NO123727B

NO123727B -

Info

Publication number: NO123727B
Application number: NO406568A
Authority: NO
Inventors: N M Zuev; A B Ivanov; G M Sharunova; V V Vukolov
Original assignee: Vni I Pi A
Priority date: 1968-10-12
Filing date: 1968-10-12
Publication date: 1972-01-03

Description

Elektrolytisk celle for,smelteelektroiytisk Electrolytic cell for melting electrolytics

fremstilling av'magnesium. production of'magnesium.

Foreliggende" oppfinnelse vedrører en. elektrolytisk celle for smelteelektroiytisk<*>fremstilling av magnesium, fra f.eks. magnesiumklorid i' en elektrolyt av' smeltede salter. The present invention relates to an electrolytic cell for the fusion electrolytic production of magnesium, from e.g. magnesium chloride in an electrolyte of molten salts.

Det er kjent en. elektrolytisk celle" uten diafragma for fremstilling av magnesium,'' hvilken elektrolytisk, celle omfatter en elektr<p>dedel og en del for samling av magnesiumet, adskilt fra hver-andre ved hjelp av en "stas jonær skillevegg av et tungtsmeltelig materiale. Elektrodene rer symmetriske i form og har .horisontale nedre flater. Skilleveggen bæres av cellens.bunn.og har åpninger ved den nedre ende for gjennomstrømning av elektrolytten fra is aml e-delen til elektrolysedelen. Det er også åpninger ved den øvre ende av skilleveggen, ovenfor elektrolytthivået,"" JFbr gjéhnomføring av," elektrolytt og metallisk magnesium fra elektrolysedelen til samledelen. There is a known one. electrolytic cell" without a diaphragm for the production of magnesium,'' which electrolytic cell comprises an electr<p>de part and a part for collecting the magnesium, separated from each other by means of a "stas ionary partition wall of a hard-melting material. The electrodes are symmetrical in shape and have horizontal lower surfaces. The partition wall is supported by the bottom of the cell and has openings at the lower end for the electrolyte to flow through from the ice aml e part to the electrolysis part. There are also openings at the upper end of the partition, above the electrolyte level,"" JFbr bypass of," electrolyte and metallic magnesium from the electrolysis section to the collection section.

. Imidlertid har den ovenfor .nevrfce elektrolytiske celle uten diafragma en lav produksjonskapasitet. Et forsøk på å øke . However, the above .nevrfce electrolytic cell without a diaphragm has a low production capacity. An attempt to increase

dens utbytte ved å gjøre den lengre ville resultere i tapt gulvar-eal på oppstillingsstedet og en vanskeligere betjening. Forsøk på å øke produksjonskapasiteten ved å utstrekke elektrodene med horisontale nedre flater resulterte i at noe av magnesiumet og slam ble holdt tilbake i elektrolysedelen, nær de vegger som er lengst borte fra samledelen. Dessuten brenner magnesium som holdes tilbake på denne måte i klor, slik at det oppstår en materialfor-minskning. its benefit by making it longer would result in lost floor var-eal at the installation site and a more difficult operation. Attempts to increase production capacity by extending the electrodes with horizontal lower surfaces resulted in some of the magnesium and sludge being retained in the electrolysis section, near the walls furthest from the collection section. Furthermore, magnesium which is held back in this way burns in chlorine, so that a material reduction occurs.

En hensikt ved foreliggende oppfinnelse er å unngå de ovenfor nevnte ulemper. Andre formål ved oppfinnelsen fremgår av den følgende beskrivelse. One purpose of the present invention is to avoid the above-mentioned disadvantages. Other purposes of the invention appear from the following description.

Hovedformålet ved foreliggende oppfinnelse er å til-veiebringe en elektrolytisk celle som har en høyere produksjonskapasitet, lavere kraftforbruk og større utbytte av metallisk magnesium pr. flateenhet i den elektrolytiske cellen, og som også forenkler driften av den elektrolytiske celle. The main purpose of the present invention is to provide an electrolytic cell which has a higher production capacity, lower power consumption and greater yield of metallic magnesium per surface unit in the electrolytic cell, and which also simplifies the operation of the electrolytic cell.

Dette formål blir oppnådd ved hjelp av en elektrolytisk celle for smelteelektroiytisk fremstilling av magnesium, som er oppdelt ved hjelp av skillevegger i elektrolykekammer og samlekammer, hvilken elektrolytisk celle ifølge oppfinnelsen er kjenne-tegnet ved at elektrodene har skrå flater, ved de nedre ender, slik at de skrå deler reduserer arbeidshøyden for elektroden i retning av samlekammeret. Det er hensiktsmessig at elektrodenes skråflater har en vinkel på 15 til 30 grader i forhold til horisontalplanet. This purpose is achieved by means of an electrolytic cell for melting electrolytic production of magnesium, which is divided by means of partitions into an electrolytic chamber and a collection chamber, which electrolytic cell according to the invention is characterized by the fact that the electrodes have inclined surfaces, at the lower ends, such that the inclined parts reduce the working height of the electrode in the direction of the collection chamber. It is appropriate that the inclined surfaces of the electrodes have an angle of 15 to 30 degrees in relation to the horizontal plane.

