CN216891252U

CN216891252U - 镁电解槽自动连续加料装置

Info

Publication number: CN216891252U
Application number: CN202220097525.1U
Authority: CN
Inventors: 肖志海; 肖自江; 陈德明; 王涛; 周云英; 吴龙
Original assignee: Xinjiang Xiangsheng New Material Technology Co ltd
Current assignee: Xinjiang Xiangsheng New Material Technology Co ltd
Priority date: 2022-01-14
Filing date: 2022-01-14
Publication date: 2022-07-05
Anticipated expiration: 2032-01-14

Abstract

本实用新型涉及一种镁电解槽自动连续加料装置，为解决电解质液位波动问题，电解槽设加料抽镁孔及液位计和液下罐、和配连包括智能控制器和多台交替氯化镁液保温抬包的自动连续加料系统，抬包下面设重力传感器，抬包上端密封活接自动充氩管阀和气相压力传感器及密封活接插配用于与加料抽镁孔密封插配、下伸至抬包内底部的氯化镁液加料管，液位计和重力传感器及气相压力传感器电连的智能控制器电连控制自动充氩管阀和充排气管延接的充排气管阀。具有大幅度减小电解质液位波动，显著提高生产效能及液镁质量和延长电解槽寿命，可靠性好的优点。

Description

镁电解槽自动连续加料装置

技术领域

本实用新型涉及一种镁电解槽加料装置，特别是涉及一种镁电解槽自动连续加料装置。

背景技术

目前，在氯化镁电解生产金属镁和氯气，特别是采用多极电解槽的工业生产中，电解质多为MgCl₂、NaCl和CaCl₂三元电解质进行电解生产。氯化镁的加料方式采用氯化镁抬包向电解槽的集镁室中间歇快速补加熔融氯化镁，如：每天加料6～8次，每次加料2吨左右，每次加料时间3分钟左右。这种加料方式存在以下不足：（1）电解槽中的电解质组份中MgCl₂含量在16%～23%之间变化，使电解过程不稳定；（2）快速加料使沉积在集镁室底部的槽渣（主要镁的氧化物、氮化物及被腐蚀耐火砖颗粒）被卷起，并随着电解质的循环进入电解室，粘附在电极表面造成电极钝化；（3）快速加料使电解槽液位波动太大，一方面会导致空气从加料口吸入造成集镁室表面的液镁的氧化和氮化损失，另一方面还可能导致电解室因液位过高形成电流短路现象。现有的上述加料方式，使电解槽的电流效率下降，生产效率下降，石墨阳极腐蚀快，生产液镁中杂质含量高。

发明内容

本实用新型目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种能大幅度减小电解质液位波动，显著提高生产效能及液镁产品质量和延长电解槽寿命的镁电解槽自动连续加料装置。

为实现上述目的，本实用新型镁电解槽自动连续加料装置是密闭镁电解槽的集镁室大盖密封设置加料抽镁孔和液位计及向下固接联通用于稳定镁电解槽液位的液下罐的充排气管，其特别之处在于镁电解槽配连包括智能控制器和至少两台交替使用的氯化镁液保温抬包的自动连续加料系统，氯化镁液保温抬包下面设置抬包重力传感器或者氯化镁液保温抬包下配设置在镁电解槽旁的抬包重力传感器，配抬包排气管阀的氯化镁液保温抬包上端密封活接抬包自动充氩管阀和抬包气相压力传感器及密封活接插配用于与加料抽镁孔密封插配、下伸至抬包内底部的氯化镁液加料管，液位计和抬包重力传感器及抬包气相压力传感器电连智能控制器，智能控制器电连控制抬包自动充氩管阀和充排气管延接的充排气管阀。加料抽镁孔供液镁保温抬包抽取液镁、也供氯化镁液保温抬加注氯化镁液。所述加料抽镁孔既用于向集镁室加注氯化镁液，又用于从集镁室抽取液镁。具有大幅度减小电解质液位波动，显著提高生产效能及液镁产品质量和延长电解槽寿命的优点。

