RU2148682C1

RU2148682C1 - Electrolyzer to produce magnesium and chlorine

Info

Publication number: RU2148682C1
Application number: RU99103233A
Authority: RU
Inventors: Г.А. Яковлева; В.Б. Фрейдлин; В.П. Лепихин
Original assignee: Открытое акционерное общество - "Российский научно-исследовательский и проектный институт титана и магния"
Priority date: 1999-02-17
Filing date: 1999-02-17
Publication date: 2000-05-10

Abstract

FIELD: production of magnesium by electrolysis of molten chlorides. SUBSTANCE: proposed electrolyzer includes housing 1, lining 2, electrolytic compartments 3 with cathodes 5 and anodes 6, cell 4, separating partitions 7 with upper 8 and lower 9 flow conduits. Upper flow conduits are arranged over length of partition 7 with growth of height relative to cathode from center of cell towards its butts or from one butt of cell to another. One to three extreme flow conduits on butts of cell are located above the rest. One to three extreme flow conduits are V-shaped and are arranged above others. Extreme V-shaped flow conduit has flow section 1.1-2.5 times larger than other V- shaped flow conduits have. EFFECT: decreased labor input when unloading magnesium from electrolyzer. 6 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для получения магния электролизом расплавленных солей. The invention relates to the field of non-ferrous metallurgy and can be used to produce magnesium by electrolysis of molten salts.

Известен электролизер для получения магния и хлора, включающий металлический кожух, футеровку, электролитическое отделение с катодами, введенными через продольную стенку, и анодами, закрепленными в перекрытии. Электролитическое отделение отделено от сборной ячейки перегородкой /О.А. Лебедев Производство магния электролизом. - М.: Металлургия, 1988, с. 197/. Known electrolyzer for producing magnesium and chlorine, including a metal casing, lining, an electrolytic compartment with cathodes introduced through a longitudinal wall, and anodes fixed in the ceiling. The electrolytic compartment is separated from the collection cell by a partition / O.A. Lebedev Production of magnesium by electrolysis. - M.: Metallurgy, 1988, p. 197 /.

Недостатками данной конструкции являются большие тепловыделения в зону обслуживания и выбросы хлора. The disadvantages of this design are the large heat in the service area and chlorine emissions.

Из известных аналогов наиболее близким к заявляемому изобретению является электролизер для получения магния - ПРОТОТИП /Бездиафрагменный электролизер для получения магния и хлора по патенту РФ N 2092617, опубл. 20.04.98 г. /, включающий футерованный кожух, электролитические отделения с установленными катодами с экранами и анодами, сборную ячейку, отделенную от электролитических отделений перегородками с окнами прямоугольного и/или V-образного сечения. Of the known analogues, the closest to the claimed invention is an electrolyzer for producing magnesium - PROTOTYPE / Diaphragmless electrolyzer for producing magnesium and chlorine according to RF patent N 2092617, publ. 04/20/98 y. /, Including a lined casing, electrolytic compartments with installed cathodes with screens and anodes, a collection cell separated from the electrolytic compartments by partitions with windows of rectangular and / or V-shaped cross section.

Недостатками данной конструкции являются отсутствие направленности потоков электролита в сборной ячейке, обеспечивающей сосредоточенный сбор металла. Магний собирается равномерно по ее длине. Такой характер циркуляции в сборной ячейке усложняет выборку металла, т.к. для выполнения этой операции необходимо два человека, один из которых размещается в торце сборной ячейки, с вакуум-ковшом, другой от другого торца подгоняет металл к заборному устройству вакуум-ковша. The disadvantages of this design are the lack of directivity of the flow of electrolyte in the collection cell, providing a concentrated collection of metal. Magnesium gathers evenly along its length. This type of circulation in the collection cell complicates the selection of metal, because To perform this operation, two people are needed, one of whom is placed at the end of the assembly cell with a vacuum bucket, the other from the other end drives the metal to the vacuum bucket intake device.

Изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в снижении трудозатрат на выполнение операции при выборке магния из электролизера. The invention is aimed at solving the problem of reducing labor costs for the operation when sampling magnesium from the electrolyzer.

