RU2132412C1 - Diaphragm-free electrolyser to produce magnesium and chlorine - Google Patents
Diaphragm-free electrolyser to produce magnesium and chlorine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2132412C1 RU2132412C1 RU98117604A RU98117604A RU2132412C1 RU 2132412 C1 RU2132412 C1 RU 2132412C1 RU 98117604 A RU98117604 A RU 98117604A RU 98117604 A RU98117604 A RU 98117604A RU 2132412 C1 RU2132412 C1 RU 2132412C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnesium
- protrusion
- cell
- electrolytic
- electrolytic compartment
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к конструкции электролизеров для получения магния и хлора электролитическим способом. The invention relates to non-ferrous metallurgy, in particular to the design of electrolytic cells for producing magnesium and chlorine by the electrolytic method.
Известен бездиафрагменный электролизер для получения магния и хлора, включающий электролитические отделения с установленными в них анодами и катодами, ячейку для сбора магния, отделенную от электролитического отделения перегородкой с верхними и нижними переточными окнами и выступом, расположенным ниже верхнего переточного окна, обращенным к электролитическому отделению и образующим с катодом зазор с Z-образным профилем. Верхнее переточное окно выполнено со скосом в сторону электролитического отделения (патент РФ N 2094536, опубл. 27 октября 1997 г.). Known diaphragmless electrolyzer for producing magnesium and chlorine, including electrolytic compartments with anodes and cathodes installed in them, a cell for collecting magnesium, separated from the electrolytic compartment by a partition with upper and lower transfer windows and a protrusion located below the upper transfer window, facing the electrolytic compartment and forming with the cathode a gap with a Z-shaped profile. The upper transfer window is made with a bevel towards the electrolytic compartment (RF patent N 2094536, publ. October 27, 1997).
Недостатком данного электролизера являются неудовлетворительные гидродинамические условия накопления магния в сборной ячейке. Выходящий из электролитического отделения поток электролита с магнием в сборной ячейке в основной массе направлен к подине электролизера и заносится обратно в электролитическое отделение, что увеличивает потери металла и снижает выход магния по току. The disadvantage of this cell is the unsatisfactory hydrodynamic conditions for the accumulation of magnesium in the collection cell. The flow of electrolyte with magnesium leaving the electrolytic compartment in the collection cell in the bulk is directed to the bottom of the electrolyzer and is brought back into the electrolytic compartment, which increases the loss of metal and reduces the current output of magnesium.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности признаков является "Бездиафрагменный электролизер для получения магния", прототип (авт. св. СССР N 583204, C 25 C /04, опубл. 05.12.1997 г. Бюллетень N 45). The closest to the claimed technical solution for the totality of signs is "Diaphragm-free electrolyzer for producing magnesium", prototype (ed. St. USSR N 583204, C 25 C / 04, publ. 05.12.1997, Bulletin N 45).
Электролизер состоит из электролитических отделений с установленными в них катодами и анодами для сбора магния, отделенными огнеупорной перегородкой со сквозными каналами V-образной формы с сечением, уменьшающимся в направлении к ячейке для сбора магния. Перегородка имеет выступ, расположенный ниже входного отверстия каналов, обращенный к электролитическому отделению, и перекрывающий зазор между анодами и перегородкой. The electrolyzer consists of electrolytic compartments with cathodes and anodes for collecting magnesium installed in them, separated by a refractory wall with through channels of a V-shape with a cross section decreasing towards the cell for collecting magnesium. The partition has a protrusion located below the channel inlet, facing the electrolytic compartment, and overlapping the gap between the anodes and the partition.
Гидродинамические испытания этой конструкции показали, что вынос потока электролита с магнием из рабочего отделения в сборную ячейку затруднен большим гидравлическим сопротивлением переточного канала V-образной формы. В результате этого происходит раздвоение выходящего потока электролита с магнием: часть его направляется в переточное окно, а другая часть - в зазор между торцами анодов и перегородкой. Наличие желобообразного выступа у перегородки не в состоянии ликвидировать этот нисходящий поток. Это приводит к значительным потерям магния из-за повторного его заноса в хлоронасыщенную зону. Hydrodynamic tests of this design showed that the removal of the flow of electrolyte with magnesium from the working compartment into the collection cell is hindered by the large hydraulic resistance of the V-shaped transfer channel. As a result of this, the outgoing electrolyte stream is bifurcated with magnesium: part of it is sent to the transfer window, and the other part is sent to the gap between the ends of the anodes and the partition. The presence of a grooved protrusion at the septum is not able to eliminate this downward flow. This leads to significant losses of magnesium due to its repeated introduction into the chlorine-saturated zone.
