RU2075550C1

RU2075550C1 - Refining electrolyzer

Info

Publication number: RU2075550C1
Application number: RU93052860A
Authority: RU
Inventors: П.А. Донских; В.А. Колесников; В.В. Дятлов; В.В. Башкатов; В.И. Трифонов; В.С. Бабин
Original assignee: Акционерное общество "АВИСМА титано-магниевый комбинат"
Priority date: 1993-11-22
Filing date: 1993-11-22
Publication date: 1997-03-20

Abstract

FIELD: metallurgy of nonferrous metals, particular, electrolytic production of magnesium and chlorine in continuous production line. SUBSTANCE: impurities from melt are electrochemically removed in the first, in melt flow, electrolytic compartment with 0.5-0.75 of nominal electrode spacing and high electrode current density, and electrolysis of magnesium chloride is carried out in the last compartment with optimal electrode spacing. EFFECT: higher chloride melt purification efficiency, reduced labor input and specific consumption of electric power. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов, в частности к электролитическому получению магния и хлора в поточной технологической линии. The invention relates to the field of metallurgy of non-ferrous metals, in particular to the electrolytic production of magnesium and chlorine in a continuous production line.

Известен проточный бездиафрагменный электролизер для рафинирования электролита, у которого регламентировано соотношение рабочей высоты катода и исходного максимального междуэлектродного расстояния (А. С. СССР 383758. //Открытия, изобретения. 1973 г. N 24). Электролизер имеет повышенное междуэлектродное расстояние, что не обеспечивает интенсивного перемешивания газов с расплавом, твердыми взвесями. Степень очистки расплава от примесей в таком электролизере сравнительно невелика. Known flowless diaphragm electrolyzer for refining electrolyte, which is regulated by the ratio of the working height of the cathode and the initial maximum interelectrode distance (A. S. USSR 383758. // Discovery, invention. 1973 N 24). The electrolyzer has an increased interelectrode distance, which does not provide intensive mixing of gases with the melt, solid suspensions. The degree of purification of the melt from impurities in such an electrolyzer is relatively small.

Из известных аналогов наиболее близким по совокупности признакам и назначению к предлагаемой конструкции электролизера является известный аппарат для подготовки хлормагниевых расплавов к электролизу (А. С. СССР 451893./ /Открытия, изобретения, 1974 г. N 44). Аппарат снабжен электродами для электролитической очистки и фильтрации расплава, которые выполнены в виде полых графитированных стаканов с устройствами для удаления расплава. Of the known analogues, the closest in terms of characteristics and purpose to the proposed design of the electrolyzer is the well-known apparatus for preparing chloromagnesium melts for electrolysis (A. S. USSR 451893./ / Discovery, invention, 1974 N 44). The apparatus is equipped with electrodes for electrolytic cleaning and filtration of the melt, which are made in the form of hollow graphite glasses with devices for removing the melt.

Однако полые аноды в условиях работы электрохимической очистки расплава имеют пониженный срок службы, что повышает удельный расход графита и трудозатраты по замене анодов. Напряжение на электролизере высокое, расстояние между электродами не регламентируется, ток по электродам распределяется равномерно. Полые электроды сложны в изготовлении. However, hollow anodes under the conditions of electrochemical cleaning of the melt have a reduced service life, which increases the specific consumption of graphite and the labor required to replace the anodes. The voltage on the cell is high, the distance between the electrodes is not regulated, the current across the electrodes is distributed evenly. Hollow electrodes are difficult to manufacture.

Заявляемое техническое решение направлено на повышение степени очистки расплава хлоридов от примесей, снижение трудозатрат и снижение удельного расхода электроэнергии. Это достигается в рафинировочном электролизере, конструкция которого характеризуется совокупностью следующих существенных признаков:
междуэлектродное расстояние в первых электролитических отделениях электролизера, потребляющих 65 80% электроэнергии постоянного тока, составляет 0,5 0,75 от номинального (заданного);
в последнем электролитическом отделении расстояния между электродами равно номинальному.The claimed technical solution is aimed at increasing the degree of purification of the chloride melt from impurities, reducing labor costs and reducing specific energy consumption. This is achieved in a refining cell, the design of which is characterized by a combination of the following essential features:
interelectrode distance in the first electrolytic compartments of the electrolyzer, consuming 65 80% of direct current electricity, is 0.5 0.75 of the nominal (specified);
in the last electrolytic compartment, the distance between the electrodes is equal to the nominal.

В предлагаемом рафинировочном электролизере электрохимическая очистка расплава от примесей осуществляется в первых по потоку расплава электролитических отделениях при уменьшенном до 0,5 0,75 от номинального междуэлектродного расстояния, а электролиз хлорида магния и осаждение твердых взвесей в последнем отделении при номинальном расстоянии между электродами. Такая конструкция позволяет существенно интенсифицировать электролиз и хлорирование примесей в первых отделениях, т. к. возрастает концентрация хлора, хлористого водорода за счет уменьшения объема междуэлектродного пространства и повышения плотности тока на электродах. Ток в электролизере распределяется по электродам обратно пропорционально сопротивлению электролитических ячеек, т. е. величине междуэлектродного расстояния. In the proposed refining electrolyzer, electrochemical purification of the melt from impurities is carried out in the first electrolytic compartments downstream of the melt at a reduced to 0.5 0.75 of the nominal interelectrode distance, and magnesium chloride electrolysis and precipitation of solid suspensions in the last compartment at the nominal distance between the electrodes. This design allows one to significantly intensify the electrolysis and chlorination of impurities in the first compartments, since the concentration of chlorine and hydrogen chloride increases due to a decrease in the volume of the interelectrode space and an increase in the current density at the electrodes. The current in the electrolyzer is distributed across the electrodes inversely proportional to the resistance of the electrolytic cells, i.e., the magnitude of the interelectrode distance.

