SU52949A1

SU52949A1 - Multi-cathode electrolyzer, predominantly for calcium production

Info

Publication number: SU52949A1
Authority: SU
Inventors: З.В. Васильев; В.П. Машовец; С.А. Семенкович
Original assignee: З.В. Васильев; В.П. Машовец; С.А. Семенкович
Publication date: 1938-04-30

Description

Предлагаемое изобретение относитс к многокатодному электролизеру , предназначенному дл получени кальци путем электролиза хлористого кальци .The present invention relates to a multi-cathode cell for producing calcium by electrolysis of calcium chloride.

Известным типом промышленных ванн, примен емых в на сто щее врем дл получени кальци , вл етс ванна С катодом соприкосновени . Такие ванны стро тс обычно с одним и, максимум, двум катодами. Основные недостатки этих ванн слё ующие:The known type of industrial baths currently used to produce calcium is a bath With a cathode of contact. Such baths are usually constructed with one and, at most, two cathodes. The main disadvantages of these baths are as follows:

1. Невозможность постройки ванн на большие силы тока (не больше, чем на 2000-3000 Я). 1. The impossibility of building baths at large currents (no more than 2000-3000 I).

2.Применение мал1.1х ЕЗНН св зано с относительно большими теплсг.этер ми , что обусловливает высокий вольтаж, а следовательно, и высокий расход энергии.2. The use of a small1.1x ECU is associated with relatively large heating currents, which leads to high voltages and, consequently, high energy consumption.

3.Периодичность работы ванны, обусловленна перерывами тока при смене катодов, делает невозможной работу ванн в серии, так как разрыв тока ilnpH отрыве штанги от электролита ) на одной ванне вызывает образование дуги на ней и нарушает работу всей серии.3. The periodicity of the bath, due to current interruptions when changing cathodes, makes it impossible to work baths in the series, as the current gap ilnpH separating the rod from the electrolyte) on one bath causes an arc to form on it and disrupts the work of the entire series.

Указанные недостатки устран ютс при постройке впины большой производительности , т. е. с большой амперной нагрузкой, при большом числе катодов соприкосновени на одной ванне.These drawbacks are eliminated when building a high-performance vin, i.e. with a large ampere load, with a large number of contact cathodes on one bath.

Предметом насто щего изобретени и вл етс многокатодна ванна, преимушестаенно дл получени кальци из хлористого кальци , в которой установлены в один или два р да от 5 до 20 и даже более параллельно соединенных катодов.An object of the present invention is a multi-cathode bath, advantageously for obtaining calcium from calcium chloride, in which are installed in one or two rows from 5 to 20 or even more parallel-connected cathodes.

На чертеже фиг. 1 представл ет вид сбоку устройства, согласно изобретению; фиг. 2 - вид его сверху с частичным горизонтальным разрезом; фиг. 3 -вид спереди и частично поперечный разрез.In FIG. 1 is a side view of a device according to the invention; FIG. 2 is a top view with a partial horizontal section; FIG. 3 is a front view and partially cross-section.

Ванна состоит из железного кожуха У, теплоизолированного изнутри кирпичсм 2. Кирпична кладка вл етс и футеровкой пода. Боковые стечки рабочего пространства футерованы обожженой набивной угольной массой 3, котора служит анодом. Угольна масса заформована так, что образует два (или один) продольных р да почти круглых рабочих чеек и в центре кпждой чейки расположен катод 4. Внутри угольной массы запрр-. сопаны желрчмые шины 5, r.)t(r:m-.e дм гюдпопп токп к О ..:. диодноеThe bath consists of an iron casing, insulated from inside by brick 2. Bricklaying is the hearth lining. The side stacks of the working space are lined with baked padded coal mass 3, which serves as the anode. The coal mass is molded so that it forms two (or one) longitudinal rows of almost round working cells and a cathode 4 is located in the center of the cell each. Sopan gall tires 5, r.) t (r: m-.e dm gyudopop tokp to O ..:. diode

