CN112064064A - 一种上插阳极中部双集镁室无隔板镁电解槽及其使用方法 - Google Patents

一种上插阳极中部双集镁室无隔板镁电解槽及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种上插阳极中部双集镁室无隔板镁电解槽及其使用方法。电解槽长度方向设置三个电解室和两个集镁室。独特的石墨条阳极组件结构及V型槽通道、循环孔和拱型通道设计，使得电解槽总体槽型结构设计更为合理，强化电解质循环，增强了传热传质效果，电解室和集镁室温度均匀；在集镁室与电解室之间设置隔墙，使电解后产生的氯气被隔离在电解室内，电解后产生的镁珠随循环高温熔体通过定向通道顺畅地循环至集镁室，镁珠在集镁室汇集，更好地实现镁氯分离，减少了镁氯二次反应，加强了镁的收集，增大镁电解的电流效率，使电解槽的运行更加稳定。

Description

一种上插阳极中部双集镁室无隔板镁电解槽及其使用方法
技术领域
本发明涉及镁电解槽技术领域，具体涉及一种上插阳极中部双集镁室无隔板镁电解槽及其使用方法。
背景技术
金属镁的工业生产方法有金属热还原法和电解法。电解槽是电解法炼镁的关键设备之一，它的结构形式、性能直接影响产品的成本、能耗等各项技术经济指标。目前，工业生产金属镁使用的电解槽槽型分为：有隔板槽、无隔板槽、多极槽三种。传统的有隔板槽存在电耗高、所产氯气浓度低、泄漏氯气多、环境污染严重、工人劳动强度大等缺点，现已被淘汰。多极槽主要应用于配套海绵钛生产的镁电解系统，其特点是直流电耗较低，但对电解原料——熔融氯化镁质量要求高。无隔板电解槽，相比与传统的有隔板电解槽，具有电解槽密封性好、回收氯气浓度较高，直流电耗较低等优点，这些突出的优势使得无隔板电解槽在电解镁工业生产中得到快速的应用。
目前，在我国应用比较成熟的无隔板镁电解槽容量大多在100～120KA，槽型主要有上插阳极中部单集镁室无隔板镁电解槽、上插阳极边部单集镁室无隔板镁电解槽，电流效率约为70～75％。对于上述槽型的电解槽，在实际生产运行过程中，因积渣多、槽底与集镁室温度低、拱墙堵塞、熔融镁导出困难等原因造成总体运行效果差、周期短的突出问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种上插阳极中部双集镁室无隔板镁电解槽及其使用方法。
本发明一种上插阳极中部双集镁室无隔板镁电解槽的技术方案：
一种上插阳极中部双集镁室无隔板镁电解槽，该电解槽内由电解室一5、电解室二6、电解室三7、集镁室一8和集镁室二9排列在槽壳1内，其中，所述集镁室一8位于电解室一5和电解室二6的之间；所述集镁室二9位于电解室二6和电解室三7之间；所述集镁室一8和集镁室二9分别由两道隔墙12砌筑而成，所述隔墙12将电解室一5、电解室二6、电解室三7、集镁室一8和集镁室二9隔开；所述隔墙12中部设置有多个V型槽通道13，所述V型槽通道13水平方向错开设置，下方设置有多个熔体循环孔14；所述隔墙12底部为拱型通道15；所述电解室一5、电解室二6和电解室三7的上方分别设置有槽盖一20、槽盖二19和槽盖三18；所述槽盖一20、槽盖二19和槽盖三18上还依次开有多个氯气排出管17；所述电解室一5、电解室二6和电解室三7内均上插有多组阳极10；所述阳极10之间插有多组阴极11；所述集镁室一8和集镁室二9的上方均设置有集气罩21，所述集镁室一8和集镁室二9的后端墙上方均开设有烟气排出管16。
进一步的，所述槽壳1由内及外依次由粘土耐火砖4和硅藻土保温砖3砌筑，最外层用石棉布2包裹。
