RU1665722C - Бездиафрагменный электролизер для получения магния и хлора - Google Patents
Бездиафрагменный электролизер для получения магния и хлора Download PDFInfo
- Publication number
- RU1665722C RU1665722C SU4768026A RU1665722C RU 1665722 C RU1665722 C RU 1665722C SU 4768026 A SU4768026 A SU 4768026A RU 1665722 C RU1665722 C RU 1665722C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cathode
- shelves
- magnesium
- electrolyzer
- distance
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к конструкции электролизеров для получения магния и хлора из расплавов хлоридов. Цель изобретения - повышение выхода по току и производительности электролизера за счет полноты и ускорения вывода магния из хлоронасыщенной рабочей зоны. Катоды выполнены из двух пластин 8, между которыми каскадно закреплены полочки 9 под углом 5 - 40° к горизонтали в сторону сборной ячейки. Верхняя полочка закреплена на расстоянии от верха катода 1/10 - 2/3 его высоты. Расстояние между полочками по вертикали составляет 1/25 - 1/10 высоты катода. Полочки по горизонтали перекрывают одна другую на 1/20 - 1/10 своей длины. Расстояние между катодными пластинами составляет 0,8 - 1,5 межэлектродного расстояния. Полочки выполнены из стали. 2 з.п. ф-лы, 2 фиг., 1 табл.
Description
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к конструкции электролизеров для получения магния и хлора из расплавов хлоридов.
Известен электролизер для получения магния, включающий сборные ячейки и электролитические с установленными в них анодами и катодами, выполненными из двух пластин переменного сечения, так, что расстояние между ними увеличивается в сторону сборной ячейки.
Недостатком этого электролизера является то, что уменьшение расстояния между катодными пластинами со стороны токоподводящей штанги создает сопротивление входящему в него потоку электролита с металлом. В результате образуется дополнительный контур циркуляции электролита, направленный в противоположную от основного потока сторону и захватывающий выделившийся в этом районе магний.
Это приводит к значительным потерям магния в результате его хлорирования при многократном прохождении через хлоронасыщенную зону и к снижению выхода магния по току.
И, наоборот, увеличение расстояния между катодными пластинами со стороны сборной ячейки гасит скорость потока внутри катода и обеспечивает благоприятные условия сепарации не только хлора, но и магния. В результате значительная часть магния всплывает на поверхность электролита в рабочих отделениях и взаимодействует с хлором. Доля магния, выводимого из газонасыщенной зоны, сокращается, выход по току снижается.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для реализации электролитического процесса, имеющее электролитическую ячейку с чередующимися анодами и катодами двойного действия. Электролитические ячейки от сборной отделяются перегородкой. Отделение электролита и металла от газообразного хлора достигается противотоком электролита и пропусканием этого потока через катоды в сборную ячейку. Катоды имеют наклонное основание, один или несколько входных каналов в верхней горизонтальной части и вертикальный выходной канал.
Работа электролизера с катодом данной конструкции изучалась на гидродинамической модели. Установлено, что сплошное наклонное основание катода гасит скорость потока электролита с магнием, направленного внутрь его. Это отрицательно сказывается на полноту выноса магния в сборную ячейку, а следовательно, снижает выход по току.
Кроме того, вместе с потоком электролита и металла внутрь катода заносится и шлам, который частично накапливается на основании катода, взмучивается циркулирующим электролитом, бронируя мелкие капли магния, утяжеляя их и увлекая на подину, что также приводит к дополнительным потерям металла.
Целью изобретения является увеличение выхода по току и повышение производительности электролизера.
Поставленная цель достигается тем, что в бездиафрагменном электролизере для получения магния и хлора, имеющем электролизное отделение с электродами и сборную ячейку, разделенные перегородкой катоды выполнены из параллельно расположенных пластин, между которыми размещены полочки, спускающиеся в сторону сборной ячейки под углом 5-40ок горизонтали. Верхняя полочка находится от верха катода на расстоянии, равном 1/10-2/3 его высоты, каждая нижняя расположена от верхней по вертикали на расстоянии 1/25-1/10 высоты катода. Полочки перекрывают одна другую на 1/20-1/10 своей длины.
Оптимальное расстояние между катодными пластинами равно 0,8-1,5 межэлектродного расстояния (МЭР).
На фиг. 1 изображен предлагаемый электролизер, продольный разрез; на фиг.2 - то же, поперечный разрез.
Бездиафрагменный электролизер для получения магния и хлора включает в себя стальной кожух 1, футерованный огнеупорным материалом 2, перегородкой 3, разделенной на рабочее отделение 4 и сборную ячейку 5.
В рабочем отделении установлены аноды 6 и катоды 7, введенные через продольные стенки.
Катод состоит из двух параллельных пластин 8, приваренных к токоподводящей штанге и расположенных одна от другой на расстоянии, равном 0,8-1,5 межэлектродных расстояний.
