RU2186154C1 - Electrolyzer for production of magnesium and chlorine - Google Patents

Electrolyzer for production of magnesium and chlorine Download PDF

Info

Publication number
RU2186154C1
RU2186154C1 RU2001100745A RU2001100745A RU2186154C1 RU 2186154 C1 RU2186154 C1 RU 2186154C1 RU 2001100745 A RU2001100745 A RU 2001100745A RU 2001100745 A RU2001100745 A RU 2001100745A RU 2186154 C1 RU2186154 C1 RU 2186154C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cells
cell
electrolytic
electrolyzer
chlorine
Prior art date
Application number
RU2001100745A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
П.А. Донских
В.А. Колесников
В.С. Бабин
Original Assignee
Открытое акционерное общество "АВИСМА титаномагниевый комбинат"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "АВИСМА титаномагниевый комбинат" filed Critical Открытое акционерное общество "АВИСМА титаномагниевый комбинат"
Priority to RU2001100745A priority Critical patent/RU2186154C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2186154C1 publication Critical patent/RU2186154C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: non-ferrous metallurgy. SUBSTANCE: the electrolyzer for production of magnesium and chlorine has a housing, refractory lining forming a reservoir separated by partitions into electrolytic cells with anodes and cathodes, and a built-up cell, and a covering in the form of an arch positioned above the cells, it is provided with a chamber for feed of raw material with a sealed cover and a hatch for loading of raw material, positioned outside the cells in the lining perpendicularly to the built-up cell, communicating with it through a flow-over passage with a hydro seal, and the covering in the form of an arch is made common for the built-up and electrolytic cells and installed in a spaced relation between the covering and partitions for forming of a single gas space above the electrolytic and built-up cells. EFFECT: enhanced capacity and service life of the electrolyzer, reduced specific consumption of electric power and expenditures connected with detoxication of chlorine-containing gases. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к металлургии цветных металлов, в частности к устройствам для электролитического получения магния и хлора из расплава хлоридов. The invention relates to the metallurgy of non-ferrous metals, in particular to devices for the electrolytic production of magnesium and chlorine from molten chlorides.

Основными факторами, влияющими на экономическую эффективность конструкции электролизера, являются его срок службы, выход магния по току и удельный расход электроэнергии. Срок службы электролизера зависит от конструкции и стойкости перекрытия ячейки и разделительных перегородок между электролитическими и сборной ячейками. Значительная часть магния теряется со шламом за счет его окисления в сборной ячейке. Затраты на нейтрализацию хлорсодержащих газов сборной ячейки весьма существенны. The main factors affecting the economic efficiency of the design of the electrolyzer are its service life, current output of magnesium and specific electricity consumption. The service life of the cell depends on the design and resistance of the overlap of the cell and dividing walls between the electrolytic and precast cells. A significant part of the magnesium is lost with the sludge due to its oxidation in the collection cell. The costs of neutralizing the chlorine-containing gases of the collection cell are quite substantial.

Разработка конструкции электролизера, исключающей потери магния со шламом и затраты на обезвреживание хлорсодержащих газов, является одной из актуальных проблем. The development of the design of the electrolyzer, eliminating the loss of magnesium with sludge and the costs of the disposal of chlorine-containing gases, is one of the urgent problems.

Известен головной рафинировочный электролизер (патент РФ 2111286, опубл. 20.05.98г., БИ 14), включающий стальной кожух, огнеупорную футеровку, сборные и электролитические ячейки с установленными в них анодами и катодами и отделенные от сборных ячеек перегородками, причем перегородки погружены в расплав и нижние кромки образуют с верхними кромками катодов щелевой зазор. По каналу расплав поступает в приемную камеру для осаждения твердых взвесей, которая отделена от электролитических ячеек разделительной перегородкой с переточными каналами. Known head refining electrolyzer (RF patent 2111286, publ. 05/20/98, BI 14), including a steel casing, refractory lining, prefabricated and electrolytic cells with installed anodes and cathodes and separated from the prefabricated cells by partitions, and the partitions are immersed in the melt and the lower edges form a gap with the upper edges of the cathodes. Through the channel, the melt enters the receiving chamber for sedimentation of solid suspensions, which is separated from the electrolytic cells by a dividing wall with transfer channels.