Экраны, размещенные по торцам катодных листов со стороны сборной ячейки, не позволяют установить оптимальные для выноса магния в сборную ячейку расстояния катод-перегородка. В зоне, расположенной ниже выступа перегородки, образуются замкнутые циркуляционные контуры, которые препятствуют быстрому выносу капель магния в сборную ячейку. The screens placed at the ends of the cathode sheets from the side of the prefabricated cell do not allow to establish the optimal cathode-partition distances for the transfer of magnesium into the prefabricated cell. In the area located below the protrusion of the septum, closed circulation circuits are formed that prevent the rapid removal of magnesium droplets into the collection cell.
Заявляемое устройство направлено на решение задачи, заключающейся в организации оптимального распределения потоков электролита с магнием как в электролитическом отделении, так и в сборной ячейке, которое обеспечит сокращение потерь магния и повышение выхода по току. The inventive device is aimed at solving the problem of organizing the optimal distribution of electrolyte flows with magnesium both in the electrolytic compartment and in the collection cell, which will provide a reduction in magnesium losses and an increase in current efficiency.
Указанные технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в бездиафрагменный электролизер для получения магния и хлора, включающий одно и более электролитическое отделение, в котором размещены аноды и катоды, одну и более ячейку для сбора магния, отделенную от электролитического отделения одной и более перегородкой, которая выполнена с выступом, расположенным ниже входного отверстия переточного канала и обращенным в сторону электролитического отделения, особенность заключается в том, что он снабжен дополнительным выступом, расположенным ниже входного отверстия переточного канала и обращенным в сторону ячейки для сбора магния, стороны выступов с двух сторон перегородки выполнены разной высоты относительно верхней кромки катода и соединены дугообразной направляющей одинакового радиуса, образующей с верхними гранями выступов форму клина или ступени; выше входного отверстия переточного канала перегородка выполнена в форме трапеции со сторонами, размещенными под разными углами к горизонтали. The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in a diaphragmless electrolyzer for producing magnesium and chlorine, comprising one or more electrolytic compartments, in which anodes and cathodes are placed, one or more cells for collecting magnesium, separated from the electrolytic compartment by one or more baffles, which is made with a protrusion located below the inlet of the transfer channel and facing the electrolytic compartment, the feature is that it is equipped with with a protrusion located below the inlet of the transfer channel and facing the cell for collecting magnesium, the sides of the protrusions on both sides of the septum are made of different heights relative to the upper edge of the cathode and are connected by an arcuate guide of the same radius, forming a wedge or step with the upper faces of the protrusions; above the inlet of the transfer channel, the partition is made in the form of a trapezoid with sides placed at different angles to the horizontal.
Кроме того, выступ меньшей стороной размещен в сторону электролитического отделения. In addition, the protrusion of the smaller side is placed towards the electrolytic compartment.
Кроме того, стороны трапеции размещены со стороны электролитического отделения под углом 60 - 80o, а со стороны ячейки для сбора магния - под углом 40 - 70o.In addition, the sides of the trapezoid are placed on the side of the electrolytic compartment at an angle of 60 - 80 o , and on the side of the cell for collecting magnesium - at an angle of 40 - 70 o .
Кроме того, сторона выступа перегородки со стороны электролитического отделения равна 1,0 - 2,0 высоты проходного сечения переточного канала, а сторона выступа перегородки со стороны ячейки для сбора магния равна 1,5 - 2,5 этой же величины. In addition, the side of the protrusion of the septum from the side of the electrolytic compartment is equal to 1.0 - 2.0 of the height of the passage section of the transfer channel, and the side of the protrusion of the septum from the side of the cell for collecting magnesium is 1.5 - 2.5 of the same value.
