SU1336950A3 - Электрод дл получени легких металлов электролизом расплава - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электролитическому получению металлов, направлено на совершенствование конструкции электродов. Цель изобретени  - повьшение срока службы электрода и облегчение его ремонта. Достигнуто снижение окислени  электрода, падение напр жени  в электроде. Электрод включает винтовой ниппель 1, каналы охлаждени  2, 3 металлического токоподвода 5, жаропрочную фасонную деталь 4,активную часть 6,контр-опору 7 фасонной детали. 8 з.п.ф-лы, 5 ил. СО со со О5 QO СП О см Фиг

Description

Изобретение относитс  к области электрохимического получени  металлов и может быть использовано при их электролитическом получении электролизом расплавленных солей.

Цель изобретени  - снижение окис , лени  электрода, падени  напр жени  в электроде, облегчение восстановлени  электрода при его повреждении

На фиг.1 и 2 показан электрод, продольный разрез; на фиг.З и 4 - то же поперечный разрез; на фиг.З - расположение активных элементов.

Электрод содержит ниппель 1, канал 2 дл  подвода охлаждающего агента , канал 3 дл  отвода охлаждающего агента, изолирующую фасонную деталь 4, металлический токоподвод 5, нижнюю активную часть 6, контропору 7 фасонной детали, отверсти  8 дл  стержней 9, с помощью которых у пружин 10 обеспечиваетс  необходимое положение фасонной детали 4 (фиг.2). Фасонна  деталь 4 может также удерживатьс  с помощью элементов в форме -крюка 11 (фиг.2). В металлическом то коподводе выполнены отверсти  2 дл  охлаждени  (фиг.2 и 3).

Колодки 13 дл  подвода тока к металлическому токоподводу 5 (фиг.1).

Активна  часть 6 может выполн тьс  в виде отдельных стержней 14 (фиг.1 и 5), соединенных с ниппелем 1 .

Фасонна  деталь 4 защищает металлический токоподвод 5 от воздействи  агрессивной среды.

Жаропрочна  фасонна  деталь 4 может быть выполнена в виде отдельной трубы, но она может также выгодно состо ть из серии отрезков труб, сег ментов, полуоболочек и т.п., окружающих нижнюю зону верхней части электрода до самой зоны винтового ниппел  1, а в случае необходимости и дальше.

Материалом дл  изолирующей фасонной детали может быть, например, жаропрочна  керамика, а также покрытый изолирующим слоем графит.

Изолирующа  фасонна  деталь расположена между нижней зоной верхней части из металла и нижней расходующейс  частью так, что наружные кромки фасонной детали, проход щие в направлении оси электрода, и наружные кромки наружной зоны верхней части из металла в основном параллельны друг другу.

Контропора 7 может представл ть собой выполненную из жаропрочного изолирующего материала сопр женную деталь, сам винтовой ниппель, а при . известных обсто тельствах даже часть активной части или ее комбинации. В

0 общем изолирующа  фасонна  деталь 4 не полностью установлена на активной части, поскольку это расходующийс  материал, а по меньшей мере ее частично несет нерасходующийс  жаропроч5 ный материал.

Положение фасонной детали можно устанавливать при изготовлении электрода . Изолирующую фасонную деталь 4 можно насаживать под давлением на

контропору 7 также и во врем  эксплуатации электрода, причем последний не требуетс  дл  этого извлекать из электролитической ванны. Фасонную деталь 4 вдавливают на контропору 7

5 через выполненные в верхней части отверсти  с помощью стержней, винтов и т.п. или же дополнительно установленной пружиной. Кроме того, может быть выгодной установка изоли0 рующей фасонной детали с возможностью скольжени  или же незакрепленной относительно верхней части электрода так, что при выходе из стро  одного сегмента или в случае облома

отдельной трубы, например, в результате механического повреждени  остающиес  исправные сегменты или отдель - на  труба сами соскальзывают вниз в направлении продольной оси электрода.

Q В зависимости от цели применени  электрода можно крепить изолирующую фасонную деталь на держател х внут- реннего охлаждающего устройства. Такой вид конструкции используетс  при

с применении электродов в том случае, когда не имеет особого значени  свободна  подвижность или возможность надвигани  исправных (изолирующих или электропроводных) отдельных сегментов при повреждении распо0

5

ложенного ниже сегмента..