В последнем отделении с увеличением расстояния между электродами скорость газоочистного потока снижается, твердые взвеси осаждаются на подину электролизера, и расплав очищается от примесей. In the last compartment, as the distance between the electrodes increases, the speed of the gas-cleaning stream decreases, solid suspensions are deposited on the bottom of the electrolyzer, and the melt is cleaned of impurities.

Уменьшение междуэлектродного расстояния в первых отделениях позволяет увеличить количество электродов и снизить напряжение на электролизере, т. е. сократить удельный расход электроэнергии. Reducing the interelectrode distance in the first compartments allows you to increase the number of electrodes and reduce the voltage on the electrolyzer, that is, reduce the specific energy consumption.

Экспериментально установлено, что в зависимости от содержания примесей в сырье на электрохимическую очистку расходуется 65 80% электроэнергии постоянного тока. Остальные 25 35% тока в последнем отделении идут на электролиз хлорида магния при оптимальном расстоянии между электродами. It has been experimentally established that, depending on the content of impurities in the feedstock, 65 80% of direct current electricity is consumed for electrochemical cleaning. The remaining 25–35% of the current in the last compartment goes to the electrolysis of magnesium chloride at the optimum distance between the electrodes.

Снижение содержания примесей в расплаве хлоридов на выходе из рафинировочного электролизера обеспечивает повышение выхода магния по току и удельного расхода электроэнергии на других электролизерах и в целом на поточной технологической линии на 0,5% Напряжение на рафинировочном электролизере по сравнению с прототипом на 0,4 Б ниже. Удельный расход электроэнергии снижается на 90 100 кВт•ч/т магния. На 0,5% возрастает объем производства магния и хлора на поточной технологической линии. Reducing the content of impurities in the chloride melt at the outlet of the refining electrolyzer provides an increase in the current yield of magnesium and specific electric energy consumption at other electrolyzers and in the whole production line by 0.5%. The voltage at the refining electrolyzer is 0.4 B lower than that of the prototype . Specific energy consumption is reduced by 90 100 kW • h / t of magnesium. The production of magnesium and chlorine in a continuous production line increases by 0.5%.

На фиг. показана конструкция предлагаемого рафинировочного электролизера. Электролизер имеет три электролитических отделения (7), две сборные ячейки (5), аноды (1, Катоды (2), разделительные перегородки (3) с передаточными каналами в них (4) и перекрытие (6). Электролитических отделений может быть два или четыре. In FIG. shows the design of the proposed refining electrolyzer. The cell has three electrolytic compartments (7), two prefabricated cells (5), anodes (1, Cathodes (2), dividing walls (3) with transfer channels in them (4) and an overlap (6). There can be two or four.

Электролизер работает следующим образом. Смесь расплава карналлита с оборотным электролитом поступает самотеком в первое отделение электролизера (на рис. показано стрелкой), где примеси частично электрохимически разлагаются, хлорируются, а остальная часть примесей с расплавом поступает в первую сборную ячейку (5). Электрохимическая очистка расплава завершается во втором электролитическом отделении (7). В первом и втором отделениях расстояние между электродами составляет 50 мм. Далее расплав поступает во вторую сборную ячейку (5) и через переточные каналы (4) в третье отделение. В этом электролитическом отделении расстояние между анодом и катодом равно 70 мм, скорость восходящих потоков расплава значительно ниже, чем в первых двух отделениях, и твердые взвеси высаживаются на подину электролизера. Осветленный расплав хлоридов по каналу перетекает в следующий электролизер. The cell operates as follows. A mixture of carnallite melt with a reverse electrolyte flows by gravity to the first compartment of the electrolyzer (shown in the arrow), where the impurities are partially electrochemically decomposed, chlorinated, and the rest of the impurities with the melt enters the first collection cell (5). Electrochemical cleaning of the melt is completed in the second electrolytic compartment (7). In the first and second compartments, the distance between the electrodes is 50 mm. Next, the melt enters the second collection cell (5) and through the transfer channels (4) to the third compartment. In this electrolytic compartment, the distance between the anode and cathode is 70 mm, the velocity of the upward melt flows is much lower than in the first two compartments, and solid suspensions are deposited on the bottom of the cell. The clarified chloride melt flows through the channel into the next cell.

Claims

A refined electrolyzer with a top input of anodes, consisting of electrolytic compartments and prefabricated cells located perpendicular to the flow of the chloride melt, characterized in that in the first electrolytic compartments consuming 65 80% of the direct current electric power, the distance between the electrodes is 0.5 0.75 nominal, and in the last compartment the nominal.