Поставленная задача решается тем, что в электролизере, включающем кожух, футеровку, электролитические отделения с катодами и анодами, отделенные от сборной ячейки одной или более перегородкой с верхними переточными каналами прямоугольного и/или V-образного сечения, новым является то, что верхние переточные каналы размещены по всей длине перегородки на разной высоте. Верхние переточные каналы размещены по длине перегородки с увеличением высоты относительно катода от центра сборной ячейки к ее торцам или от одного торца сборной ячейки к другому. 1-3 крайних переточных канала с торцов сборной ячейки размещены выше остальных. 1-3 крайних переточных канала с торцов сборной ячейки выполнены V-образной формы, остальные - прямоугольной. Крайние V-образные переточные каналы выполнены по длине перегородки выше прямоугольных переточных каналов. Крайний V-образный канал выполнен с проходным сечением в 1,1 - 2,5 раза больше остальных V-образных каналов. The problem is solved in that in an electrolyzer including a casing, lining, electrolytic compartments with cathodes and anodes, separated from the collection cell by one or more baffles with upper transfer channels of rectangular and / or V-shaped cross section, the new fact is that the upper transfer channels placed along the entire length of the partition at different heights. The upper transfer channels are placed along the length of the partition with increasing height relative to the cathode from the center of the collection cell to its ends or from one end of the collection cell to another. 1-3 extreme transfer channels from the ends of the collection cell are placed above the rest. 1-3 extreme transfer channels from the ends of the prefabricated cell are V-shaped, the rest are rectangular. The extreme V-shaped transfer channels are made along the length of the partition above the rectangular transfer channels. The extreme V-shaped channel is made with a bore 1.1 - 2.5 times larger than the remaining V-shaped channels.

Поток электролита из электролитической ячейки в сборную определяется проходным сечением переточного канала, его формой и уровнем расплава над ним. При прямоугольном исполнении верхнего переточного канала основная часть потока электролита опускается вниз и через нижний переточный канал направляется в электролитическую ячейку, образуя основной циркуляционный контур. Часть электролита вместе с магнием поднимается на поверхность сборной ячейки, омывая капли металла. Когда переточные каналы расположены на одном уровне относительно катода, то и циркуляция в сборной ячейке равномерная по ее длине. The flow of electrolyte from the electrolytic cell to the team is determined by the flow area of the transfer channel, its shape and the level of the melt above it. With a rectangular design of the upper transfer channel, the main part of the electrolyte stream goes down and goes through the lower transfer channel to the electrolytic cell, forming the main circulation circuit. Part of the electrolyte, together with magnesium, rises to the surface of the collection cell, washing the metal droplets. When the transfer channels are located at the same level relative to the cathode, then the circulation in the collection cell is uniform along its length.

При размещении верхних переточных каналов на разных уровнях относительно катода по длине сборной ячейки направление и скорость потока электролита в ее разных участках будут неодинаковыми. Там, где каналы размещены выше, т.е. уровень расплава над ними меньше, там циркуляция сильнее. С участков сборной ячейки с более сильной циркуляцией поток движется в зону ослабленной циркуляции, увлекая с собой магний. Поэтому при выборке металла из зоны слабой циркуляции металл будет подгоняться к заборному устройству вакуум-ковша без вмешательства электролизника и отпадает необходимость в подгонке магния вручную. Выполнение крайних переточных каналов V-образной формы также усиливает циркуляцию в верхних слоях электролита, где находится магний, и подгоняет его к центру сборной ячейки с прямоугольными каналами. When placing the upper transfer channels at different levels relative to the cathode along the length of the collection cell, the direction and flow rate of the electrolyte in its different sections will be different. Where the channels are located above, i.e. the melt level above them is less, there the circulation is stronger. From sections of the prefabricated cell with stronger circulation, the flow moves into the zone of weakened circulation, taking magnesium with it. Therefore, when sampling the metal from the zone of weak circulation, the metal will be adjusted to the intake device of the vacuum ladle without the intervention of an electrolytic cell and there is no need to manually adjust the magnesium. The implementation of the extreme transfer channels of the V-shaped form also enhances the circulation in the upper layers of the electrolyte, where magnesium is located, and drives it to the center of the collection cell with rectangular channels.

На фиг. 1 изображен поперечный разрез электролизера, на фиг. 2а, 2б, 2в, 2г, 2д - размещение переточных каналов по всей длине перегородки. In FIG. 1 is a cross-sectional view of an electrolyser; FIG. 2a, 2b, 2c, 2d, 2d - placement of transfer channels along the entire length of the partition.