作为优化，所述充排气管阀为充排气管并列联通的液下罐排气管阀和用于充氩气的液下罐充气管阀，与抬包排气管阀并列的抬包自动充氩管阀和液下罐充气管阀通过管路联通压力氩气站。

作为优化，抬包排气管阀和液下罐排气管阀通过管路联通尾气处理系统。

作为优化，所述加料抽镁孔和抬包重力传感器为分别在集镁室大盖上设置和在镁电解槽旁设置的至少并列两套；其中一套用于连配前行氯化镁液保温抬包，另外一套用于连配接续前行氯化镁液保温抬包加料的后续氯化镁液保温抬包或者用于连配连续加料时，从集镁室抽取液镁的液镁保温抬包。

作为优化，所述后续氯化镁液保温抬包为在前行氯化镁液保温抬包仍存一定氯化镁液余量时预先连配的预连配后续氯化镁液保温抬包，前氯化镁液保温抬包完成加料移开后的所述加料抽镁孔和抬包重力传感器用于连配从集镁室上层抽取液镁的液镁保温抬包；液镁保温抬包的抽液镁管向下密封插入所述加料抽镁孔下达至集镁室液镁层，抬包重力传感器用于实时测量液镁保温抬包的抽镁速度及数量。

作为优化，所述氯化镁液余量为160-240kg，优选为200kg。

作为优化，镁电解槽由下部横向联通的竖隔墙间隔出上部集镁室有下电解质层的上液镁层，氯化镁液加料管插入所述上液镁层下20～30cm位置。

作为优化，液位计和液下罐的充排气管分别密封固定设置在集镁室大盖上的充排气管安装孔和液位计安装孔上。

作为优化，所述智能控制器电连至少两套并列的抬包重力传感器和所述抬包气相压力传感器和抬包自动充氩管阀的同时，电连控制一套充排气管阀；智能控制器配连测控多套交替接续使用的氯化镁液保温抬包。

作为优化，镁电解槽设置有用于实时检测电解电流大小和电解效率的工况检测器件，所述液位计和抬包重力传感器以及抬包气相压力传感器和所述工况检测器件通过智能控制器控制抬包自动充氩管阀，实现氯化镁液实时加料速度控制及稳定镁电解槽内电解质液位控制；所述液下罐是设底部流液洞的竖筒容器，竖筒容器内腔上层为调控气相、下层为联通集镁室下层的电解质液相，所述液位计通过智能控制器实时控制所述充排气管阀对镁电解槽内电解质液位进行稳定性辅助调控。

本新型装置主要由氯化镁保温抬包、氯化镁液加料管、抬包自动充氩管阀、抬包排气管阀、抬包气相压力传感器、抬包重力传感器及智能控制器等组成。

在镁电解槽的集镁室大盖上设置两个加料抽镁孔，用于接续加料和抽取液镁。使用两台氯化镁保温抬包，都放置在电解槽旁边，一台用于连续加料，另一台用于从海绵钛生产的还原工序接受氯化镁。在生产过程中，两个氯化镁保温抬包和两个加料抽镁孔轮换使用。

氯化镁保温抬包从海绵钛生产的还原工序接受熔融的氯化镁后，运送至镁电解工序，并放置在镁电解槽傍边的抬包重力传感器上。将氯化镁加料管出口端从镁电解槽的一个加料抽镁孔插入电解质中，加料管插入深度为距离液镁层下20～30cm的位置，同时将氯化镁液加料管进口端插入氯化镁保温抬包中。将氯化镁保温抬包上的抬包充氩管阀与氩气系统连结，将抬包重力传感器、抬包气相压力传感器和抬包自动充氩管阀与智能控制器电连。

在氯化镁保温抬包的抬包排气管阀关闭的情况下，向抬包内冲入氩气将其中的氯化镁液连续压入镁电解槽中。氯化镁液从抬包中排出的速度与抬包内气相压力有关，通过抬包重力传感器反馈的重力减少量信号来反馈设置抬包中的气相压力。抬包中的气相压力通过抬包气相压力传感器与抬包自动充氩管阀连锁控制来实现。另外，氯化镁液的加料速度控制值是由的直流电大小及该电解槽的电流效率来确定，同时还可以根据电解槽的液位变动情况来控制氯化镁的加料速度。