устройство может быть выполнено и в виде футеровки из фасонных обожженых угольных или графитовых блоков, образующих рабочие чейки. В таком случае концы графитовых анодных блоков проход т сквозь кожух ванны наружу и здесь присоедин ютс к анодным шикам, например, с помощью чугунной заливки. Все анодное устройство полностью погружено в электролит. Сверху ванна закрыта железной плитой 6, снабженной снизу теплоизол цией. В этой крышке имеетс прорез над рабочими чейками, сквозь которые проход т катодные щтанги. К кожуху ванны прикреплены железные или чугунные трубы7дл отвода хлора, сообщающиес через каналы в кирпичной кладке с рабочим прострзнстзом над электролитом . Трубы 7 присоединены к общему трубопроводу дл хлора, на конце которого установлен эксгаустер . Таким образом, через прорезы в крыщке ванны все врем просасываетс воздух, охлаждающий катоды и унос щий выдел ющийс на анодах хлор. На кожухе у торцевых стенок ванны установлены стойки 5, несущие катодное устройство. Последнее дл каждого продольного р да катодов состоит из двух валов 9 и. W, расположенных один над другим. На каждом 82лу насажены шестерни /Л по числу катодов в р ду, св занные с вертикальными зубчатыми рейками 12, на нижних концах которых и наход тс собственно катоды. Шестерни /7 наход тс в посто нном зацеплении с зубчатыми рейками /2, но от соответствующих валов 9 или Ю кажда шестерн может быть отключена с помощью специального устройства 13, состо щего из упорной щеки, жестко укрепленной на валу , и при . жимной щеки, сид щей .на нарезанной муфте, жестко соединенной с валом . Нижний вал 10 через редуктор 14 соединен с электродвигателем 15, сообщающим ему медленное вращение. Верхний взл 9 снабжен ручным приводом 16 с черв чной передачей. Описанное устройство позвол ет производить непрерывный равномерный подъем катодных штанг от двигател через шестерни вала 10. В случае же the device can also be made in the form of a lining of shaped burned coal or graphite blocks forming the working cells. In such a case, the ends of the graphite anode blocks pass through the bath casing to the outside and here are attached to the anode bristles, for example, by means of cast iron. The entire anode device is completely immersed in the electrolyte. From above, the bath is covered with an iron plate 6, equipped with thermal insulation from below. This cover has a slot above the working cells through which the cathode bars pass. Iron or cast-iron chlorine removal pipes, which are connected through channels in the brickwork with the working space above the electrolyte, are attached to the bath casing. The pipes 7 are connected to a common pipeline for chlorine, at the end of which an exhauster is installed. Thus, through the slots in the bath cap, all the time, air is sucked in, cooling the cathodes and carrying away the chlorine released on the anodes. On the casing at the end walls of the bath are installed rack 5, carrying the cathode device. The latter for each longitudinal row of cathodes consists of two shafts 9 and. W arranged one above the other. Gears / A are mounted on each 82lu according to the number of cathodes in a row, connected with vertical gear racks 12, at the lower ends of which the cathodes themselves are located. The gears / 7 are in permanent engagement with the racks / 2, but from the respective shafts 9 or Yu each gear can be disengaged with the help of a special device 13 consisting of an axial cheek rigidly fixed on the shaft, and at. the pressing cheek, sitting. on the cut coupling rigidly connected to the shaft. The lower shaft 10 through the gear 14 is connected to the electric motor 15, informing him of the slow rotation. Top 9 is equipped with a manual drive 16 with a worm gear. The described device allows continuous, uniform lifting of the cathode rods from the motor through the gears of the shaft 10. In the case of