Между пластинами каскадно размещены стальные полочки 9, выполненные с наклоном к сборной ячейке под углом 5-40о к горизонтали. Верхняя полочка размещена от верха катода на 1/10-2/3 его высоты, а каждая следующая нижняя находится от соседней верхней на расстоянии 1/25-1/10 высоты катода. Полочки перекрываются одна другой на 1/20-1/10 своей длины.
Электролизер работает следующим образом.
На аноде 6 выделяется газообразный хлор, на катоде 7 - жидкий магний.
Газонасыщенный электролит поднимается в межэлектродном пространстве вверх, увлекая с собой капли металла, выделенные на катодах. Достигая верха катода, поток электролита с магнием в основной массе поворачивает внутрь катода, где отпускается до каскада полочек 9, по ним направляется в сторону сборной ячейки 5.
Каскадное расположение полочек в катоде обеспечивает равномерный и направленный выход магния с расплавом под разделительной перегородкой 3 в сборную ячейку 5, где магний всплывает на поверхность, а электролит возвращается в рабочее отделение 4. Малая часть электролита с незначительной долей металла через промежутки между полочками направляется к низу катода, попадает в межэлектродное пространство, где захватывается восходящим циркуляционным потоком и возвращается внутрь катода.
Длина и угол наклона полочек препятствуют прохождению больших масс металла в промежутки между ними и обеспечивают полное смывание шлама полочек циркулирующим электролитом.
Направленное движение электролита в придонном слое обеспечивает подгонку шлама к сборной ячейке, что значительно облегчает его удаление.
Организация циркуляции электролита из межэлектродного пространства через рабочий лист внутрь катода, где практически отсутствуют газовые пузырьки, позволяет не только равномерно и наиболее полно, но и более быстро выводить магний из хлоронасыщенной зоны в сборную ячейку.
При исследованиях на гидромодели электрохимических ячеек электролизера с разработанной конструкцией катода установлено, что время пребывания капель магния в рабочем отделении сокращается по сравнению с прототипом почти в два раза.
Это достигается благодаря каскадному расположению полочек при оптимальных соотношениях, что обеспечивает максимальный заход потока электролита с магнием внутри катода. Соотношение гидродинамических напоров на входе в катод и выходе из него обеспечивает направленный и быстрый вывод металла в сборную ячейку.
Экспериментальное обоснование параметров приведено в таблице. Работа предлагаемого электролизера сравнивается с показателями прототипа, которые взяты на единицу.
Конструкция катода, схемы циркуляционных потоков электролита, движения магния и залегание шлама изучены на гидродинамической модели с измерением скоростей потоков.
Установлено, что оптимальное заглубление верхней полочки от верха катода находится в пределах 1/10-2/3 высоты катода.
Заглубление менее 1/10 высоты катода уменьшает долю выводимого из хлоронасыщенной зоны магния и создает большое сопротивление входящему потоку.
Расположение верхней полочки ниже 2/3 высоты катода не обеспечивает каскадного их размещения и тормозит вывод магния из удаленной от места сбора части катода.
Расстояние между полочками по высоте должно быть равным 1/25-1/10 высоты катода. Более близкое их расположение в процессе эксплуатации приводит к зашламлению зазора, при разведении полочек на большее, чем оптимальные пределы, расстояние основной циркуляционный контур замкнется вокруг катодных листов, уменьшится доля магния, выносимого в сборную ячейку, что приведет к падению выхода по току.
Опытным путем установлена необходимость смещения полочек относительно одна другой на 1/20-1/10 своей длины для организации направленного потока электролита с магнием к сборной ячейке, для препятствия проходу магния между полочками к подине электролизера и повторного заноса в газонасыщенную зону. Это обеспечивает максимальный вывод магния в сборную ячейку и сокращение его потерь. Опыты проводились с двумя и тремя стальными полочками. Но их может быть и четыре. Количество полочек обусловлено длиной катода, углом наклона и необходимостью выведения магния под перегородку в сборную ячейку. На гидромодели электролизера определено, что рабочие листы катода отстоят друг от друга на 0,8-1,5 (МЭР).
Более близкое размещение пластин создает большое сопротивление входящему вместе с металлом потоку электролита, в результате чего часть магния всплывает в газонасыщенную зону и теряется в результате его хлорирования.
Размещение пластин в катоде дальше, чем на 1,5 межэлектродных расстояний, приводит к снижению скорости циркуляционного потока и сепарации металла в электрохимических ячейках, что также увеличивает потери магния и снижает выход по току.
Результаты экспериментов позволили выбрать параметры, изложенные в формуле и представляющие отличительные признаки электролизера.
Новыми признаками являются:
- выполнение в катоде каскадно расположенных направляющих полочек;
- угол наклона и взаимное расположение прерывающихся полочек;
- экспериментально установленные соотношения размеров новых элементов в катоде, их заглубление и взаиморасположение;
- определение оптимального расстояния между катодными пластинами.