Кроме того, верхняя кромка выступа перегородки со стороны электролитического отделения размещена относительно верхней кромки катода на ±0,05 - 1,5 высоты проходного сечения переточного канала. Предлагаемая форма переточного канала позволяет обеспечить плавное и полное вхождение в него потока электролита с магнием за счет снижения гидравливлического сопротивления канала. Это достигается тем, что меньшая сторона выступа перегородки ниже входного отверстия переточного канала размещена со стороны электролитического отделения, что увеличивает площадь входного отверстия переточного канала и создает благоприятные гидродинамические условия для вывода магния из электролитического отделения. In addition, the upper edge of the protrusion of the septum from the side of the electrolytic compartment is located relative to the upper edge of the cathode at ± 0.05 - 1.5 of the height of the passage section of the transfer channel. The proposed form of the overflow channel allows for a smooth and complete entry into it of an electrolyte stream with magnesium by reducing the hydraulic resistance of the channel. This is achieved by the fact that the smaller side of the protrusion of the partition below the inlet of the transfer channel is located on the side of the electrolytic compartment, which increases the area of the inlet of the transfer channel and creates favorable hydrodynamic conditions for the withdrawal of magnesium from the electrolytic compartment.
Исследования, проведенные на модели модули разработанной конструкции электролизера, позволили определить его оптимальные геометрические параметры. Studies conducted on the model of the modules of the developed design of the electrolyzer, allowed us to determine its optimal geometric parameters.
Определена зависимость высот сторон выступов, перегородки от высоты проходного сечения переточного канала. Оптимальными выбраны соотношения для сторон: - со стороны электролитического отделения - 1,0-2; - со стороны ячейки для сбора магния - 1,5-2,5. Уменьшение этих соотношений приводит к нарушению направленности выходящего потока электролита с магнием: в электролитическом отделении у перегородки возникает замкнутый контур, в котором задерживается металл. А выходящий поток в ячейке для сбора магния не имеет направления к поверхности электролита. Все это увеличивает потери магния и снижает выход по току. The dependence of the heights of the sides of the protrusions, partitions on the height of the passage section of the overflow channel is determined. The optimal ratio for the parties: - from the electrolytic compartment - 1.0-2; - from the side of the cell for collecting magnesium - 1.5-2.5. A decrease in these ratios leads to a disruption in the direction of the outgoing flow of the electrolyte with magnesium: in the electrolytic compartment near the partition, a closed loop appears in which the metal is retained. And the effluent in the cell for collecting magnesium does not have a direction to the surface of the electrolyte. All this increases the loss of magnesium and reduces the current efficiency.
Превышение соотношений больше, чем 2,0-2,5 приводит к значительному повышению гидравлического сопротивления переточного канала, что затрудняет эвакуацию магния из электролитического отделения, в котором образуются замкнутые циркуляционные контуры, в которых долго находятся капли металла. Exceeding ratios greater than 2.0-2.5 leads to a significant increase in the hydraulic resistance of the transfer channel, which makes it difficult to evacuate magnesium from the electrolytic compartment, in which closed circulation circuits are formed in which metal droplets are located for a long time.
Размещение верхней кромки стороны выступа перегордки со стороны электролитического отделения относительно верхней кромки катода определяется газонаполнением электролита в электролитическом отделении, которое зависит от плотности тока и уровня электролита. The location of the upper edge of the overhang protrusion side of the electrolytic compartment relative to the upper edge of the cathode is determined by the gas filling of the electrolyte in the electrolytic compartment, which depends on the current density and electrolyte level.
Пределы углов наклона сторон перегородки выше входного отверстия переточного канала выбраны после исследования их влияния на циркуляцию электролита с магнием и на выбросы хлора в ячейку для сбора магния. The limits of the angle of inclination of the sides of the partition above the inlet of the transfer channel are selected after studying their effect on the circulation of the electrolyte with magnesium and on the emissions of chlorine into the cell for collecting magnesium.
Исследования показали, что уменьшение угла наклона стороны перегородки выше входного отверстия переточного канала со стороны электролитического отверстия приводит к увеличению сопротивления переточного канала, что затрудняет выход магния в ячейку для сбора металла и образованию зоны замкнутой циркуляции у разделительной перегородки. Studies have shown that a decrease in the angle of inclination of the side of the partition above the inlet of the transfer channel from the side of the electrolytic hole leads to an increase in resistance of the transfer channel, which makes it difficult for magnesium to enter the cell to collect metal and form a closed circulation zone at the separation partition.