необходимости подрегулировать или сменить отдельный катод зубчата рейка его с помощью устройства 13 отключаетс от приводного -вала /А переключа сь на вал ручной регули ровки 9, и от руки с помощью привода 16 производитс подрегулировка этого катода или его быстрый подъем дл смены. Регулировочное устройство может быть осуществлено и в другом варианте. Например, вместо валов 9 н 10 можно установить длинные черв ки, приводимые один от двигател , второй - от руки, и заменить щестерни 7/ горизонтально расположенными черв чными шестерн ми , имеющими на оси гайки, сквозь которые проход т вертикальные нарезные стержни,заг-тен ющ е зубчатые рейки. Зубчатые рейки 72 в нижних концах имеют утолщение, в которс с помощью ласточкина хвоста вста влены катодные наконечники /7, на которые нарашизаютс хатодные штанги 4. К катодным наконечникам приболчены гибкие пакеты шин J8, которые с помощью зажимов 19 присоединены к общим катодным шинам 20. Это позвол ет производить быструю смену кзтсда поспе наращизани полной длины катодной штанги. Дл этого зубчата рейка отключаетс от приводного вала W и переключаетс на ручной вал 9, катод поднимаетс и наконечник вместе с катодной щтангой вынимаетс из гнезда ;ласточкин хвост). При этом отключаетс зажим катодного пакета, , гнездо вставл етс новый нзконечни. и его пакет приключаетс к катодной шине. Затем зубчата рейка вручную опускаетс до соприкосновени наконечника с зеркалом электрол;;та и переключаетс с ручного вала 9 на приводной вал /О. Вс операци смены катода может быть произведена за 5-8 минут.having to adjust or change a separate cathode of the gear rack, it is disconnected from the drive shaft / A by means of the device 13 and switched to the manual adjustment shaft 9, and the cathode is adjusted by the actuator 16 by means of an actuator 16 or is quickly lifted to change. The adjustment device can be carried out in another embodiment. For example, instead of shafts 9 and 10, you can install long screws, driven by one from the engine, the second by hand, and replace the gear 7 / with horizontally placed worm gears having nuts on the axis, through which the vertical threaded rods pass, sticking gear racks. Toothed racks 72 in the lower ends have a thickening, with the help of a dovetail inserted cathode lugs / 7, on which the dowel rods 4 are painted. The flexible packages of tires J8, which are attached by clamps 19, are attached to the cathode lugs by means of clamps 19 attached to common cathode tires 20. This allows for a quick change of the full length of the cathode rod. For this, the rack bar is disconnected from the drive shaft W and is switched to the manual shaft 9, the cathode is lifted and the tip together with the cathode schtanga is removed from the socket (dovetail). In this case, the clamp of the cathode package is disconnected, and the socket is inserted into the new end. and its packet is taken to the cathode bus. Then the gear rack is manually lowered until the tip is in contact with the electrolytic mirror; and it switches from the manual shaft 9 to the drive shaft / O. All cathode change operations can be completed in 5-8 minutes.

Регулировка мощности ванны достигаетс изменением скорости подъема катодных штанг. При увеличении скорости подъема диаметры штанг уменьшаютс и напр жение на ванне возрастает. Уменьшение скорости подъема приводит к обратному эффекту . Такой диапазон регулировки достаточен. Однако, остаетс возможкость и дальнейшего увеличени или уменьшени диаметра штанг. Кроме того, еще большее повышение мощности может быть достигнуто отключением части катодов, понижение мощности-приключением шунта параллельно ванне.The power adjustment of the bath is achieved by varying the lifting speed of the cathode rods. As the lifting speed increases, the rod diameters decrease and the voltage on the bath increases. Reducing the rate of recovery leads to the opposite effect. This adjustment range is sufficient. However, it remains possible to further increase or decrease the diameter of the rods. In addition, an even greater increase in power can be achieved by turning off part of the cathodes, lowering the power-adventure shunt parallel to the bath.

Регулировка мощности изменением скорости подъема катодов автоматизируетс следующим образом. Вал, поднимающий зубчатые рейки катодов , приводитс от щунтового двигател посто нного тока. В шунт двигател включены регулировочные реостаты , переключаемые с помощью многоступенчатых .реле, св занных .с главным шинопроводом ванны. При повыщении напр жени в. ванне в щунт включаютс реостаты . большего српротиапени , ток шунта к вместе с ним число сборотов двигател снижаетс , скорость подъема катодов уменьшаетс , их диаметры увеличиваютс , и напр жение в ванне падает до нормальной величины: При. падений напр жени в ванне ниже нормального все устройство срабатывает в обратном направлении, т. е. скорость подъема катодов увеличиваетс и напр жение пoвьlшaetcй. По следовательно с регулировочными реостатами в цепь шунта включен €ще и ручной подгоночный реостат, позвол ющий первоначально установить оптилальную скорость пoдъe 5a дл нормального режима.Power control by varying the cathode lifting speed is automated as follows. A shaft lifting the toothed rails of the cathodes is driven by a shunt DC motor. The shunt of the engine includes adjustment resistors switched by means of multistage relays connected with the main busbar of the bath. With increasing voltage c. The bath in the schunt includes rheostats. higher srprotipeni, the current shunt to with it the number of motor assemblies decreases, the rate of recovery of the cathodes decreases, their diameters increase, and the voltage in the bath drops to normal values: At. the voltage drops in the bath is below the normal, the whole device is triggered in the opposite direction, i.e. the speed of the cathode rise increases and the voltage is increased. Consequently, with adjusting resistors, a shunt is included in the shunt circuit and a manual adjusting rheostat allows initial setting of the optical velocity before 5a for normal operation.

