Биполярный электролизер для получения легких металлов
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6я) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 270575 {21) 2138050/22-02
Союз Советски х
Социалистических;, Республик ({ )594213 (53) М. Кл.
С 25 С .3/08
С 25 С 7/00 с присоединением заявки % (23) Приоритет таатдарат&аяяыя яаытат
Сааата атяяяетряа CCCP аа )(аяав яаааратаяяа а атярытяй
{43) Опубликовано 250278.Бюллетень № 7
{53) УДК бб9. 721. 372:
:бб9.713.72(088.8) (4б) Дата опубликования описания 02,02.78
О.A.Лебедев, К.д.Мужжавлев, В.Г.Гспиенкс, Н.A.Ôðàíãàñüåâ, изобретения
В.В.Башкатов, В.Д.Язев, В.A.Êoëåñíèêoâ, B.B.Вуколов и A.Ë.Íîâîæèëîâ, P)) 3аяантЕЛЬ ЛенингРаДский оРДена Ленина электРотехнический институт им. В.И.Ульянова(Ленина) (54) БИПОЛЯРНЫЙ ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЛЕГКИХ
МЕТАЛЛОВ
Изобретение относится к металлургии цветных металлов, в частности к разработке конструкции биполярного электролизера для получения легких металлов, например магния или алю- я миния
Известен биполярный электролизер для получения магния из расплавленных электролитов, в котором биполярный электрод имеет анодную часть, выполнен-l0 ную из углеродистого материала, и катодную-из металла, соединенных между собой металлическим креплением (1).
Наиболее близким к предлагаемому является биполярный электролизер для 15 получения легких металлов, например магния или алюминия, .электролизсм распЛавленных солей, содержащий футе,— . рованную прямоугольную ванну, с вертикально установленными в ее торцах однополярными анодом и катодом и равномерно размещенными по ее длине вертикальными электродами-биполями.Получаемый на катодной части биполя металл стекает в опрокидывающиеся управ- 25 ляемые снаружи лотки. Электролит перетекает иэ одной ячейки в другую зигзагообразно через отверстия в перегородках, расположенные поочередно вверху и внизу (2J .
Недостатком известных конструкций является значительные потери тока за счет утечек через боковые стенки электцслизера. Кроме того, известные в настоящее время бипслярные электрслизеры в соответствии с требованиями теплового баланса и оптимальными геометрическими размерами работают прн катсдных плотностях тока 0,18-0,22 A/ñì, 2
Однако при такой плотности тока катодный процесс, ссабеннс при работе на недостаточно качественном сырье, не всегда может быть стабильным, что приводит к снижению выхода по току.
Промышленная практика эксплуатации магниевых электролизеров показывает, что катодная плотность тока должна быть не ниже 0,25 A/см .
Целью изобретения является стабилизация катсднсгс процесса и снижение потерь постоянного тока с утечками по футерсвке, а значит и повышение выхода пс току за счет увеличения катодной плотности тока.
Для этсгс в предлагаемсм электролизере поверхность катсдных частей биполей выполнена в 1,5-2 раза меньше поверхности ансдных частей биполей.
Уменьшение поверхности катодных частей может быть достигнуто либо за
594213
: счет того, что часть поверхности катодных частей биполей изолирована огнеупорным кирпичом, либо эа счет то го, что .поверхности. катодных частей биполей выполнены со скосами по направлению к их анодным частям.
Выполнение анодной и катодной поверхностей биполей разновеликими спо. собствует концентрированию силовых линий постоянного тока внутри межэлектродного пространства и приводит к повышению катодной плотности тока по сравнению с анодной.
На фиг.1 и 2 .схематично изображены электролизеры с.различным конст-. руктивныМ выполнением биполей.
В футерованной. ванне 1 электролизера размещены однополярный анод 2 и биполярные электроды 3 (см.фиг.1 ).Биполярные электроды выполнены с разновеликой площадью катодной 4 и анод- О ной 5 поверхностей . Это достигается изоляцией части катодной поверхности
4 биполя огнеупорным материалом б.
На фиг.2 изображЕны биполи, у которых рабочая (эффективная). поверхность 25
4 катодной части меньше анодной 5 за счет выполнения скосов на катодной поверхности. При этом скошенные участки биполей могут быть также изолированы огнеупором. 30
Изобретение может быть реализовано и для конструкций составных биполей, катодная часть которых выполнена из стали или металлизована H т.д.
Электролизер работает следующим образом.
При включении постоянного тока на аноде 2 и анодных поверхностях 5 биполей выделяется хлор,. а на катодных .поверхностях 4 биполей выделяется лег40 кий металл, например магний, алюминий, который выйосится из межэлектродного пространства .циркулирующими потоками электролита в сборную ячейку электролиэера (не показана) или в специальный сборник при соединении биполярных электролизеров в единую гидродинамическую систему. Благодаря разновеликим площадям катодной и анодной поверхностей биполей силовые:линии электрического поля постоянного тока (показаны пунктирными линиями) концентрируются;между биполями, что соответственно снижает утечки тока и его потери, а следовательно, способствует повышению выхода, по току и увеличению срока службы футеровки.
Повышение катодной плотности тока способствует.:лучшему облуживанию катодной поверхности жидким металлом, стабилизирует катодный процесс, что приводит к повышению выхода по току.
Таким образом, основные преимущества предлагаемого электролизера по сравнению с известными биполярными электролизерами с одинаковыми площадями катодных и анодных поверхностей, биполей заключаются в повышении эффективности работы биполей: снижение потерь постоянного тока, повышение катодного выхода по току на 3-5Ъ, увеличение стойкости футеровки и срока службы электролизера.
Формула изобретения
1. Биполярный электролизер для получения легких металлов, например магния или алюминия, электролизом расплавленных. солей, содержащий футерованную прямоугольную ванну с вертикально установленныМи в ее торцах однополярными анодом и катодом и равномерно размещенными по ее длине вертикальными электродами-биполями, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью. стабилизации катодного процесса и снижения потерь постоянного тока с утечками по футеровке, поверхность катодных частей биполей выполнена в 1,5-.
2 раза меньше поверхности анод <ых частей биполей.
2, Электролизер по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что часть поверхности катодных частей биполей изолирована огнеупорным кирпичом.
3. Электролизер по п.1, о т л и ч а.ю шийся тем, что поверхности катодных частей биполей выполнены со скосами по направлению к их анодным частям.
Источники .информации, принятыЕ: вС внимание при экспертизе:
1. Авторское свидетельство СССР
9 392142,кл. С 22 с(3/02, 23.03.70.
2. Патент США 93730859,кл.204-67
01.05.73.
594213
Составитель Г.Титова
Техред З.фанта Корректор М.ЛемчиК
Редактор Т.Фадеева
Филиал ППП Патент, r. Ужгород, Ул. Проектная, 4
Заказ 793/32 Тираж 737 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