- выполнение в катоде каскадно расположенных направляющих полочек;
- угол наклона и взаимное расположение прерывающихся полочек;
- экспериментально установленные соотношения размеров новых элементов в катоде, их заглубление и взаиморасположение;
- определение оптимального расстояния между катодными пластинами.
Это позволило отнести предложенный электролизер к соответствующему критерию "существенные отличия".
Организация циркуляции электролита из межэлектродного пространства через рабочий лист внутрь катода, где практически отсутствуют газовые пузырьки, позволила не только равномерно и наиболее полно, но и более быстро выводить магний из хлоронасыщенной зоны в сборную ячейку.
При исследованиях на гидродинамической модели электрохимических ячеек электролизера с разработанной конструкцией катода установлено, что время пребывания капель магния в рабочем отделении сокращается почти в два раза по сравнению с катодами двойного действия, имеющими закрытое основание, в которых магний, выносимый в сборную ячейку, в значительной мере вновь заносится в рабочие отделения. В результате на электролизерах с катодами, имеющими внутри каскадно расположенные полочки, выход по току выше на 3-7%, тепловой баланс такого электролизера обеспечивается при более высокой плотности тока, так как производительность его может быть увеличена на 8-12%.
Claims (3)
1. БЕЗДИАФРАГМЕННЫЙ ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИЯ И ХЛОРА, содержащий электролизное отделение и сборную ячейку, разделенные перегородкой, аноды и катоды в виде параллельно расположенных пластин, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода по току производительности электролизера за счет ускорения вывода магния из хлоронасыщенной рабочей зоны, катоды выполнены с полочками, расположенными между пластинами и закрепленными с уклоном в сторону сборной ячейки под углом 5 - 40o к горизонтали, причем верхняя полочка расположена от верха катода на расстоянии 1/10 - 2/3 его высоты, каждая следующая полочка расположена на расстоянии по вертикали 1/25 - 1/10 высоты катода от предыдущей, а перекрытие полочек одна другой по горизонтали составляет 1/20 - 1/10 длины.
2. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что расстояние между катодными пластинами составляет 0,8 - 1,5 межэлектродного расстояния.
3. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что полочки выполнены из стали.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4768026 RU1665722C (ru) | 1989-12-13 | 1989-12-13 | Бездиафрагменный электролизер для получения магния и хлора |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4768026 RU1665722C (ru) | 1989-12-13 | 1989-12-13 | Бездиафрагменный электролизер для получения магния и хлора |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU1665722C true RU1665722C (ru) | 1994-10-15 |
Family
ID=30441567
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4768026 RU1665722C (ru) | 1989-12-13 | 1989-12-13 | Бездиафрагменный электролизер для получения магния и хлора |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU1665722C (ru) |
-
1989
- 1989-12-13 RU SU4768026 patent/RU1665722C/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Заявка Великобритании N 1430351, кл. C 7B, 1977. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4604177A (en) | Electrolysis cell for a molten electrolyte | |
US3755099A (en) | Light metal production | |
US4110178A (en) | Flow control baffles for molten salt electrolysis | |
US4401543A (en) | Electrolytic cell for magnesium chloride | |
RU1665722C (ru) | Бездиафрагменный электролизер для получения магния и хлора | |
US4140594A (en) | Molten salt bath circulation patterns in electrolysis | |
RU2405865C1 (ru) | Способ получения магния и хлора и электролизер для его осуществления | |
JPH0443987B2 (ru) | ||
US3749660A (en) | Electrolyzer for production of magnesium | |
RU2095482C1 (ru) | Магниевый электролизер с направленной циркуляцией электролита | |
RU2316618C2 (ru) | Электролизер для получения магния и хлора | |
RU1782065C (ru) | Электролизер для получения магния и хлора | |
US6402911B2 (en) | Apparatus for the production of magnesium | |
RU2148682C1 (ru) | Электролизер для получения магния и хлора | |
RU2094536C1 (ru) | Бездиафрагменный электролизер для получения магния и хлора | |
IL44087A (en) | Method for the molten salt electrolytic production of metals from metal chlorides and electrolyser for carrying out the method | |
RU2206639C1 (ru) | Электролизер для получения магния и хлора | |
RU2702215C1 (ru) | Электролизер для получения магния и хлора | |
JPH0211676B2 (ru) | ||
RU217407U1 (ru) | Бездиафрагменный электролизер для получения магния и хлора с нижним вводом анодов | |
RU2128245C1 (ru) | Электролизер для получения магния и хлора | |
RU2336368C1 (ru) | Электролизер для получения магния и хлора | |
RU1811720C (ru) | Электролизер для получения магния и хлора | |
IL161678A (en) | Method and apparatus for production of magnesium and chlorine | |
RU2132412C1 (ru) | Бездиафрагменный электролизер для получения магния и хлора |