Недостатком данной конструкции электролизера является то, что данный электролизер работает только в поточной линии электролиза магния как рафинировочный электролизер с верхним вводом анодов и не пригоден для индивидуального питания электролизера сырьем. Перегородки между электролитическими и сборными ячейками разделяют и электролит, и газовое пространство ячеек. Сохраняются затраты на обезвреживание хлорсодержащих газов сборных ячеек. The disadvantage of this design of the cell is that this cell operates only in the production line of magnesium electrolysis as a refining cell with a top input of anodes and is not suitable for individual supply of raw materials to the cell. Partitions between electrolytic and prefabricated cells separate both the electrolyte and the gas space of the cells. The costs of neutralizing the chlorine-containing gases of the prefabricated cells are saved.

Известна камера для питания магниевых электролизеров твердым недообезвоженным карналлитом (авт. свид. СССР 151031, опубл. БИ 20 за 1962 год), встроенная в электролизер и снабженная вертикальными перегородками, делящими ее на ряд последовательных секций и выполненными попеременно не доходящими до дна или верха камеры. Это обеспечивает последовательное прохождение карналлита через секции сверху вниз и снизу вверх и поступление его на поверхность электролита в виде струйки. A well-known chamber for feeding magnesium electrolyzers with solid, non-dehydrated carnallite (ed. Certificate of USSR 151031, publ. BI 20 for 1962), built into the electrolyzer and equipped with vertical partitions dividing it into a series of consecutive sections and made alternately not reaching the bottom or top of the chamber . This ensures the sequential passage of carnallite through the sections from top to bottom and from bottom to top and its entry on the surface of the electrolyte in the form of a trickle.

Недостатком данной камеры является то, что данная конструкция не позволяет полностью избавиться от шлама, так как электролизер не герметизирован, и происходит окисление магния. Сохраняются затраты на обезвреживание хлорсодержащих газов электролизера. The disadvantage of this chamber is that this design does not completely get rid of sludge, since the cell is not sealed, and magnesium is oxidized. Saved the cost of the disposal of chlorine-containing gas electrolyzer.

Известен электролизер с нижним вводом анодов для получения магния (патент 2109851, опуб. БИ 12 27.04.98г.), включающий ванну с футерованными стенками, разделенную перегородкой на электролитическое и сборное отделения, закрытые сверху многослойными перекрытиями, свободно положенные на опорные поверхности футеровки вертикальных стенок с возможностью при температурном расширении свободного перемещения в горизонтальной плоскости. Known electrolyzer with a lower input of anodes for producing magnesium (patent 2109851, publ. BI 12 04/27/98), including a bath with lined walls, separated by a partition on the electrolytic and prefabricated compartments, closed on top with multilayer ceilings, freely laid on the supporting surface of the lining of vertical walls with the possibility of thermal expansion of free movement in the horizontal plane.

Недостатком такой конструкции перекрытия электролизера является то, что происходит окисление магния в сборной ячейке из-за неполной герметизации электролизера, так как герметично закрыты только электролитические ячейки, а при загрузке расплавленного сырья в сборную ячейку в электролизер поступают примеси, которые ухудшают процесс электролиза. Значительны затраты на обезвреживание хлорсодержащих газов. The disadvantage of this design of the overlapping of the electrolyzer is that magnesium is oxidized in the collection cell due to incomplete sealing of the electrolysis cell, since only the electrolytic cells are hermetically closed, and when the molten raw material is loaded into the collection cell, impurities enter the electrolyzer that impair the electrolysis process. Significant costs for the disposal of chlorine-containing gases.

Наиболее близким аналогом, взятым в качестве прототипа, является электролизер для получения магния и хлора (патент 1739682, опубл. в 1994 году), содержащий кожух, огнеупорную футеровку, перекрытие, электролитические ячейки с электродами и сборные ячейки, разделенные перегородками с переточными каналами, причем футеровка электролитических ячеек выполнена с нишами, в которые установлено перекрытие в виде арки, при этом зазоры между аркой и футеровкой заполнены сыпучим зернистым материалом. Перекрытие в виде арки размещено только над электролитическими ячейками. Такая конструкция электролизера позволяет повысить концентрацию хлора в ячейке и увеличить срок службы электролизера. The closest analogue, taken as a prototype, is an electrolyzer for producing magnesium and chlorine (patent 1739682, publ. In 1994), containing a casing, refractory lining, overlap, electrolytic cells with electrodes and prefabricated cells separated by partitions with transfer channels, moreover The lining of electrolytic cells is made with niches in which an arch-shaped overlap is installed, while the gaps between the arch and the lining are filled with granular granular material. An overlap in the form of an arch is placed only above the electrolytic cells. This design of the cell allows you to increase the concentration of chlorine in the cell and increase the life of the cell.

