Claims (2)
Изобретение откоситс к металлургии цветных металлов, в частности к разработке конструкции бипол рного электролизера дл получени легких металлов, например магни или алюмини . Известен бипол рный электролизер дл получени магни из расплавленных электролитов, в котором бипол рный электрод имеет анодную часть, выполне ную из углеродистого материала, и катодную-из металла, соединенных между собой металлическим креплением Наиболее близким к предлагаемому вл етс бипол рный электролизер дл получени легких металлов, например магни или алюмини , электролизом расплавленных солей, содержащий футе,рованную пр моугольную ванну, с верти кально установленными в ее торцах однопол рными анодом и катодом и равномерно размещенными по ее длййе вертиксшьными электродами-бипол ми.Получаемый на катодной части бипол металл стекает в опрокидывающиес управ л ёмые снаружи лотки. Электролит пере текает из одной чейки в другую зигзагообразно через отверсти в перегородках , расположенные поочередно ввер ху и внизу 2 . Недостатком известных конструкций вл етс значительные потери тока за счет утечек через боковые стенки электролизера . Кроме того, известные з насто щее врем бипол рные электролизеры в соответствии с требовани ми теплового баланса и оптимальными геометрическими размерами работают при катодных плотност х тока 0,18-0,22 А/см Однако при такой плотности тока катодный процесс, особенно при работе на недостаточно качественном сырье, не всегда может быть стабильным, что приводит к снижению выхода по току. Промышленна практика эксплуатации магниевых электролизеров показывает, что катодна плотность тока должна быть не ниже 0,25-0,28 А/см. Целью изобретени вл етс стабилизаци катодного процесса и снижение потерь посто нного тока с утечками по футеровке, а значит и повышение выхода по току за счет увеличени катодной плотности тока. Дл этого в предлагаемом электролизере поверхность катодных частей биполей выполнена в 1,5-2 раза меньше поверхности анодных: частей биполей. Уменьшение поверхности катодных частей может быть достигнуто либо за счет того, что часть поверхности катодных частей биполей изолирована огнеупорным кирпичом, либо за счет то го, что поверхности, катодных частей биполей выполнены со скосами по направлению к их анодным част м. Выполнение анодной и катодной поверхностей биполей разновеликими спо . собствует концентрированию силовых линий посто нного тока внутри межэлектродного пространства и приводит к повышению {сатодной плотности тока по сравнению с анодной о На Фиг,1 и 2 схематично изображены электролизеры с различным консттруктивным выполнением биполей. В футерованной ванне 1 электролизера размещены однопол рный анод 2 и бипол рные электроды 3 (см.фиг.Г).Би пол рные электроды выполнены с разно вели{сой площадью катодной 4 и анодной 5/поверхностей. Это достигаетс изол цией части катодной поверхности 4 бипол огнеупорным материалом 6. На фиг.2 изображены биполи, у кот рых рабоча (эффективна ), поверхност 4 катодной части меньше анодной 5 за счет выполнени скосов на катодной поверхности. При этом скошенные учас ки биполей могут быть также изолированы огНеупором. Изобретение может быть реализовано и дл конструкций составных биполей , катодна часть которых выполнена из стали или металлизована и т.д. