NO144639B - Um fremgangsmaate og elektrolysoer for fremstilling av magnesi - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og en elektro-

lysør for fremstilling av magnesium og klor fra magnesiumkloridholdig saltsmelte under anvendelse av magnesiumklorid i fast form.

Tilførsel av magnesiumklorid i fast form til Mg-elektrolyse-

celler er kjent fra eldre patentlitteratur (US pat. nr.

1,567,318, nr. 1,861,798 og nr. 2,396,171). I alle disse tilfellene anvendes vannholdig magnesiumklorid i forskjellige hydratformer av MgCl2 inneholdende fra 2-6 vannmolekyler.

Det er kjent at H2o i cellene reduserer strøm- og energi-

utbytte. Videre vil disse vannholdige salter som f.eks.

<MgCl>2 . 6H2O ved en vanlig dehydratasjon dekomponere under

dannelse av MgO, HCl og H2O.

MgO som inert komponent synker til bunns i elektrolyserommet

hvor den sammen med en del smelte danner slam som bygges opp og fører til driftsforstyrrelser og derfor må fjernes med jevne mellomrom. HCl, vanndamp og luft som medrives MgC^-granulat angriper grafittanoder og fortynner i betydelig grad klorgassen.

For å undertrykke denne spaltningsreaksjon ble det foreslått L

de ovennevnte patenter å innføre MgCl2-granulatet i nærheten av anoder, dvs. i en atmosfære av konsentrert Cl2 utviklet ved anodene. Dette hadde en viss positiv effekt på elektrolyse-prosessen, men løste ikke problemet med anodetæring og for-

tynning av klorgassen.

Tysk patentskrift nr. 1.149.538 beskriver en elektrolysecelle med et oppvarmet tilførselsrom (kammer) hvor magnesiumklorid hydrat smeltes og behandles med en gass som forhindrer hydro-lysen før overføring av smeiten til elektrolyserommet. Denne løsning gir en komplisert cellekonstruksjon, medfører større energiforbruk (oppvarming av tilførselsrommet) og ekstra utgifter til den anvendte behandlingsgass.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å frembringe en fremgangsmåte for fremstilling av Mg og Cl2 uten de ovennevnte mangler, hvor MgCl2 i fast form føres direkte inn i elektrolyserommet på en slik måte at kontakt mellom MgCl2-prills og grafittanoder med den etterfølgende tæring av anodene hindres.

Et annet trekk ved oppfinnelsen er at slamdannende forurensninger tilført élektrolysecellen med MgCl2-prills føres kontinuerlig ut av elektrolyserommet til det tilgrensende metallutskillingsrommet.

Et ytterligere trekk ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er den kombinerte effekt av gassavkjøling, som fører til mindre tap av klorider fra smelte på grunn av utkondensering av sublimater fra smeiten på prills, og oppvarming av prills, slik at lokal nedkjøling av smeiten minskes.

Formålet ifølge oppfinnelsen oppnås ved at magnesiumklorid i fast form føres i motstrøm med klorgass inn i elektrolyserommet i en viss avstand fra anoder i et område som er innrettet for å unngå kontakt mellom magnesiumklorid og anoder, og hvorfra slamdannende forurensninger i den tilførte MgCl2 føres

kontinuerlig ut av elektrolyse- rommet til det tilgrensende metallutskillingsrommet.

Oppfinnelsen vedrører videre en elektrolysør for gjennomføring av fremgangsmåten. Elektrolysøren omfatter elektrolyserom og metallutskillingsrom, atskilt fra hverandre ved hjelp av en skillevegg, og er utstyrt med vekselvis anordnede anoder og katoder.

Elektrolysøren er spesielt kjennetegnet ved at det er anordnet et avskjermet område i elektrolyserommet hvor magnesiumklorid føres inn, utformet- som et smelterom mellom to anoder med større avstand fra hverandre enn avstanden mellom de øvrige anoder i elektrolyserommet.