Недостатками данной конструкции электролизера являются потери магния со шламом, использование ручного труда по извлечению шлама, что снижает производительность электролизера и срок его службы. Удельный расход электроэнергии сравнительно велик. Сохраняются затраты на обезвреживание газов сборной ячейки. The disadvantages of this design of the cell are the loss of magnesium with sludge, the use of manual labor to extract sludge, which reduces the productivity of the cell and its service life. The specific energy consumption is relatively large. Saved the cost of neutralizing the gases of the collection cell.

Задачей данного изобретения является создание полностью герметизированного электролизера, исключающего потери магния со шламом, снижение доли ручного труда при выборке шлама. Технический результат за счет этого приведет к повышению производительности и срока службы электролизера, снизятся затраты на обезвреживание хлорсодержащих газов. The objective of the invention is the creation of a fully sealed cell, eliminating the loss of magnesium from the sludge, reducing the proportion of manual labor in the selection of sludge. The technical result due to this will lead to an increase in the productivity and service life of the electrolyzer, and the cost of neutralizing chlorine-containing gases will decrease.

Технический результат достигается тем, что в электролизере для получения магния и хлора, содержащий кожух, огнеупорную футеровку, образующую емкость, разделенную перегородками на электролитические ячейки с анодами и катодами и сборную ячейку, и перекрытие в виде арки, размещенное над ячейками, новым является то, что он снабжен камерой для питания сырьем с герметичной крышкой и люком для загрузки сырья, размещенной вне ячеек в футеровке перпендикулярно сборной ячейке, сообщенной с ней переточным каналом с гидрозатвором, а перекрытие в виде арки выполнено единым для сборной и электролитических ячеек и установлено с зазором между перекрытием и перегородками с возможностью образования единого газового пространства над сборной и электролитическими ячейками. The technical result is achieved in that in the electrolytic cell for producing magnesium and chlorine, containing a casing, a refractory lining forming a container divided by partitions into electrolytic cells with anodes and cathodes and a collection cell, and an arch-shaped overlap placed above the cells is new, that it is equipped with a chamber for feeding raw materials with an airtight lid and a hatch for loading raw materials placed outside the cells in the lining perpendicular to the assembly cell communicated with it by a transfer channel with a water seal, and the overlap in the form e arches are made uniform for the precast and electrolytic cells and installed with a gap between the ceiling and partitions with the possibility of forming a single gas space above the precast and electrolytic cells.

Кроме того, переточный канал выполнен на уровне верхней кромки катодов. In addition, the transfer channel is made at the level of the upper edge of the cathodes.

Выполнение перекрытия в виде арки над электролитическими и сборной ячейками позволяет за счет исключения попадания кислорода и влаги в газовую фазу исключить гидролиз хлорида магния, шламообразование и окисление магния. Потери магния сокращаются, повышается выход магния по току, производительность и срок службы электролизера, снижается удельный расход электроэнергии. Все газы с высоким содержанием хлора подаются непосредственно потребителю. The implementation of the overlap in the form of an arch over the electrolytic and prefabricated cells allows eliminating the hydrolysis of magnesium chloride, sludge formation and oxidation of magnesium by eliminating the ingress of oxygen and moisture into the gas phase. Losses of magnesium are reduced, the current efficiency of magnesium is increased, the productivity and service life of the cell, and the specific energy consumption is reduced. All gases with a high chlorine content are supplied directly to the consumer.

При загрузке сырья в отдельную камеру, размещенную в футеровке электролизера перпендикулярно сборной ячейке и сообщенной со сборной ячейкой каналом с гидрозатвором, расположенным на уровне верхней кромки катодов, позволяет путем отстоя очищать расплав от твердых взвесей, что снижает поступление примесей в сборную и электролитические ячейки, повышается срок службы электролизера, снижается удельный расход электроэнергии. When loading raw materials into a separate chamber placed in the lining of the electrolyzer perpendicular to the collecting cell and communicated with the collecting cell by a channel with a water trap located at the level of the upper edge of the cathodes, it allows the sludge to be cleaned of solid suspensions, which reduces the flow of impurities into the combined and electrolytic cells, increases the life of the electrolyzer, reduced specific energy consumption.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах зaявлeнного изобретения, позволило установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволило установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна". An analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information, and identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, made it possible to establish that the applicant did not find a source characterized by features that are identical (identical) to all essential features of the claimed invention. The definition from the list of identified analogues of the prototype as the closest in the totality of the features of the analogue made it possible to establish a set of essential distinguishing features in relation to the technical result perceived by the applicant in the claimed device set forth in the claims. 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 явным образом для специалиста из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения 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 for a specialist from the prior art, since from the prior art as determined by the applicant, the effect of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention is not revealed to achieve a technical result.