在一套自动加料系统的抬包内氯化镁液接近加料结束前，如抬包中剩余200kg左右的氯化镁液时，开始在镁电解槽的另外一个加料抽镁孔组织另外一个自动连续加料系统，以实现前者停止加料、后者及时加料的连续加料操作。将停止加料的氯化镁液加料管从镁电解槽的加料口拆除，将该加料口用于液镁的抽取操作。拆除与氯化镁抬包相关的氯化镁液加料管等连结系统后，将氯化镁抬包送往海绵钛生产的还原工序接受氯化镁，进行轮换使用。

本发明的优点及效果：1、利用本发明的自动连续加料装置，实现了氯化镁电解过程中电解质组份的稳定，使电解生产过程平稳，提高生产效率。2、利用本发明的自动连续加料装置，使电解槽中的电解质液位波动大大减小，提高电解槽的电流效率和生产效率，提高液镁产品质量。3、利用本发明的自动连续加料装置，有效防止电解槽底部槽渣卷起进入电解质，延长石墨阳极寿命，提高电解槽的电流效率和生产效率。

采用上述技术方案后，本实用新型镁电解槽自动连续加料装置具有大幅度减小电解质液位波动，显著提高生产效能及液镁产品质量和延长电解槽寿命，可靠性好的优点。

附图说明

图1是本实用新型镁电解槽自动连续加料装置的结构示意图；图2是本实用新型镁电解槽自动连续加料装置电解槽部分的俯视结构示意图。图中标号：1镁电解槽、11竖隔墙、12集镁室、121集镁室大盖、13电解室、131电解室大盖、14阳极、15阴极、16加料抽镁孔、2液下罐、21充排气管安装孔、211液下罐排气管阀、212液下罐充气管阀、3液位计、31液位计安装孔、41氯化镁液保温抬包、44抬包排气管阀、45抬包自动充氩管阀、46抬包气相压力传感器、43氯化镁液加料管、5智能控制器、42抬包重力传感器、4自动连续加料系统、20充排气管。

具体实施方式

如图所示，本实用新型镁电解槽自动连续加料装置是密闭镁电解槽1的集镁室大盖121密封设置加料抽镁孔16和液位计3及向下固接联通用于稳定镁电解槽1液位的液下罐2的充排气管20；镁电解槽1配连包括智能控制器5和至少两台交替使用的氯化镁液保温抬包41的自动连续加料系统4，氯化镁液保温抬包41下配设置在镁电解槽1旁的抬包重力传感器42，也可以是氯化镁液保温抬包下面设置抬包重力传感器；配抬包排气管阀44的氯化镁液保温抬包41上端密封活接抬包自动充氩管阀45和抬包气相压力传感器46及密封活接插配用于与加料抽镁孔16密封插配、下伸至抬包内底部的氯化镁液加料管43，液位计3和抬包重力传感器42及抬包气相压力传感器46电连智能控制器5，智能控制器5电连控制抬包自动充氩管阀45和充排气管20延接的充排气管阀。加料抽镁孔16供液镁保温抬包抽取液镁、也供氯化镁液保温抬41加注氯化镁液。所述加料抽镁孔既用于向集镁室加注氯化镁液，又用于从集镁室抽取液镁。具有大幅度减小电解质液位波动，显著提高生产效能及液镁产品质量和延长电解槽寿命的优点。

所述充排气管阀为充排气管20并列联通的液下罐排气管阀211和用于充氩气的液下罐充气管阀212，与抬包排气管阀44并列的抬包自动充氩管阀45和液下罐充气管阀212通过管路联通氩气站。抬包排气管阀44和液下罐排气管阀211通过管路联通尾气处理系统。