Oppfinnelsen blir i det følgende nærmere forklart under henvisning til en foretrukket utførelsesform, som er fremstilt på tegningen, som viser: fig. 1 et planriss, delvis gjennomskåret av en elektrolytisk celle ifølge oppfinnelsen, The invention is explained in more detail in the following with reference to a preferred embodiment, which is shown in the drawing, which shows: fig. 1 a plan view, partially cut through of an electrolytic cell according to the invention,

fig. 2 et vertikalt tverrsnitt gjennom den elektrolytiske cellen på fig. 1 langs linjen II-II, fig. 2 a vertical cross-section through the electrolytic cell of fig. 1 along the line II-II,

fig. 3 et vertikalt langsgående snitt gjennom den elektrolytiske cellen på fig. 1, langs linjen III-III. fig. 3 a vertical longitudinal section through the electrolytic cell of fig. 1, along the line III-III.

Under henvisning til tegningene, består den elektrolytiske cellen ifølge oppfinnelsen hovedsakelig av stasjonære elektroder, anodene 1 og katodene 2, (fig. 1 og 2)- Den nedre ende av anodene 1 og katodene 2 er avskrånet over 80% av deres bredde, slik at skråflaten 3 har en vinkel på 25 grader i forhold til horisontalplanet. Elektrodene er plassert i to elektrolysekamre 4»' Mellom kamrene 4 er det plassert et kammer 5 for.oppsamling av metallisk magnesium. Skilleveggene 6-er fremstilt av tungtsmeltéHg materiale (ildfast betong), motstandsdyktig mot angrep av klor. Skilleveggene 6 har åpning 7 (fig- 3) for gjennomgang av elektrolytten og metallisk magnesium fra kammeret 4 til kammeret 5« Elektrolytten føres tilbake fra kammeret'5 til kammeret 4 gjennom buede åpninger 8 1 den nedre- del av skilleveggene, nær bunnen av den elektrolytiske cellen. Referring to the drawings, the electrolytic cell according to the invention consists mainly of stationary electrodes, the anodes 1 and the cathodes 2, (fig. 1 and 2) - The lower end of the anodes 1 and the cathodes 2 is beveled over 80% of their width, so that the inclined surface 3 has an angle of 25 degrees in relation to the horizontal plane. The electrodes are placed in two electrolysis chambers 4. Between the chambers 4 is placed a chamber 5 for the collection of metallic magnesium. The partitions 6 are made of heavy-melt Hg material (refractory concrete), resistant to attack by chlorine. The partition walls 6 have an opening 7 (fig. 3) for the passage of the electrolyte and metallic magnesium from the chamber 4 to the chamber 5. The electrolyte is led back from the chamber 5 to the chamber 4 through curved openings 8 in the lower part of the partition walls, near the bottom of the electrolytic cell.

De andre komponenter i den foreslåtte elektrolytiske celle er de samme.som benyttes i elektrolytiske celler uten diafragma- The other components of the proposed electrolytic cell are the same as those used in electrolytic cells without a diaphragm.

Den elektrolytiske cellen ifølge oppfinnelsen virker på følgende•måte: Det elektrolytiske bad blir fylt med en elektrolyt, som er en blanding av smeltede klorider av natrium, kalium og magnesium, til på høyde med åpningene 7 i skilleveggene 6. Det blir så tilført en likestrøm til elektrodene; og elektrolysen av magnesiumklorid begynner, med det resultat at magnesium blir frem-bragt ved katodene og klor ved anodene. ' Prosessen blir gjennom-ført ved en elektrolyttemperatur på 69O - 710°C• En elektrolyt-strøm fører magnesium og klor til overflaten. Klor strømmer ut av elektrolytten og samles ved toppen av elektrolysekammeret. Det blir fjernet gjennom åpninger i tildekningen av elektrolysekamrene. Blandingen av elektrolyt og metalliske magnesium, frigjort for klor, strømmer fra elektrolysekamrene 4 gjennom åpningene 7 til samlekammeret 5* Metallisk magnesium samles ved toppen av kammeret 5 The electrolytic cell according to the invention works in the following way: The electrolytic bath is filled with an electrolyte, which is a mixture of molten chlorides of sodium, potassium and magnesium, up to the level of the openings 7 in the partition walls 6. A direct current is then supplied to the electrodes; and the electrolysis of magnesium chloride begins, with the result that magnesium is produced at the cathodes and chlorine at the anodes. ' The process is carried out at an electrolyte temperature of 69O - 710°C• An electrolyte flow brings magnesium and chlorine to the surface. Chlorine flows out of the electrolyte and collects at the top of the electrolysis chamber. It is removed through openings in the cover of the electrolysis chambers. The mixture of electrolyte and metallic magnesium, freed from chlorine, flows from the electrolytic chambers 4 through the openings 7 to the collection chamber 5* Metallic magnesium is collected at the top of the chamber 5

og elektrolytten går tilbake til elektrolysekamrene gjennom åpningene 8 i skilleveggene 6. Således sirkulerer elektrolytten i en lukket syklus, og sørger derved for den kontinuerlige overføring av magnesium fra elektrolysekammeret til samlekammeret. and the electrolyte returns to the electrolysis chambers through the openings 8 in the partitions 6. Thus the electrolyte circulates in a closed cycle, thereby ensuring the continuous transfer of magnesium from the electrolysis chamber to the collection chamber.