Ванна предлагаемой конструкции может быть построена на очень большую силу тока. Так, например, при 20 катодах диаметром по 20 см каждый можно достичь силы тока 30000- 40000 Я.Bath proposed design can be built on a very large amperage. So, for example, with 20 cathodes with a diameter of 20 cm each one can reach a current of 30000-4000 I.

Большие размеры ванны привод т к сильному уменьшению удельных тепловых потерь, что позвол ет понизить катодную плотность тока до 6-10 Я/с.и- против примен емых ныне 30-50 Л...и-, и все же, вследствие разности анодной и катоднойThe large size of the bath leads to a strong decrease in specific heat loss, which makes it possible to lower the cathode current density to 6–10 I / s. —And against the currently used 30–50 L ... and, and yet, due to the difference in anodic and cathode

styrstyr

плотностей тока, температура у катода будет достаточно велика, чтобы поддерживать «каплю металла в расплавленном состо нии. Низка плотность тока позвол ет снизить напр жение в ванне, а вместе с тем и расход энергии.current density, the temperature at the cathode will be high enough to keep the metal drop in the molten state. The low current density reduces the voltage in the bath, and at the same time the power consumption.

Предлагаемые ванны легко могут работать в последовательной серии. Отключение одного катода дл смены его или непроизвольный отрыв катода от поверхности электролита не нарушает ни работы серии, ни работы данной ванны. Ток перераспредел етс на остальные катоды, так чтоThe offered baths can easily work in a consecutive series. Disconnection of one cathode to change it or involuntary separation of the cathode from the surface of the electrolyte does not violate the work of the series or the operation of this bath. The current is redistributed to the remaining cathodes, so that

даже при шести катодах на взмне отключение одного катода вызывает перегрузку остальных катодов толькоeven with six cathodes, when replacing one cathode, the overloading of the remaining cathodes only

на 20vo. что вполне допустимо. Пр;; большем числе катодов в ванне полсм ение еще более благопри тно. Установка ванн в серии поззсл ет обслуживать много ванн от одного котор-пенераторг высокого напр жени , что снижает капитальные затраты на .па станцию и шкнопровод, потеою энергии в ШИН2Х. повышает коэфициент полезного действи подстанции.at 20vo. which is quite acceptable. Etc;; A higher number of cathodes in the bath is even more beneficial. The installation of baths in the series allows for servicing many baths from a single high-voltage generator, which reduces the capital costs of the station and the hard-wiring channel, power consumption in SHIN2X. increases the substation benefit ratio.

Предмет изобретени .The subject matter of the invention.

Claims

1. Multiple electrolyzer. preikuts1estvenno to obtain calcium, cpcro i soup and of the iron casing insulated inside and lined on the side walls obozhsekoy wadding coal mass or goafitseymi or carbon blocks YABL Yusch + tmis anodes otlichagzdtsiysk in that the anode prostrantvo is in the form of cells kazhpoy of which corresponds to the din of the contiguous atodov of contact.

2.8 electrolyzer according to claim 1, an application of a device for lifting variable speed hoists and the possibility of controlling the power of the electrolyzer.

to aytokorekoz1u certificate Century. P. Mopyuvetsa. 3. V. Vasilyeva and S. A. Sezyukovicha JV 5294U

fig 2

i-ok n

l f At S- L- With “/ Chg

; .. ..., - ..,

L r.-Mjjji4nyT

Mr. J J

tr

l "

Gg