进一步的，所述阳极10有十组，每一组均由七条石墨条26拼装而成；其中有三组阳极10的石墨条26采用七条相同长度的石墨条，另外七组阳极10拼接成的石墨条26中位于中间的一条石墨条26为其他石墨条长度的一半，所述阴极11为碳钢电极，分别设置在每组阳极10之间；使位于阳极10中部及高出阴极11上沿部位形成镁液和电解质定向通道口23；其中，所述电解室一5和电解室三7中各共有三组阳极10，其中带有短石墨条26的阳极10各有两组；所述电解室二6共有四组阳极10，其中带有短石墨条26的阳极10有三组。
进一步的，所述石墨条26上中部边缘设置有锯齿状小槽22，使每条石墨条26之间拼接后形成供电解质水平流动的通道。
进一步的，所述七条石墨条26顶端部用铜夹板27通过螺栓24固定成一组，铜夹板27与阳极支母线铝板25用铝水在石墨摸内浇铸成一体，这样有利于降低接触压降，节省电能。
进一步的，所述隔墙12由优质粘土砖砌成。
进一步的，所述烟气排出管16和氯气排出管17材质均为水泥石棉管，具有无磁性、强度好、不易破损、绝缘性能好的特点。
上述一种上插阳极中部双集镁室无隔板镁电解槽的使用方法，具体包括如下步骤：
步骤一：检查装置：检查装置的密封性及各部件是否可以正常运转；
步骤二：电解镁生产：定期从集镁室一8和集镁室二9加入含氯化镁的原料，电解室一5和电解室三7产生的镁珠随电解质通过电解室一5和电解室三7上的定向通道口23、石墨条26上的锯齿状小槽22拼接后形成的通道和隔墙12上的V型槽通道13、熔体循环孔14和拱型通道15分别导向集镁室一8和集镁室二9；中间电解室二6产生的镁珠一部分导向集镁室一8，另一部分导向集镁室二9；上述电解室一5、电解室二6和电解室三7产生的镁珠在集镁室一8和集镁室二9中进行汇集并形成金属镁液层，定期用真空抬包抽出送精炼铸锭；电解室一5、电解室二6和电解室三7产生的氯气被隔离在各自的电解室内，在氯压机负压作用下，分别通过电解室一5、电解室二6和电解室三7上方槽盖一20、槽盖二19和槽盖三18上的多个氯气排出管17抽入氯气回收系统，这种氯气收集结构与现有收集结构相比，增加了氯气排出管数量，从而确保了氯气的及时排出，避免和减轻了镁和氯气的二次反应。
相比于现有的技术，本发明具有如下有益效果：
电解槽长度方向设置三个电解室和两个集镁室。独特的石墨条阳极组件结构及V型槽通道、循环孔和拱型通道设计，使得电解槽总体槽型结构设计更为合理，强化电解质循环，增强了传热传质效果，电解室和集镁室温度均匀；在集镁室与电解室之间设置隔墙，使电解后产生的氯气被隔离在电解室内，电解后产生的镁珠随循环高温熔体通过定向通道顺畅地循环至集镁室，镁珠在集镁室汇集，更好地实现镁氯分离，减少了镁氯二次反应，加强了镁的收集，增大镁电解的电流效率，使电解槽的运行更加稳定。
附图说明
图1为本发明上插阳极中部双集镁室无隔板镁电解槽A-A向剖视图；
图2为本发明上插阳极中部双集镁室无隔板镁电解槽B-B向剖视图；
图3为本发明上插阳极中部双集镁室无隔板镁电解槽C-C向剖视图；
图中：1、槽壳；2、石棉布；3、硅藻土保温砖；4、粘土耐火砖；5、电解室一；6、电解室二；7、电解室三；8、集镁室一；9、集镁室二；10、阳极；11、阴极；12、隔墙；13、V型槽通道；14、熔体循环孔；15、拱型通道；16、烟气排出管；17、氯气排出管；18、槽盖三；19、槽盖二；20、槽盖一；21、集气罩；22、锯齿状小槽；23、定向通道口；24、螺栓；25、阳极支母线铝板；26、石墨条；27、铜夹板。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅附图1-3，本发明提供了一种上插阳极中部双集镁室无隔板镁电解槽，该电解槽内由电解室一5、电解室二6、电解室三7、集镁室一8和集镁室二9排列在槽壳1内，其中，集镁室一8位于电解室一5和电解室二6的之间；集镁室二9位于电解室二6和电解室三7之间；集镁室一8和集镁室二9分别由两道隔墙12砌筑而成，隔墙12将电解室一5、电解室二6、电解室三7、集镁室一8和集镁室二9隔开；隔墙12中部设置有多个V型槽通道13，V型槽通道13水平方向错开设置，下方设置有多个熔体循环孔14；隔墙12底部为拱型通道15；电解室一5、电解室二6和电解室三7的上方分别设置有槽盖一20、槽盖二19和槽盖三18；槽盖一20、槽盖二19和槽盖三18上还依次开有多个氯气排出管17；电解室一5、电解室二6和电解室三7内均上插有多组阳极10；阳极10之间插有多组阴极11；集镁室一8和集镁室二9的上方均设置有集气罩21，集镁室一8和集镁室二9的后端墙上方均开设有烟气排出管16。
