Электролизер для получения кальция

 

!

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 02.11.78 (21) 2680402/22-02 с присоединением заявки ¹â€” я)м. к,.

С 25 С 3/02

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 15.1080 Бюллетень № 38

Дата опубликования описания 151080 (53) УДК 621.357.13

-669 ° 891(088.8) A.П. Войцицкий, В.В. Оглоблин, М.М. Ардуанов, Ю.A. Анисимов и В.В. Щавелев (72) Авторы изобретения (7! ) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ЯЛЯ ПОЛУЧЕНИИ КАЛ цИя

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для получения кальция.

Известен электролизер для получения кальция способом катода касания и и 5 состоящий из ванны-анода, штанги-катода, подвижной траверсы и подъемного устройства f1 J, указанный электролизер имеет ряд существенных недостатков: низкую производительность и низкий выход металла по току. Небольшой выход готового продукта обусловливается также значительными затратами времени на обслуживание и ремонт электролизера.

Все это, в конечном итоге, приводит к высокой себестоимости получаемого металла. известен также электролизер для по-20 лучения кальция с "жидким .катодом", который состоит из футерованного корпуса, ванны-катода, укрытия, анодного устройства и газоходов. Анодное устройство состоит из неподвижной ра-25 мы, подъемного механизма и траверсы с, закрепленными на нем графитовыми бло.ками-анодами в анододержателях (21.

Электролизер работает следукщим образом. 30

На дно ванны заливают расплавленный металл, образующий жидкий катод, затем заливают расплав соли кальция, образующий электролит. Кальций по мере течения электрохимнческого процесса из электролита переходит в сплав, постепенно насыщая его. При этом уровень сплава поднимается, а следовательно, меняется межполюсное расстояние (между катодом и анодом), что нежелательно. Для сохранения заданного межполюсного расстояния анодный блок при помощи механизма подъема перемещают вверх.

Периодически сплав, насыщенный кальцием, откачивают в вакуум-ковш и отправляют на дистилляцию (для отгонки металлического кальция). После днстиЛляции сплав (обедненный по кальцию) повторно возвращают в электролизер.

В электролизер периодически добавляют шихту в виде сыпучего продукта.

Электролизер указанного типа также имеет ряд существенных недостатков.

Стенки ванны во время эксплуатации прогибаются внутрь, испытывают большие напряжения растяжения и сравнительно быстро разрушаются. Этому способствует интенсивная коррозия стенок ванны на

771192

Целью изобретения является увеличение выхода готового продукта путем увеличения межремонтной кампании электролизера.

Цель достигается тем,что в электро

50 мизере для получения кальция стенки ванны-катода в горизонтальном сече нии выполнены в форме дуги, а верх няя часть ванны снабжена рубашкой охлаждения.

Подъемный механизм расположен посредине неподвижной рамы, а аноды выполнены съемными, причем замену их можно производить во время работы электролизера. Кроме того, газоходы Щ) расположены в верхней части укрытия.

На фиг. 1 изображен предлагаемый электролизер для получения кальция, разрез; на фиг. 2 — то же,сечение

A-А на фиг. 1.

65 ранице раздела фаз:жидкий электролитгазовая среда, содержащая хлор. Кроме того, аноды электролизера выполнены в виде графитовых блоков, жестко закрепленных в анододержателе. При выходе из строя одного из блоков ( п роцессе эксплуатации блоки изнашив ваются неравномерно, могут быть также механические повреждения при обслуживании электролизера) требуется остановка на длительное время для ремонта электролизера с подъемом под- 1О вижной траверсы.

К числу недостатков указанного электролизера относится также размещение винтовых подъемников по торцам траверсы и размещение привода подъемного механизма на одном из торцов. В этом случае для передачи движения на противоположный от привода винтовой подъемник требуется вал, проходящий по всей длине электролизера. Длина электролизера может быть до 4-5 м. Это усложняет конструкцию механизма подъема, делает ее менее надежной в эксплуатации (возможно заклинивание подшипников вала, так как они эксплуатируются в условиях повы 25 шенных температур, а атмосфера в месте расположения подшипников содержит хлор). Расположение вала в зоне обслуживания электролизера для безопасных условий эксплуатации требует 30 установки защитных ограждений.

Одним из основных недостатков электролизера является размещение газоходов в нижней части укрытия.

При загрузке ванны порошкообразной 35 шихтой отходящие анодные газы захватывают пыль и уносят ее.в газоходы, так как последние располагаются близко к "зерхалу" расплава, B непосредственной близости от зоны загрузки. Вследствие этого Электро40 лизер требует периодической остановки для очистки газоходов.

Все перечисленные недостатки снижают выход готового продукта из электролизера.

