скорректировать направление и скорость циркуляционного потока электролита в сборной ячейке, создав оптимальные условия для полной сепарации магния от него, организовать благоприятные гидродинамические условия для максимального накопления шлама на подине сборной ячейки, сократить взмучивание шламовых частиц в рабочих отделениях, снизить пассивацию катодов. Эти факторы позволяют обеспечить повышение выхода магния по току.

Сопоставительный анализ признаков заявляемого решения и признаков аналога и прототипа свидетельствует о соответствии решения критериям «новизна» и «существенные отличия».

Электролизер для получения магния и хлора изображен на чертеже. Электролизер содержит кожух 1, огнеупорную футеровку 2, разделительную перегородку 3 с верхними 4 и нижними 5 циркуляционными окнами, сборную ячейку 6 и рабочие отделения 7, в которых размещены аноды 8 и катоды 9. Подина электролизера 10 выполнена на двух горизонтальных уровнях.

Электролизер работает следующим образом.

В электролизер заливают расплав хлористых солей, подают электрический ток к электродам. При прохождении электрического тока на анодных поверхностях выделяется газообразный хлор, а на катодных - жидкий магний.

Пузырьки хлора и капли магния вместе с электролитом поднимаются вверх между рабочими поверхностями электродов. Хлор сепарируется от электролита в рабочем отделении, а электролит с магнием через верхние циркуляционные окна в разделительной перегородке выносится в сборную ячейку, где происходит отделение металла от основного циркулирующего потока электролита. Этот поток электролита через нижние циркуляционные окна возвращается в рабочее отделение электролизера.

По результатам крупно-лабораторных газогидродинамических испытаний на водной модели электролизера и исследований на опытно-промышленных электролизерах установлено, что применение подины электролизера на двух уровнях обеспечивает изменение вектора и величины скорости движения циркуляционного потока электролита в сборной ячейке по высоте нижних циркуляционных окон разделительной перегородки. Это способствует улучшению условий сепарации металла, увеличению оседающей на подину сборной ячейки шламовой массы, снижению скоростей входящих в рабочее пространство потоков электролита. Количество уносимых в рабочее отделение шламовых частиц значительно снижается, а область накапливания шлама существенно приближается к сборной ячейке. Это позволяет производить выборку шлама с минимальным его взмучиванием и при минимальной пассивации катодов.

Размещение нижнего уровня подины в сборной ячейке по отношению к верхнему уровню подины в рабочих отделениях менее 0,1 расстояния между нижними торцами катодов и подиной в рабочем отделении неэффективно, т.к. малый перепад уровней не оказывает существенного влияния на циркуляционные потоки.

При разности уровней подины в сборной ячейке и рабочих отделениях более 0,6 расстояния между нижними торцами катодов и подиной в рабочем отделении происходит сбой направленного в рабочее отделение циркуляционного потока с организацией замкнутых вихревых контуров, которые взмучивают шлам в сборной ячейке, способствуют его уносу вместе с мелкими каплями магния в рабочее отделение.

В обоих случаях наблюдается понижение выхода магния по току.

Предложенная конструкция электролизера, а конкретно - конструкция подины электролизера создает благоприятную гидродинамическую обстановку в сборной ячейке, улучшающую сепарацию магния и накапливание шлама на ее заглубленной подине, что положительно отражается на выходе магния по току.

Электролизер для получения магния и хлора с нижним вводом анодов, содержащий футерованный кожух, разделенный на сборную ячейку и рабочие отделения перегородками с верхними и нижними циркуляционными окнами, и аноды и катоды, размещенные в рабочих отделениях, отличающийся тем, что подины в рабочих отделениях и сборной ячейке электролизера выполнены на двух горизонтальных уровнях, при этом уровень подины в сборной ячейке размещен ниже уровня подины в рабочих отделениях электролизера и составляет 0,1-0,6 расстояния между нижними торцами катодов и подиной в рабочем отделении.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способу производства магния и хлора, получаемого из оксидно-хлоридного сырья, например серпентинита, брусита, магнезита, шламов магниевого производства.
Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к способу подготовки хлормагниевого сырья методом обезвоживания к процессу электролитического получения магния и хлора.

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к способу получения магния и хлора и технологической линии для его осуществления. .
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам подготовки хлормагниевого сырья к процессу электролитического получения металлического магния за счет расширения сырьевой базы и использования новых источников хлормагниевых соединений.
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к переработке возгонов, получаемых при прохождении хлорсодержащих газов через хлорные коммуникации и фильтры.
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к получению металлического магния электролизом расплавленных солей в электролизерах. .
Изобретение относится к области металлургии и химической технологии неорганических веществ. .
Изобретение относится к производству цветных металлов, в частности к производству магния электролизом расплавленных солей в поточной линии. .