Увеличение угла наклона более 80o приводит к резкому увеличению потерь хлора с газами санитарно-технического отсоса.An increase in the angle of inclination of more than 80 o leads to a sharp increase in the loss of chlorine with sanitary exhaust gases.
Пределы изменения наклона стороны перегородки со стороны ячейки для сбора магния выбраны с учетом направления потока к поверхности электролита с магнием в ячейке для сбора металла. The limits of change in the slope of the septum side from the side of the magnesium collection cell are selected taking into account the flow direction to the surface of the electrolyte with magnesium in the metal collection cell.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенном в формуле изобретения. The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information, and the identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical (identical) to all the essential features of the claimed invention. The definition from the list of identified analogues of the prototype, as the closest in the set of essential features of the analogue, allowed to identify the set of essential distinctive features perceived by the applicant in the claimed device set forth in the claims.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна". Therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty."
Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата. To verify compliance of the claimed invention with the condition "inventive step", the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify signs that match the distinctive features of the claimed device from the prototype. The search results showed that the claimed invention does not follow explicitly from the prior art for the specialist, since the influence of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention on the achievement of the technical result is not revealed from the prior art determined by the applicant.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень". Therefore, the claimed invention meets the condition of "inventive step".
На фиг. 1 изображен поперечный разрез электролизера; на фиг. 2 - варианты выполнения выступов перегородки. In FIG. 1 shows a cross section of a cell; in FIG. 2 - embodiments of the protrusions of the partition.
Электролизер состоит из кожуха 1, футеровки 2, перегородки 3 с переточным каналом 4, разделяющей электролитическое отделение 5 и сборную ячейку 6. В электролитическом отделении установлены аноды 7 и катоды 8. The cell consists of a casing 1, a lining 2, a
Ниже входного отверстия переточного канала 4 перегородка 3 со стороны электролитического отделения 5 снабжена выступом 9, а со стороны ячейки для сбора металла 6 - выступом 10. Below the inlet of the transfer channel 4, the
Выступы 9 и 10 соединены дугообразной направляющей одинакового радиуса 11, образующей с верхними гранями выступов форму клина или ступень (фиг. 2). The
Сторона выступа 10, расположенная со стороны ячейки для сбора металла равна 1,5 - 2,5 высоты проходного сечения переточного канала 4. The side of the
Сторона выступа 9 равна 1,0 - 2,0 высоты проходного сечения переточного канала 4. Верхняя кромка стороны выступа 9 может размещаться на уровне верхней кромки катода 8 или на ±0,05-1,5 высоты проходного сечения переточного канала 4. The side of the
Выше входного отверстия переточного канала 4 перегородка 3 выполнена в форме трапеции со стороны под разными углами к горизонтали 12: со сторонами электролитического отделения 5 под углом 60 - 80o, а со стороны ячейки для сбора магния - 40-70o.Above the inlet of the transfer channel 4, the
В электролизер, состоящий из кожуха 1 с футеровкой 2 в электролитическое отделение 5 устанавливаются аноды 7 и катоды 8. Для разделения электролитического отделения 5 и сборной ячейки 6 устанавливают перегородку 3, в которой ниже входного отверстия переточного канала 4 выполняют, например, путем кладки кирпичем выступ 9, обращенный в сторону электролитического отделения 5 и равный 1,0-2,0 высоты проходного сечения переточного канала 4 и выступ 10 - в сторону ячейки для сбора магния 6, равный 1,5 - 2,5 высоты проходного сечения переточного канала 4. А выше входного отверстия переточного канала 4 перегородку путем кладки кирпичем изготовляют в форме трапеции под углом 60-80o со стороны электролитического отделения и под углом 40oC70o со стороны ячейки для сбора магния. Нижнее отверстие переточного канала 4 вложено в виде дугообразной направляющей одинакового радиуса 11.In the electrolyzer, consisting of a casing 1 with a lining 2, anodes 7 and cathodes 8 are installed in the electrolytic compartment 5. For the separation of the electrolytic compartment 5 and the collection cell 6, a
В сборную ячейку 6 заливают расплав хлористых солей. К аноду 7 и катоду 8 подают электрический ток. In the collection cell 6 pour molten chloride salts. Anode 7 and cathode 8 are supplied with electric current.