На фиг.1 и 2 показана конструкция электролизера с нижним вводом анодов и вводом катодов через боковые стенки электролизера. Figure 1 and 2 shows the design of the cell with the lower input of the anodes and the input of the cathodes through the side walls of the cell.

Электролизер состоит из кожуха 1, футеровки 2, двух электролитических ячеек 3, сборной ячейки 4, разделительных перегородок 5 между сборной и электролитическими ячейками, переточных каналов 6, катодов 7, анодов 8, арочного перекрытия 9, с патрубком для извлечения магния 10. Арочное перекрытие 9 установлено в нише и герметизировано засыпкой 11. Приемная камера 13 имеет переточный канал 12, соединенный со сборной ячейкой 4, люк для загрузки сырья 14, размещенным на крышке 15. The cell consists of a casing 1, lining 2, two electrolytic cells 3, a prefabricated cell 4, dividing walls 5 between the prefabricated and electrolytic cells, transfer channels 6, cathodes 7, anodes 8, arched ceiling 9, with a pipe for extracting magnesium 10. Arched ceiling 9 is installed in a niche and sealed with backfill 11. The receiving chamber 13 has a transfer channel 12 connected to the collection cell 4, a hatch for loading raw materials 14, placed on the cover 15.

Арочное перекрытие 9 изготавливается из стандартных огнеупоров вне электролизера на специализированном участке, где имеются условия для качественного монтажа и сушки перекрытия. После монтажа и сушки электролизер закрывают арочным перекрытием, которое устанавливают в ниши боковых стенок футеровки 2 и засыпают зернистым материалом 11, например фтористым кальцием. Приемную камеру 13 закрывают крышкой 15 и также герметизируют засыпкой. Arched ceiling 9 is made of standard refractories outside the cell in a specialized area where there are conditions for high-quality installation and drying of the ceiling. After installation and drying, the electrolyzer is closed with an arched ceiling, which is installed in the niches of the side walls of the lining 2 and is covered with granular material 11, for example, calcium fluoride. The receiving chamber 13 is closed with a lid 15 and is also sealed with backfill.

Электролизер работает следующим образом. Сырье - безводный карналлит с содержанием хлорида магния 48-50% в виде расплава через люк для загрузки 14 в крышке 15 заливают в приемную камеру 13, отстаивают и через переточный канал 12 методом сообщающихся сосудов передают в сборную ячейку 4. Через окна в разделительных перегородках 5 расплав поступает в электролитические ячейки 3, где под воздействием постоянного тока хлорид магния разлагается и на катодах 7 выделяется магний, на анодах 8 хлор. Магний потоком электролита через переточные каналы 6 выносится в сборную ячейку 4, и через патрубок для извлечения магния 10 в арочном перекрытии 9 его периодически выбирают с помощью вакуум-ковша и направляют потребителю. Хлор (концентрацией 90-95%) накапливается в пространстве между арочным перекрытием 9 и электролитом, по трубопроводу непрерывно отводят и передают потребителю. The cell operates as follows. The raw material is anhydrous carnallite with a magnesium chloride content of 48-50% in the form of a melt through the loading hatch 14 in the lid 15 is poured into the receiving chamber 13, defended and transferred through the transfer channel 12 to the collection cell by the method of communicating vessels 4. Through windows in the partition walls 5 the melt enters the electrolytic cells 3, where, under the influence of direct current, magnesium chloride decomposes and magnesium is released at the cathodes 7, and chlorine is released at the anodes 8. Magnesium is transported by electrolyte flow through transfer channels 6 to the collection cell 4, and through a pipe to extract magnesium 10 in the arched ceiling 9 it is periodically selected using a vacuum ladle and sent to the consumer. Chlorine (concentration of 90-95%) accumulates in the space between the arched ceiling 9 and the electrolyte, is continuously discharged through the pipeline and transferred to the consumer.