Изобретение относится к области металлографических исследований цветных металлов и может быть использовано при экспрессном металлографическом анализе магния в солевых смесях.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству магния и хлора электролизом расплавленных солей

Изобретение относится к способу получения магния и диоксида углерода из оксидно-фторидных расплавов
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам подготовки и очистки хлормагниевого сырья - хлорида магния для электролитического получения магния
Изобретение относится к способу получения карналлита из хлормагниевых растворов

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к устройствам для получения магния электролизом расплавленных солей

Изобретение относится к тепловому регулированию электролизеров для получения магния и хлора

Изобретение относится к цветной металлургии. Печь кипящего слоя для обезвоживания хлормагниевого сырья включает корпус 1 печи в виде шахты с патрубком 3 для подачи хлормагниевого сырья и патрубком 4 для вывода готового продукта, стальные компенсаторы со слоем огнеупорной футеровки, установленные с двух сторон в шахте печи под углом к корпусу с образованием пространства между компенсатором и корпусом 1, перегородки 8, разделяющие шахту на камеры 9, 10, 11, газораспределительную решетку в виде подины с отверстиями, закрытыми уголками 15, разделенными горизонтальной перегородкой на верхнюю и нижнюю части, коллектор 19 для подвода холодного воздуха в уголки 15 и коллектор 20 для отвода нагретого воздуха из уголков 15, трубопроводы, соединяющие уголки 15 с коллекторами, топки 23 и камеры 24 для топочных газов. Коллектор 19 и коллектор 20 размещены в пространстве между корпусом 1 и компенсаторами по всей длине печи. В компенсаторах и в слое огнеупорной футеровки выполнены отверстия, в которых размещены трубопроводы, соединяющие уголки 15 с коллекторами 19 и 20. Изобретение позволяет повысить производительность печи. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к цветной металлургии. Устройство включает емкость в виде футерованного кожуха, разделенную перегородками на камеру плавления карналлита, камеру хлорирования расплава, выполненные с возможностью обогрева графитированными электродами, и камеру отстоя расплава, фурмы для подачи хлорсодержащего газа, летки для слива расплава. Камера хлорирования расплава выполнена с возможностью обогрева четырьмя электродами, размещенными парами со смещением в сторону боковых стенок. Расстояние L между стенкой камеры хлорирования и парой электродов равно 600-700 мм. Отношение расстояния L1 между осями двух электродов к расстоянию L2 между осями двух пар электродов равно 1:(2-3). Отношение общей площади электродов S1 к общей площади S2 камеры хлорирования равно 1:(25-50), а соотношение высоты h заглубления электродов в расплав к высоте Н электродов равно 1:(3-6). Обеспечивается увеличение скорости прогрева камеры хлорирования и снижается время пребывания расплава в ней, а также повышается степень очистки карналлита от примесей. 3 ил., 1 пр.

Изобретение относится к цветной металлургии. Электролизер для получения магния и хлора включает продольные и торцевые вертикальные стенки, образующие ванну, футерованную огнеупорным материалом и разделенную перегородкой на сборную ячейку и электролитическое отделение. В перегородке выполнен переточный V-образный канал с выступом. В электролитическом отделении размещены чередующиеся между собой аноды и катоды с экраном и со штангами в продольной стенке ванны. Верхняя часть продольной стенки ванны выполнена переменного сечения в виде выступов с увеличением ее ширины сверху вниз в сторону катодных штанг. На верхнем выступе установлено перекрытие с патрубком для отвода газов, а нижний выступ выполнен наклонным. На торце катода сверху со стороны перегородки выполнен срез Z-образной формы, на торце катода снизу - срез с наклоном в сторону электролитического отделения. Выступ V-образного переточного канала перегородки размещен напротив среза Z-образной формы катода. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к производству металлического магния электролизом расплавленных солей. Электролизер для получения магния и хлора содержит ванну с продольными и торцевыми стенками, футерованную изнутри огнеупорным материалом, перегородку, разделяющую ванну на сборную ячейку и на одно или несколько электролитических отделений. В электролитическом отделении размещены катоды и аноды, скрепленные в анодные блоки. Под токоподводом к анодным блокам с двух сторон жестко прикреплены вертикальной стороной угловые профили. К горизонтальной стороне углового профиля снизу жестко прикреплена арматура и установлена огнеупорная балка. Ширина верхней стенки огнеупорной балки равна горизонтальной стороне углового профиля. Укрытие сборной ячейки выполнено по всей ее длине в виде двух Г-образных профилей, жестко скрепленных металлической стяжкой, под которой размещен огнеупорный материал, высота которого равна высоте вертикальной стороны профиля. Горизонтальная сторона Г-образных профилей укрытия установлена с одной стороны на продольной стенке сборной ячейки, а с другой стороны - на перегородке. Укрытие сборной ячейки может быть разделено на три части. Обеспечивается снижение попадания воздуха в электролизер и снижение образования шлама. 7 з.п. ф-лы, 7 ил.
Наверх