При прохождении электрического тока на анодных поверхностях 7 выделяется газообразный хлор, а на катодных 8 - жидкий магний. Пузырьки хлора и капли магния вместе с электролитом поднимаются вверх между рабочими поверхностями электродов. Хлор отделяется от электролита в электролитическом отделении 5, а поток электролита с магнием захватывается выступом 9, проходит по направляющей 11 и выступом 10 направляется к поверхности электролита в сборной ячейке 6, где происходит сепарация капель магния от основного потока электролита, который опускается к подине сборной ячейки 6 и возвращается в электрическое отделение 5. With the passage of electric current, gaseous chlorine is released on the anode surfaces 7, and liquid magnesium is released on the cathode 8. Bubbles of chlorine and drops of magnesium along with the electrolyte rise up between the working surfaces of the electrodes. Chlorine is separated from the electrolyte in the electrolytic compartment 5, and the flow of the electrolyte with magnesium is captured by the
Исследования, проведенные на гидродинамической модели разработанной конструкции электролизера, показали, что по сравнению с прототипом, в электролизере предлагаемой конструкции создаются благоприятная гидродинамическая обстановка, обеспечивающая максимально быстрый и полный вынос металла в сборную ячейку при минимальных его потерях и повышение выхода по току. Studies conducted on the hydrodynamic model of the developed design of the electrolyzer showed that, in comparison with the prototype, a favorable hydrodynamic situation is created in the electrolyzer of the proposed design, which ensures the fastest and most complete transfer of metal into the collection cell with minimal losses and increased current efficiency.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98117604A RU2132412C1 (en) | 1998-09-24 | 1998-09-24 | Diaphragm-free electrolyser to produce magnesium and chlorine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98117604A RU2132412C1 (en) | 1998-09-24 | 1998-09-24 | Diaphragm-free electrolyser to produce magnesium and chlorine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2132412C1 true RU2132412C1 (en) | 1999-06-27 |
Family
ID=20210686
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98117604A RU2132412C1 (en) | 1998-09-24 | 1998-09-24 | Diaphragm-free electrolyser to produce magnesium and chlorine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2132412C1 (en) |
-
1998
- 1998-09-24 RU RU98117604A patent/RU2132412C1/en active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0101243B1 (en) | Metal production by electrolysis of a molten electrolyte | |
| US4668353A (en) | Method and apparatus for acid mist reduction | |
| AU2008291662B2 (en) | Method for operating copper electrolysis cells | |
| RU2132412C1 (en) | Diaphragm-free electrolyser to produce magnesium and chlorine | |
| US4613414A (en) | Method for magnesium production | |
| US2468022A (en) | Electrolytic apparatus for producing magnesium | |
| RU2094536C1 (en) | Diaphragm-free electrolyzer to produce magnesium and chlorine | |
| CA1258043A (en) | Method and apparatus for acid mist reduction | |
| RU2405865C1 (en) | Method for obtaining magnesium and chlorine, and electrolysis unit for its implementation | |
| RU2190703C1 (en) | Electrolyzer to produce magnesium and chlorine | |
| US3308043A (en) | Method of discharging amalgam for inclined plane mercury cells | |
| RU2148682C1 (en) | Electrolyzer to produce magnesium and chlorine | |
| RU2095482C1 (en) | Magnesium electrolyzer with directed electrolyte circulation | |
| US6402911B2 (en) | Apparatus for the production of magnesium | |
| KR101142508B1 (en) | Molten salt electrolysis apparatus | |
| RU2196849C1 (en) | Electrolyzer for producing magnesium and chlorine | |
| RU2702215C1 (en) | Electrolysis unit for magnesium and chlorine production | |
| RU2023759C1 (en) | Diaphragmless electrolyzer for production of magnesium and chlorine | |
| RU2230835C1 (en) | Electrolyzer for producing magnesium and chlorine | |
| RU2092617C1 (en) | Diaphragmless electrolyzer for producing magnesium and chlorine | |
| RU2128244C1 (en) | Electrolyzer producing magnesium and chlorine | |
| RU2513554C1 (en) | Bath tank for production of magnesium and chlorine | |
| RU2166007C1 (en) | Electrolyzer for production of magnesium electrolyzer | |
| SU1293242A1 (en) | Diaphragm electrolyzer | |
| EP1225252A1 (en) | High current density electrolytic decomposition process for copper |