I dette smelterommet tilføres MgCl2_priiis nær skilleveggen mellom elektrolyseog metallutskillingsrommet via en sentral kloravtrekkshette i motstrøm med den under elektrolysen utviklede klorgass. En naturlig sirkulasjon som oppstår i smeiten, hovedsakelig på grunn av den såkalte "gas-lift"-

effekten ved anoder, holder prills med medrevet luft vekk fra anodene og sørger samtidig for rask transport av smeiten fra smelterommet til metallutskillingsrommet. En kryssvegg anordnet på tvers av elektrolyserommet, med en hensiktsmessig utformet fremre del mot skilleveggen som ligger under smeltenivå og danner smelterommets bunnparti, bidrar ytterligere til å oppnå gunstige strømningsforhold i smeiten.

Andre fordeler og formål ved oppfinnelsen vil fremgå av den nedenfor følgende beskrivelse og patentkrav.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, medfører at magnesiumklorid

kan mates direkte inn i elektrolyserommet uten at den raedrevne luft i MgCl2-prills forårsaker tæring av grafittanodene.

Den raske transport av nedsmeltede prills fra elektrolyserommet

til metallutskillingsrommet forhindrer at slamdannende forurensninger tilført med prills akkumuleres i elektrolyserommet og forårsaker driftsforstyrrelser og derved lavere strømutbytte. Bruk av vesentlig vannfri MgCl2-prills (H2O<0,2%) med lavt

innhold av MgO (^.0,15%) resulterer i en betydelig reduksjon av total slammengde. Kontinuerlig mating av prills gir mulighet for automatisering av prosessen og sikrer en bedre kontroll med smeltens sammensetning og gir mindre variasjoner i smeltens nivå.

Tilførsel av prills i motstrøm med den under elektrolyse utviklede klorgass gir en kombinert effekt av gassavkjøling og prillsforvarming. Det er registrert mindre tap av klorider fra smeiten pga. utkondensering av sublimater på prills. Den lokale nedkjøling av smeiten i tilsetningsområdet er betydelig minsket.

Den sentrale kloravtrekkshette er hensiktsmessig dimensjonert slik at gasshastigheter i hetten er relativt lave og dermed medrivning av støv fra prills minimal.

Oppfinnelsen skal i det etterfølgende beskrives mer utførlig i forbindelse med en utføringsform av en elektrolysør som er særlig egnet for gjennomføring av MgCl2-tilførsel ifølge oppfinnelsen og som er vist på de medfølgende tegninger, hvor

Fig. 1 er et vertikalsnitt langs elektrolyserommet i en

elektrolysør ifølge oppfinnelsen, og

Fig. 2 viser et vertikalsnitt etter linjen A-A på Fig. 1. Fig. 1 viser et snitt gjennom elektrolyserommet (1) med vekselvis anordnede anoder (4) og katoder (5). I en bredere spalte mellom to anoder, som i dette tilfelle er dannet ved å fjerne en av anodene, er det anordnet en kryssvegg (6) som går på tvers av elektrolyserommet. En kloravtrekkshette (7), med tilførselsrør (8) for innmating av MgCl2-prills, tilknyttet en konvensjonell mateanordning og silo (ikke vist på figuren), er anordnet ovenfor kryssveggen og tett forbundet med lokket (9) på elektrolyserommet. utforming av kryssveggen som er delvis neddykket i smeiten og delvis rager oppover smeltens nivå, ses best på

Fig. 2.

Fig. 2, som er et vertikalt snitt av elektrolysøren, viser at elektrolyserommet (1) og metallutskillingsrommet (2) er skilt fra hverandre ved hjelp av en skillevegg (3).

Skilleveggen har åpninger (12) ved den nedre ende for gjennom-strømming av smelte til elektrolyserommet.

Det er videre anordnet åpninger (13) ved den øvre ende under smelteoverflaten gjennom hvilke smeiten sammen med utskilt metall strømmer til metallutskillingsrommet.

Under elektrolyse av kloridsmelte oppstår det en naturlig sirkulasjon i smeiten på grunn av "gas-lift"-effekten i elektrode-mellomrommene slik det er antydet med piler på figurene.