Электролизер состоит из кожуха 1, футеровки 2, двух электролитических отделений 3 и расположенной между ними сборной ячейки 4. В электролитических отделениях 3 размещены катоды 5, введенные через продольную стенку, и графитированные аноды 6, введенные через подину электролизера. Сборная ячейка 4 отделена от электролитических отделений 3 разделительными перегородками 7 с верхними 8 и нижними 9 переточными окнами. 2 крайних переточных канала 8 с каждой стороны сборной ячейки 4 выполнены V-образной формы и размещены выше остальных переточных каналов прямоугольной формы. Электролитические отделения 3 закрыты перекрытиями 10, сборная ячейка 4 - крышками 11. The electrolyzer consists of a casing 1, a lining 2, two electrolytic compartments 3 and a collection cell 4 located between them. In the electrolytic compartments 3 there are placed cathodes 5 introduced through the longitudinal wall and graphite anodes 6 introduced through the bottom of the electrolyzer. The prefabricated cell 4 is separated from the electrolytic compartments 3 by dividing walls 7 with the upper 8 and lower 9 transfer windows. The 2 extreme transfer channels 8 on each side of the prefabricated cell 4 are V-shaped and placed above the remaining rectangular transfer channels. The electrolytic compartments 3 are closed by ceilings 10, the prefabricated cell 4 by covers 11.

Электролизер работает следующим образом. The cell operates as follows.

Процесс электролиза в электролитических отделениях 3 происходит при температуре 685 ± 5^oC. При прохождении электрического тока на катоде 5 выделяется магний, на аноде 6 - хлор. Магний потоком электролита выносится через верхние переточные окна 8 в разделительной перегородке 7 в сборную ячейку 4. Поток электролита в торцах сборной ячейки 4 сильнее, чем в остальной части, вследствие чего металл собирается в центре в компактную массу. Отсюда его извлекают вакуум-ковшом без дополнительной подгонки вручную.The electrolysis process in the electrolytic compartments 3 occurs at a temperature of 685 ± 5 ^o C. With the passage of electric current at the cathode 5, magnesium is released, at the anode 6 - chlorine. Magnesium is carried out by the electrolyte flow through the upper transfer windows 8 in the separation partition 7 into the collection cell 4. The electrolyte flow at the ends of the collection cell 4 is stronger than in the rest, as a result of which the metal is collected in the center into a compact mass. From here it is removed with a vacuum bucket without additional manual adjustment.

Таким образом, данное изобретение позволит снизить трудозатраты при выборке магния из электролизера. Thus, this invention will reduce labor costs when sampling magnesium from the cell.

Claims

1. Diaphragm-free electrolyzer for producing magnesium and chlorine, including a casing, electrolytic compartments with cathodes and anodes installed in them, a collection cell separated from the electrolytic compartments by one or more partitions with lower and upper transfer channels of rectangular and / or V-shaped section, characterized the fact that the upper transfer channels are placed along the entire length of the partition at different heights relative to the upper edges of the cathodes.

2. The diaphragmless electrolyzer according to claim 1, characterized in that the upper transfer channels are placed along the length of the partition with increasing height relative to the upper edges of the cathodes from the center of the collection cell to its ends.

3. The diaphragmless electrolyzer according to claim 1, characterized in that the upper transfer channels are placed along the length of the partition with increasing height relative to the upper edges of the cathodes from one end of the collection cell to another.

4. The diaphragmless electrolyzer according to claim 1, characterized in that 1 to 3 of the upper transfer channels from the ends of the collection cell are placed above the others.

5. The diaphragmless electrolyzer according to claim 1, characterized in that 1 to 3 of the extreme upper transfer channels from the ends of the collection cell are V-shaped, the rest are rectangular.

6. Diaphragmless electrolyzer according to paragraphs. 1 and 4, characterized in that the extreme V-shaped transfer channels are made along the length of the partition relative to the upper edges of the cathodes above the rectangular transfer channels.

7. The diaphragmless electrolyzer according to claim 5, characterized in that the extreme V-shaped transfer channel is made with a bore 1.1 - 2.5 times larger than the remaining V-transfer channels.