所述加料抽镁孔16和抬包重力传感器42为分别在集镁室大盖121上设置和在镁电解槽1旁设置的至少并列两套；其中一套用于连配前行氯化镁液保温抬包41，另外一套用于连配接续前行氯化镁液保温抬包41加料的后续氯化镁液保温抬包41或者用于连配连续加料，从集镁室12抽取液镁的液镁保温抬包。所述后续氯化镁液保温抬包41为在前行氯化镁液保温抬包41仍存一定氯化镁液余量时预先连配的预连配后续氯化镁液保温抬包，前氯化镁液保温抬包41完成加料移开后的所述加料抽镁孔16和抬包重力传感器42用于连配从集镁室12上层抽取液镁的液镁保温抬包。液镁保温抬包的抽液镁管向下密封插入所述加料抽镁孔下达至集镁室液镁层，抬包重力传感器用于实时测量液镁保温抬包的抽镁速度及数量。所述氯化镁液余量为160-240kg，优选为200kg。

镁电解槽1由下部横向联通的竖隔墙11间隔出上部集镁室12有下电解质层的上液镁层，氯化镁液加料管43插入所述上液镁层下20～30cm位置。液位计3和液下罐2的充排气管20分别密封固定设置在集镁室大盖121上的充排气管安装孔21和液位计安装孔31上。

所述智能控制器5电连两套并列的抬包重力传感器42和所述抬包气相压力传感器46和抬包自动充氩管阀45的同时，电连控制一套充排气管阀；所述智能控制器5配连测控两套交替接续使用的氯化镁液保温抬包41。

镁电解槽1设置有用于实时检测电解电流大小和电解效率的工况检测器件，所述液位计3和抬包重力传感器42以及抬包气相压力传感器46和所述工况检测器件通过智能控制器5控制抬包自动充氩管阀45，实现氯化镁液实时加料速度控制及稳定镁电解槽内电解质液位控制；所述液下罐2是设底部流液洞的竖筒容器，竖筒容器内腔上层为调控气相、下层为联通集镁室12下层的电解质液相，所述液位计3通过智能控制器5实时控制所述充排气管阀对镁电解槽1内电解质液位进行稳定性辅助调控。

以下结合附图作更进一步详细说明。

如图1和图2所示，镁电解槽1通过竖隔墙将其分割为电解室13和集镁室12。电解室13有多组阳极14和阴极15组成的电解单元，对于多极镁电解槽1，在阳极14和阴极15之间还布置有双性电极（未图示），电解室大盖131上有氯气排出口（未图示）。集镁室12有液下罐2、液位计3，集镁室大盖121设置两个加料抽镁孔16、一个液位计安装孔31、1个液下罐2的充排气管安装孔21。

氯化镁自动连续加料系统4（虚线框内）由氯化镁液保温抬包41、抬包重力传感器42、氯化镁液加料管43、抬包排气管阀44、抬包自动充氩管阀45、抬包气相压力传感器46及智能控制器5等组成。

在生产过程中，氯化镁液保温抬包41从海绵钛生产的还原工序接受氯化镁液后，放置在镁电解槽1旁的抬包重力传感器42上，抬包重力传感器42上与智能控制器5连结。将氯化镁液加料管43两端进出口分别插入氯化镁液保温抬包41和电解槽集镁室12的电解质中，氯化镁液加料管43与氯化镁液保温抬包41和集镁室大盖121的加料抽镁孔16之间采用法兰密封。抬包自动充氩管阀45分别与压力氩气站和智能控制器5连结。将抬包气相压力传感器46与智能控制器5连结。

在进行自动连续加料时，先关闭氯化镁液保温抬包41上的抬包排气管阀44，打开抬包自动充氩管阀45向氯化镁液保温抬包41中充氩气，其中熔融氯化镁被连续压入镁电解槽1中。通过抬包气相压力传感器46与抬包自动充氩管阀45的连锁控制氯化镁液保温抬包41内的压力，通过抬包气相压力传感器46的压力自动控制氯化镁液的加料速度。另外，氯化镁液的消耗速度，可通过镁电解槽1的液位计3测量的液位变化值与智能控制器一起进行联合控制，以保证镁电解槽1的液位稳定。同时也可以通过液下罐2压力（即液位）控制来辅助控制镁电解槽1的液位。

在电解过程中，集镁室12中的液镁层的厚度逐渐增加，当液镁层达到一定厚度后，打开集镁室12的另外一个加料抽镁孔16，通过真空液镁抬包将液镁间歇抽取，送往海绵钛生产的还原工序。在集镁室大盖121上的两个加料抽镁孔16，交替作为加料抽镁孔16使用，以确保加料的连续。