Da det i områdene av kamrene 4> som ligger lengst borte fra kammeret 5 er en maksimal arbeidshøyde for elektrodene, er også mengden av klor som unnviker pr. flateenhet av den horisontale del av den elektrolytiske celle også et maksimum her, og påvirker således en rettet sirkulasjon for elektrolytten og den fullstendige overføring av metallisk magnesium fra elektrolysekamrene til samlekammeret. As there is a maximum working height for the electrodes in the areas of the chambers 4> which are furthest away from the chamber 5, the amount of chlorine that escapes per unit area of the horizontal part of the electrolytic cell also a maximum here, and thus affects a directed circulation for the electrolyte and the complete transfer of metallic magnesium from the electrolysis chambers to the collection chamber.

Etterhvert som det oppsamles, blir det metalliske magnesium fjernet fra kammeret 5* Slamutfellingen fra elektrolytten på cellebunnen i kammeret 5r °g også i kamrene 4 nær kammeret 5 blir likeledes periodisk fjernet. As it collects, the metallic magnesium is removed from the chamber 5* The sludge precipitate from the electrolyte on the cell bottom in the chamber 5r °g also in the chambers 4 near the chamber 5 is likewise periodically removed.

Forsøk med- den elektrolytiske celle ifølge oppfinnelsen har vist at skråkantede elektroder forbedrer sirkulasjonen for elektrolytten og øker strømeffektiviteten med' 3 eller 4% i sammenlikning med de eksisterende elektrolytiske celler uten diafragma, med en proporsjonal forminskning i spesifikt kraftforbruk. Dessuten gir skråkantede elektroder bedre betingelse for slam-.bunnfelling, noe som gjør fjerning av slammet lettere. Experiments with the electrolytic cell according to the invention have shown that beveled electrodes improve the circulation of the electrolyte and increase the current efficiency by 3 or 4% compared to the existing electrolytic cells without a diaphragm, with a proportional reduction in specific power consumption. In addition, bevelled electrodes provide better conditions for sludge settling, which makes removal of the sludge easier.

Ved andre utførelsesformer for den elektrolytiske celle kan man ha bare et elektrolysekammer 4> i hvilke tilfelle" samlekammeret 5 er lett tilgjengelig, da det er plassert ved den elektrolytiske celles frontvegg. In other embodiments of the electrolytic cell, one can have only one electrolysis chamber 4> in which case the collection chamber 5 is easily accessible, as it is located at the front wall of the electrolytic cell.

Elektrodene kan ha skråflater med en vinkel på 15 til 30 grader. Skråflaten kan utstrekke seg over hele elektrodens bredde, eller over en del av denne. Det er imidlertid å fore-trekke, at skråflatens utstrekning går over minst halve bredden The electrodes can have inclined surfaces with an angle of 15 to 30 degrees. The inclined surface can extend over the entire width of the electrode, or over a part of it. It is preferable, however, that the extent of the inclined surface goes over at least half the width

til hver elektrode. Skråflaten kan dannes av en flate som ikke er vinkelrett på elektrodeflaten. F.eks. kan en skråflate bli dannet av et plan skråttstilt på elektrodens flate, eller ved forskjellige plan vinkelrett eller skråttstilt på elektrodeflaten, eller av en kurvet overflate. I alle tilfelle er det imidlertid vesentlig at arbeidshøyden til elektroden skal avta i retning mot samlekammeret. to each electrode. The inclined surface can be formed by a surface that is not perpendicular to the electrode surface. E.g. an inclined surface can be formed by a plane inclined to the surface of the electrode, or by different planes perpendicular or inclined to the electrode surface, or by a curved surface. In all cases, however, it is essential that the working height of the electrode should decrease in the direction towards the collection chamber.

Claims

1. Electrolytic cell for melting electrolytic production of magnesium, divided by partitions into electrolysis chamber and collection chamber, characterized in that the electrodes (1 and 2) have inclined surfaces (3) at the lower ends, which surfaces reduce the working heights of the electrodes in the direction towards the collection chamber (5) •

2. Electrolytic cell according to claim 1, characterized in that the inclined surfaces (3) of the electrodes (1 and 2) have an angle of 15 to 30 degrees in relation to the horizontal plane.