Электролизер для получения кальция представляет собой чугунную ванHó-катод . для предотвращения разрушения от прогиба стенки ванны в горизонтальном сечении выполнены в ней ч форме дуги выпуклостью наружу. В верхне части ванны 1 имеется охлаждающее устройство 2 для охлаждения верхней части стенок ванны.

В дне ванны 1 вдоль ее торцовых стенок выполнены канавки 3 для сбора и удаления шлама из электролизера. В дно ванны с наружной стороны вплавлены токоподводящие стальные штанги 4. Ванна снаружи имеет теплоиэоляцию 5, заключенную в металлический корпус б.

Над ванной устанавливается неподвижная рама 7 с укрытием 8 и газоходами 9. Анодом 10 служат графитовые блоки с вплавленными в них анододержателями 11, закрепленными на траверсе 12. Подъемный механизм 13 установлен посредине неподвижной рамы 7.

Электролизер работает следующим образом.

После монтажа электролизер прогревают до рабочей температуры 500600 С и сушат в течение 24-30 ч. Затем в ванну 1 заливают расплавленную медь, электролит, например СаСВ и включают электрический ток. Для предохранения верхней части ванны 1 от коррозии ее охлаждают с помощью воздуха, пропускаемого через охлаждающее устройство 2, в результате чего на внутренней стороне стенок ванны 1 наращивается гараниссажный слой (слой соли электролита).

В процессе электролиза на "жидком катоде" выделяется кальций, а на аноде 10 — анодный газ. По мере увеличения концентрации кальция в расплаве последний увеличивается в объеме и его уровень в .ванне поднимается. С помощью подъемного механизма 13 поднимаются аноды 10, сохраняя постоянным межполюсное расстоя-ние — зазор между нижними торцами анодов 10 и медно-кальциевым расплавом ("жидким катодом"). По мере увеличения уровня жидкого катода готовый продукт (медно-кальциевый сплав) откачивают со дна электролизера вакуумным ковшом, после чего в электролизер периодически добавляют шихту в виде сыпучего материала.

Для замены вышедшего из строя анода 10 открывают укрытие 8, отсоединяют анододержатель 11 с анодом 10 от траверсы 12 и удаляют его из ванны 1.

Установку нового анода 10 производят в обратной последовательности. Применение ванны-катода, стенки которой выполнены в виде дуг выпуклостью наружу, вместо ранее применяемых ванн с плоскими стенками, обеспечивает большие жесткость и устойчивость про771192 тив механического разрушения, что увеличивает межремонтный срок и, в конечном итоге, приводит к увеличению выхода готового продукта.

Выполнение охлаждающего устройства в верхней части ванны позволяет получить гараниссажный слой на поверхности стенок на границе раздела фаз и выше "зеркала" расплава, что значительно снижает коррозионное разрушение стенок ванны. Снижение коррозионного разрушения стенок ванны повышает межремонтный срок эксплуатации и тем самым увеличивает выход готового продукта.

Размещение привода механизма подьема посредине неподвижной рамы упро- 15 щает конструкцию и повышает надежность и безопасность эксплуатации, так как ликвидирует необходимость использования длинных валов. Усовершенствование анодного устройства, зп позволяет производить. замену графитовых блоков-анодов без подъема траверсы при работе электролизера, исключает вынужденную остановку электролизера, что, в конечном счете, увеличивает выход второго продукта и снижает эксплуатациойные расходы.

Размещение газоходов для отвода анодных газов в верхней части укрытия практически исключайт захват пылевидных частиц шихты и унос их в газоходы. Сокращение вынужденных остановок электролизера для очистки газоходов также позволяет увеличить межремонтный срок, что приводит к увеличению выхода готового продукта и уменьшению .эксплуатационных расходов.

Формула изобретения

1 ° Электролизер для получения кальция, включающий в себя футерованный корпус, ванну-катод, укрытие, газоходы и анодное устройство, содержащее неподвижную раму, подъемный механизм и траверсу с закрепленными в нем. анододержателями и анодами, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью увеличения выхода готового продукта путем увеличения межремонтной компа- нии электролизера, стенки ванны в горизонтальном сечении выполнены в форме дуг, а верхняя часть ванны снабжена охлаждающим устройством.

2. Электролиэер по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что подъемный механизм расположен посредине неподвижной рамы, а аноды выполнены съемными.

3. Электролизер по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю шийся тем, что газоходы расположены в верхней части укрытия.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Доронин М.A. Кальций. М., "Металлургия", 1962, с. 81-84.

2. Родякин В.В. Кальций и его соединения и сплавы. М., "Металлургия", 1976, с. 92.

771192

Составителв Г.Титова

Техред И. Бабурка .Корректор И.Коста

Редактор Н. Корченко

Филиал ППП "Патент"„ г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Закаэ 6628/38 Гираж 698 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР. по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5