I den brede spalten ovenfor kryssveggen (6) dannes det et avskjermet smelterom (10), hvor MgCl2-prills, som faller ned i smeiten gjennom kloravtrekkshetten, blir smeltet samtidig som den naturlige strømming i smeiten skjermer anodene på begge sider av smelterommet mot prills med medrevet luft.

Dette smelterommet (10) er videre avgrenset av den avtrappede kryssvegg (6), som har en bakre del (14) som rager over smeltens nivå, og en fremre del (15) ved skilleveggen (3) som ligger under smeltens nivå og danner smelterommets bunnparti.

Den sentrale kloravtrekkshette (7) er tilkoblet ved hjelp av et rør (11) til et gassledningssystem (ikke vist på figuren).

Figuren viser også en av grafittanodene (4) bakom kryssveggen og en katode (5) foran kryssveggen.

Elektrolysøren som er vist på Figurene 1 og 2, representerer kun en utføringsform av en elektrolysør for bruk ved den praktiske gjennomføring av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Andre konstruksjoner og modifikasjoner kan anvendes for å oppnå gunstige strømmingsforhold i smeiten. Forskjellig utforming av kryssveggen og dens plassering i forhold til skilleveggen, gir muligheter for en utstrakt regulering av strømmingsforholdene i smelterommet.

Elektrolysøren kan ha flere avdelte elektrolyserom og metallutskillingsrom, og videre kan den på figurene viste kloravtrekkshette ha forskjellige utforminger og plasseringer på elektrolysøren.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte ved elektrolytisk fremstilling av magnesium fra magnesiumkloridholdig saltsmelte, under anvendelse av elektrolysør omfattende minst ett elektrolyserom og minst ett metallutskillingsrom hvor elektrolyserommet og metallutskillingsrommet er atskilt ved hjelp av en skillevegg, karakterisert ved at magnesiumklorid i fast form føres i motstrøm med klorgass som utvikles under elektrolysen inn i elektrolyserommet, i et område som er innrettet for å unngå kontakt mellom magnesiumklorid og anodene og hvorfra slamdannende forurensninger i den tilførte magnesiumklorid føres kontinuerlig ut av elektrolyserommet til det tilgrensende metallutskillingsrommet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at magnesiumklorid føres inn i et smelterom, dannet mellom to anoder med større avstand fra hverandre enn avstanden mellom de øvrige anoder i elektrolyserommet og avgrenset nedenfra med en kryssvegg som er anordnet på tvers av elektrolyserommet.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert v e d at magnesiumklorid i form av vesentlig vannfri prills mates inn i smelterommet nær skilleveggen mellom elektrolyserommet og metallutskillingsrommet via en sentral kloravtrekkshette som dekker smelterommet.

4. Elektrolysør for utføring av fremgangsmåten ifølge krav 1-3, omfattende elektrolyserom (1) og metallutskillingsrom (2) atskilt fra hverandre ved hjelp av en skillevegg (3) og utstyrt med vekselvis anordnede anoder (4) og katoder (5),karakterisert ved at området i elektrolyserommet hvor magnesiumklorid føres inn er utformet som et avskjermet smelterom (10) dannet mellom to anoder med større avstand fra hverandre enn avstanden mellom de øvrige anoder i elektrolyserommet.

5. Elektrolysør ifølge krav 4, karakterisert ved at smelterommet (10) er avgrenset med en kryssvegg (6) som er anordnet på tvers av elektrolyserommet, og hvor kryssveggens bakre del (14) rager over smeltens nivå, og dens fremre del (15) mot skilleveggen (3) ligger under smeltens nivå og danner smelterommets bunnparti.

6. Elektrolysør ifølge krav 5, karakterisert ved at det på begge sider av den tversgående kryssvegg (6) er anordnet en katode.

7. Elektrolysør ifølge krav 4 eller 5, karakterisert ved at en sentral kloravtrekkshette (7) forsynt med et rør (8) for tilførsel av magnesiumklorid, er anordnet elektrolysøren ovenfor smelterommet (10).