Таким образом, предложенная конструкция электролизера позволяет снизить твердые и исключить газообразные отходы, повысить выход магния по току и производительность электролизера на 1,0-1,5%, соответственно снизить удельный расход электроэнергии, срок службы электролизера возрастает на 6-8 месяцев. Thus, the proposed design of the electrolyzer can reduce solid and eliminate gaseous waste, increase the current output of magnesium and the productivity of the electrolyzer by 1.0-1.5%, respectively, reduce the specific energy consumption, the life of the electrolyzer increases by 6-8 months.

Claims (2)

1. Электролизер для получения магния и хлора, содержащий кожух, огнеупорную футеровку, образующую емкость, разделенную перегородками на электролитические ячейки с анодами и катодами и сборную ячейку, и перекрытие в виде арки, размещенное над ячейками, отличающийся тем, что он снабжен камерой для питания сырьем с герметичной крышкой и люком для загрузки сырья, размещенной вне ячеек в футеровке перпендикулярно сборной ячейке, сообщенной с ней переточным каналом с гидрозатвором, а перекрытие в виде арки выполнено единым для сборной и электролитических ячеек и установлено с зазором между перекрытием и перегородками с возможностью образования единого газового пространства над электролитическими и сборной ячейками. 1. An electrolytic cell for producing magnesium and chlorine, comprising a casing, a refractory lining, forming a container divided by partitions into electrolytic cells with anodes and cathodes and a collection cell, and an arch-shaped ceiling placed above the cells, characterized in that it is equipped with a power chamber raw materials with a sealed lid and a hatch for loading raw materials placed outside the cells in the lining perpendicular to the assembly cell communicated with it by a transfer channel with a water seal, and the arch-shaped overlap is the same for the assembly and electric lithium cells and installed with a gap between the ceiling and partitions with the possibility of the formation of a single gas space above the electrolytic and assembly cells. 2. Электролизер по п. 1, отличающийся тем, что переточный канал выполнен на уровне верхней кромки катодов. 2. The electrolyzer according to claim 1, characterized in that the transfer channel is made at the level of the upper edge of the cathodes.
RU2001100745A 2001-01-09 2001-01-09 Electrolyzer for production of magnesium and chlorine RU2186154C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001100745A RU2186154C1 (en) 2001-01-09 2001-01-09 Electrolyzer for production of magnesium and chlorine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001100745A RU2186154C1 (en) 2001-01-09 2001-01-09 Electrolyzer for production of magnesium and chlorine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2186154C1 true RU2186154C1 (en) 2002-07-27

Family

ID=20244621

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001100745A RU2186154C1 (en) 2001-01-09 2001-01-09 Electrolyzer for production of magnesium and chlorine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2186154C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SU 151031, БИ № 20, 1962. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109913903B (en) Multi-chamber energy-saving aluminum electrolytic cell capable of continuously operating
NO790412L (en) PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF ALUMINUM BY ELECTROLYSIS
RU2186154C1 (en) Electrolyzer for production of magnesium and chlorine
US5855757A (en) Method and apparatus for electrolysing light metals
US2451492A (en) Method and apparatus for enriching the alumina content of cryolite fusions in aluminum production
US3418223A (en) Continuous process for producing magnesium metal from magnesium chloride including fused bath electrolysis
US2468022A (en) Electrolytic apparatus for producing magnesium
CN206646171U (en) A kind of molten salt furnace
US1343662A (en) Process fob
US4308116A (en) Method and electrolyzer for production of magnesium
US20130032487A1 (en) Multipolar Magnesium Cell
RU2196849C1 (en) Electrolyzer for producing magnesium and chlorine
RU2245944C1 (en) Electrolyzer for producing magnesium
RU1739682C (en) Electrolyzer to produce magnesium and chloride
US4601804A (en) Cell for electrolytic purification of aluminum
RU2190703C1 (en) Electrolyzer to produce magnesium and chlorine
US1309148A (en) mighbi
RU2100486C1 (en) Production line for winning of magnesium and chlorine
RU217407U1 (en) DIAPHRAGM-FREE ELECTROLYSIS FOR PRODUCING MAGNESIUM AND CHLORINE WITH BOTTOM ANODES INLET
RU2128730C1 (en) Process of winning of magnesium and chlorine, production line for its implementations and its units
UA52752C2 (en) Electrolyzer for obtaining magnesium
US3562134A (en) Continuous process for producing magnesium metal from magnesium chloride
RU2332526C2 (en) Method of preparation of chlormagnesium raw material to electrolytic production of magnesium and device for therefor
US2401821A (en) Electrolytic cell
RU2719215C1 (en) Method for thermal control of magnesium electrolytic production process and device for its implementation

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120110