Предусмотрен также вариант, согласно которому изолирующа  фасонна  деталь охватывает не всю заш тщаемую зону металлической части. В зоне, в которой наблюдаютс  меньшие нагрузки, вместо фасонной детали примен ют изолирующую жаропрочную массу, закрепл емую с помощью фиксирующих элементов . Такого рода изолирующие массы известны и они могут крепитьс , например , с помощью припаиваемых фиксаторов .

В качестве активных материалов, соединенных с верхней частью с помощью одного или нескольких винтовых ниппелей или же при необходимости посредством резьбы, могут служить, например, аморфный углерод, графит, керамические проводники или соединенные с электрохимическим активным материалом неорганические волокна. Активный материал может быть образован из определенного числа стержней, пластин, труб или т.п., соединенных между собой или расположенных отдельно друг от друга.

Нижн   часть электрода может сое- то ть из активного материала, размещенного в виде нескольких элементов, закрепленных с помощью одного или нескольких ниппельных соединений, причем эти элементы можно размещать один возле другого и/или один под другим. Расходующиес  активные вещества , например графит, примен ют в виде промежуточных тел, с которыми

можно соедин ть с помощью резьбы пол- зо электрода, ближайший к его рабочей

ностью расходующийс  элемент. Благодар  такой конструкции можно полностью израсходовать последний активный элемент, не подверга  опасности ниппельное соединение, с которым св зана верхн   металлическа  часть.

В тех случа х, когда верхн   часть не подвергаетс  воздействию особо высоких температур, от применени  охлаждающего устройства можно отказатьс  .

Электрод имеет целый р д преимуществ . Здесь следует подчеркнуть исключительно низкие потери тока или напр жени  на пути к активной части электрода. Благодар  этому можно получить значительную экономию электрической энергии по сравнению с применением традиционных массивных элек- . тродов, выполненных из синтетического материала, графита или керамического материала. Кроме того, сведено до минимума боковое обгорание, поскольку агрессивна  электролитическа  среда и выдел ющиес  при этом реакционные газы и пары воздействуют не на весь электрод, а только на его активную часть.

Изолирующую фасонную деталь при изготовлении просто устанавливать в необходимом положении. Применение изолирующей наружной массивной части позвол ет улучшить механические прочностные свойства. Разделение изолирующей наружной зоны на сегменты освобождает от необходимости замены всего электрода при выходе из стро  ее части, поскольку это повреждение экономически выгодно и быстро устран етс  установкой соответствующей новой детали. Благодар  свободной посадке изолирующей фасонной детали, так как она состоит из нескольких отдельных элементов, в случае механического или какого-либо другого разрушени  нижерасположенного защитного сегмента происходит автоматическое соскальзывание вниз вьщхерасполо- женного сегмента, что при необходимости можно подстраховать дополнительно установленными пружинами. Така  конструкци  электрода позвол ет ему оставатьс  работоспособным и после случившейс  поломки, так как чаще всего подвергающийс  опасности повреждени  нижерасположенньш участок

5

0

5

0

5

зоне, автоматически защищаетс  со- скальзываюш 1м вниз исправным элементом .

Несмотр  на то, что изолирующа  фасонна  деталь или изолирующа  оболочка в случае выполнени  ее из отдельных сегментов или полуоболочек может иметь определенный зазор за счет аксиального и внутреннего опира- ни , обеспечиваетс  полна  и широка  защита чувствительной зоны электрода благодар  использованию системы паз - пружина. Если же повреждение нижней зоны защитного щита электрода все же происходит, то он, как правило, способен работать еще столько времени , сколько обычно необходимо дл  замены расходуемой части, например, из графита. Произвести замену поврежденного сегмента и т.п. легко можно произвести тогда при извлечении электрода .

В электроде (фиг.1) охлаждающа  среда, например вода, воздух или инертный газ, вводитс  через подвод щий канал 2 и отводитс  через сливной канал 3. При зтом охлаждающа  среда поступает также в камеру, расположенную внутри винтового ниппел 

1, которьш выполнен, например, из чугуна, никел  или же из жаропрочного , устойчивого против коррозии металлического сплава. Верхн   часть 5-из металла имеет больший рдаметр по сравнению с нижней частью, вход щей в винтовой ниппель 1, которьй соединен с нижней частью 6 электрода , выполненной из расходующегос  .материала (например, графита или ке- рамичес-кого активного материала) , Изолирующа  фасонна  деталь 4 установлена с помощью контропоры 7, например J из жаропрочной изолирующей керамики. В своей верхней зоне изолирующа  фасонна  деталь 4 ограничена кромкой зоны большего диаметра метгш лической части электрода.