进一步的，槽壳1由内及外依次由粘土耐火砖4和硅藻土保温砖3砌筑，最外层用石棉布2包裹。
进一步的，所述阳极10有十组，每一组均由七条石墨条26拼装而成；其中有三组阳极10的石墨条26采用七条相同长度的石墨条，另外七组阳极10拼接成的石墨条26中位于中间的一条石墨条26为其他石墨条长度的一半，所述阴极11为碳钢电极，分别设置在每组阳极10之间；使位于阳极10中部及高出阴极11上沿部位形成镁液和电解质定向通道口23；其中，所述电解室一5和电解室三7中各共有三组阳极10，其中带有短石墨条26的阳极10各有两组；所述电解室二6共有四组阳极10，其中带有短石墨条26的阳极10有三组。
优化的，石墨条26上中部边缘设置有锯齿状小槽22，使每条石墨条26之间拼接后形成供电解质水平流动的通道。
优化的，七条石墨条26顶端部用铜夹板27通过螺栓24固定成一组，铜夹板27与阳极支母线铝板25用铝水在石墨摸内浇铸成一体，这样有利于降低接触压降，节省电能。
优化的，隔墙12由优质粘土砖砌成。
优化的，烟气排出管16和氯气排出管17材质均为水泥石棉管，具有无磁性、强度好、不易破损、绝缘性能好的特点。
实施例2
一种上插阳极中部双集镁室无隔板镁电解槽的使用方法，具体包括如下步骤：
步骤一：检查装置：检查装置的密封性及各部件是否可以正常运转；
步骤二：电解镁生产：定期从集镁室一8和集镁室二9加入含氯化镁的原料，电解室一5和电解室三7产生的镁珠随电解质通过电解室一5和电解室三7上的定向通道口23、石墨条26上的锯齿状小槽22拼接后形成的通道和隔墙12上的V型槽通道13、熔体循环孔14和拱型通道15分别导向集镁室一8和集镁室二9；中间电解室二6产生的镁珠一部分导向集镁室一8，另一部分导向集镁室二9；上述电解室一5、电解室二6和电解室三7产生的镁珠在集镁室一8和集镁室二9中进行汇集并形成金属镁液层，定期用真空抬包抽出送精炼铸锭；电解室一5、电解室二6和电解室三7产生的氯气被隔离在各自的电解室内，在氯压机负压作用下，分别通过电解室一5、电解室二6和电解室三7上方槽盖一20、槽盖二19和槽盖三18上的多个氯气排出管17抽入氯气回收系统，这种氯气收集结构与现有收集结构相比，增加了氯气排出管数量，从而确保了氯气的及时排出，避免和减轻了镁和氯气的二次反应。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种上插阳极中部双集镁室无隔板镁电解槽，该电解槽内由电解室一(5)、电解室二(6)、电解室三(7)、集镁室一(8)和集镁室二(9)排列在槽壳(1)内，其特征在于：所述集镁室一(8)位于电解室一(5)和电解室二(6)的之间；所述集镁室二(9)位于电解室二(6)和电解室三(7)之间；所述集镁室一(8)和集镁室二(9)分别由两道隔墙(12)砌筑而成，所述隔墙(12)将电解室一(5)、电解室二(6)、电解室三(7)、集镁室一(8)和集镁室二(9)隔开；所述隔墙(12)中部设置有多个V型槽通道(13)，所述V型槽通道(13)水平方向错开设置，下方设置有多个熔体循环孔(14)；所述隔墙(12)底部为拱型通道(15)；所述电解室一(5)、电解室二(6)和电解室三(7)的上方分别设置有槽盖一(20)、槽盖二(19)和槽盖三(18)；所述槽盖一(20)、槽盖二(19)和槽盖三(18)上还依次开有多个氯气排出管(17)；所述电解室一(5)、电解室二(6)和电解室三(7)内均上插有多组阳极(10)；所述阳极(10)之间插有多组阴极(11)；所述集镁室一(8)和集镁室二(9)的上方均设置有集气罩(21)，所述集镁室一(8)和集镁室二(9)的后端墙上方均开设有烟气排出管(16)。