采用本新型装置组织生产，在24个月镁电解生产中，镁电解槽的电流效率平均提高了3%左右，液镁中的平均N含量降低了0.001%。

总之，本实用新型镁电解槽自动连续加料装置具有大幅度减小电解质液位波动，显著提高生产效能及液镁产品质量和延长电解槽寿命，可靠性好的优点。

Claims

1.一种镁电解槽自动连续加料装置，密闭镁电解槽的集镁室大盖密封设置加料抽镁孔和液位计及向下固接联通用于稳定镁电解槽液位的液下罐的充排气管，其特征在于镁电解槽配连包括智能控制器和至少两台交替使用的氯化镁液保温抬包的自动连续加料系统，氯化镁液保温抬包下面设置抬包重力传感器或者氯化镁液保温抬包下配设置在镁电解槽旁的抬包重力传感器，配抬包排气管阀的氯化镁液保温抬包上端密封活接抬包自动充氩管阀和抬包气相压力传感器及密封活接插配用于与加料抽镁孔密封插配、下伸至抬包内底部的氯化镁液加料管，液位计和抬包重力传感器及抬包气相压力传感器电连智能控制器，智能控制器电连控制抬包自动充氩管阀和充排气管延接的充排气管阀。

2.根据权利要求1所述镁电解槽自动连续加料装置，其特征在于所述充排气管阀为充排气管并列联通的液下罐排气管阀和用于充氩气的液下罐充气管阀，与抬包排气管阀并列的抬包自动充氩管阀和液下罐充气管阀通过管路联通压力氩气站。

3.根据权利要求2所述镁电解槽自动连续加料装置，其特征在于抬包排气管阀和液下罐排气管阀通过管路联通尾气处理系统。

4.根据权利要求1所述镁电解槽自动连续加料装置，其特征在于所述加料抽镁孔和抬包重力传感器为分别在集镁室大盖上设置和在镁电解槽旁设置的至少并列两套；其中一套用于连配前行氯化镁液保温抬包，另外套用于连配接续前行氯化镁液保温抬包加料的后续氯化镁液保温抬包或者用于连配加料时，从集镁室抽取液镁的液镁保温抬包。

5.根据权利要求4所述镁电解槽自动连续加料装置，其特征在于所述后续氯化镁液保温抬包为在前行氯化镁液保温抬包仍存一定氯化镁液余量时预先连配的预连配后续氯化镁液保温抬包，前氯化镁液保温抬包完成加料移开后的所述加料抽镁孔和抬包重力传感器用于连配从集镁室上层抽取液镁的液镁保温抬包。

6.根据权利要求5所述镁电解槽自动连续加料装置，其特征在于所述氯化镁液余量为160-240kg。

7.根据权利要求1所述镁电解槽自动连续加料装置，其特征在于镁电解槽由下部横向联通的竖隔墙间隔出上部集镁室有下电解质层的上液镁层，氯化镁液加料管插入所述上液镁层下20～30cm位置。

8.根据权利要求1所述镁电解槽自动连续加料装置，其特征在于液位计和液下罐的充排气管分别密封固定设置在集镁室大盖上的充排气管安装孔和液位计安装孔上。

9.根据权利要求1所述镁电解槽自动连续加料装置，其特征在于所述智能控制器电连至少两套并列的抬包重力传感器和所述抬包气相压力传感器和抬包自动充氩管阀的同时，电连控制一套充排气管阀；智能控制器配连测控多套交替接续使用的氯化镁液保温抬包。

10.根据权利要求1所述镁电解槽自动连续加料装置，其特征在于镁电解槽设置有用于实时检测电解电流大小和电解效率的工况检测器件，所述液位计和抬包重力传感器以及抬包气相压力传感器和所述工况检测器件通过智能控制器控制抬包自动充氩管阀；所述液下罐是设底部流液洞的竖筒容器，竖筒容器内腔上层为调控气相、下层为联通集镁室下层的电解质液相。