У электрода (фиг.I) изолирующа  фасонна  деталь 4 выполнена из нескольких отдельных сегментов, которые могут соскальзывать вниз в направлении оси электрода при разруЕШнии нижнего сегмента. Они могут удерживатьс  также и с помощью элементов в фор ме крюка 1 1 .

Нар ду с отверсти ми 12 дл  охлшк дени  электрода предусмотрены также дополнительные отверсти  8 дл  стержней 9; с помощью которых и пружин 10 обеспечиваетс  необходимое положение изолирующей фасонной детали 4,

На фиг, 2 и 4 показано прьхменение соединенных полуоболочек или колец,, например, из графита, покрытого изолирующим слоем.

Нижн   часть 6 из расходующегос  или стойкого материала разделена на р д отдельных стержней 14, соединенных ниппелем 1,

11ре; ;почтительно боковое подведение электрического тока к электроду осуществл етс  через колодки 13, вы- пол;ненные преимущественно из графита Эти кохгодки закреплены в основном с помощью держателей (не показаны) на верхней металлической части электрода . На фиг.1 показан вариант креплени  колодок 13 на caiMoft токоподвод - щей шине.

Между изолирующим элементом 4 и верхней частью 5 могут быть предусмотрены каналы дл  газа. Продувкой газа можно легко обнар гжить повреждени  изолирующей керамики, например, при падении давлени  газа. Кроме того , этот газ  вл етс  дополнителыйгм охлаждающим средством. Изобретением

369506

предусмотрена возможность нанесени  на верхнюю часть 5 и/или на ниппельное соединение 1 или на его наружную поверхность жаропрочной оболочки. В зависимости от размера вышерасположенной по меньшей М€фе частично жаропрочной изолирующей фасонной детали 4 оболочку выполн ют электропровод10 ной или же изолируюп ей, В случае изолирующей оболочки создаетс  втора  зшцитна  лини , котора  вступает в действие при повреждении наружной изол ции 4. Если по рабочим услови м

15 возможность ее повреждени  исключена, то оболочку можно выполн ть из жаропрочного электропроводного материала, причем материа.п  вл етс  тогда жаропрочным или нейтральным щитом, за20 цщщающим нижерасположен1лш металл.

Claims (9)

1. Электрод дл  получени  легких 25 металлов электролизом расплава, включающий металлический токоподвод, выполненный с каналами дл  циркул ции хладагента и состо щий из нижней активной части и верхней неактивной 30 части из металла или металлическ ого сплава, защищенной ; аропрочной изолирующей оболочкой, отличающийс  тем, что, с целью повьппе- ни  срока службы электрода и облег- тг- чени  его ремонта, изолирующа  оболочка выполнена из фасонных разъем- iibix деталей,

2.Электрод по п., отличаю- Q щ и и с   тем., что фасонна  деталь

выполнена в виде трубы, отрезков труб 5 сегментов или полуоболочек труб.

3.Электрод по пп, I - 2, о т - д л и ч а ю щ и и с   тем, что электрод снабжен контропорой, на которую с помощью стержнер и болтов установлена фасонна  деталь.

4.Электрод по пп. 1 - 3, о т - р-„ л и ч а ю щ и и с   тем, что фасонные детали установлены с возможностью перемещени  в наггравлении продольной оси электрода,

5.Электрод по пп.1 - 45 о т л и- .-„чающийс  тем, что электрод

снабжен держател ми, соединенными с токоподводом посредством пазов, и фасонна  деталь установлена на держателе .

6.Электрод по пп.1 - 5, отличающийс  тем, что соединение верхней неактивной части и нижней активной части токоподвода вьтолнено в виде винтового ниппел .

7.Электрод по ПП.1 - 6, отличающийс  тем, что нижн   активна  часть токоподвода вьтолнена

36950

из нескольких стержней, пластин или труб.

8.Электрод по пп.1 - 7, о т л и- с чающийс  тем, что металлический токоподвод вьшолнен с покрытием из керамики.

9.Электрод по ПП.1 - 8, отличающийс  тем, что фасонные

10 детали вьтолнены из керамики.

Фиг. 2

Фиг.Ъ

Фиг.

Фиг.5

Редактор С.Пекарь

Составитель А.Арнольд

Техред л. Сердюкова Корректор В.Бут га

Заказ 4057/59Тираж 612Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4