2.根据权利要求1所述的一种上插阳极中部双集镁室无隔板镁电解槽，其特征在于：所述槽壳(1)由内及外依次由粘土耐火砖(4)和硅藻土保温砖(3)砌筑，最外层用石棉布(2)包裹。
3.根据权利要求1所述的一种上插阳极中部双集镁室无隔板镁电解槽，其特征在于：所述阳极(10)有十组，每一组均由七条石墨条(26)拼装而成；其中有三组阳极(10)的石墨条(26)采用七条相同长度的石墨条，另外七组阳极(10)拼接成的石墨条(26)中位于中间的一条石墨条(26)为其他石墨条长度的一半，所述阴极(11)为碳钢电极，分别设置在每组阳极(10)之间；使位于阳极(10)中部及高出阴极(11)上沿部位形成镁液和电解质定向通道口(23)；其中，所述电解室一(5)和电解室三(7)中各共有三组阳极(10)，其中带有短石墨条(26)的阳极(10)各有两组；所述电解室二(6)共有四组阳极(10)，其中带有短石墨条(26)的阳极(10)有三组。
4.根据权利要求1或3所述的一种上插阳极中部双集镁室无隔板镁电解槽，其特征在于：所述石墨条(26)上中部边缘设置有锯齿状小槽(22)，使每条石墨条(26)之间拼接后形成供电解质水平流动的通道。
5.根据权利要求1或3所述的一种上插阳极中部双集镁室无隔板镁电解槽，其特征在于：所述七条石墨条(26)顶端部用铜夹板(27)通过螺栓(24)固定成一组，铜夹板(27)与阳极支母线铝板(25)用铝水在石墨摸内浇铸成一体。
6.根据权利要求1所述的一种上插阳极中部双集镁室无隔板镁电解槽，其特征在于：所述隔墙(12)由优质粘土砖砌成。
7.根据权利要求1所述的一种上插阳极中部双集镁室无隔板镁电解槽，其特征在于：所述烟气排出管(16)和氯气排出管(17)材质均为水泥石棉管。
8.一种上插阳极中部双集镁室无隔板镁电解槽的使用方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
步骤一：检查装置：检查装置的密封性及各部件是否可以正常运转；
步骤二：电解镁生产：定期从集镁室一(8)和集镁室二(9)加入含氯化镁的原料，电解室一(5)和电解室三(7)产生的镁珠随电解质通过电解室一(5)和电解室三(7)上的定向通道口(23)、石墨条(26)上的锯齿状小槽(22)拼接后形成的通道和隔墙(12)上的V型槽通道(13)、熔体循环孔(14)和拱型通道(15)分别导向集镁室一(8)和集镁室二(9)；中间电解室二(6)产生的镁珠一部分导向集镁室一(8)，另一部分导向集镁室二(9)；上述电解室一(5)、电解室二(6)和电解室三(7)产生的镁珠在集镁室一(8)和集镁室二(9)中进行汇集并形成金属镁液层，定期用真空抬包抽出送精炼铸锭；电解室一(5)、电解室二(6)和电解室三(7)产生的氯气被隔离在各自的电解室内，在氯压机负压作用下，分别通过电解室一(5)、电解室二(6)和电解室三(7)上方槽盖一(20)、槽盖二(19)和槽盖三(18)上的多个氯气排出管(17)抽入氯气回收系统。
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CN114517310A (zh) * 2022-01-11 2022-05-20 常州大学 一种基于双重抗氧化及结晶层控制的菲涅尔聚光电解制镁及液氯回收装置

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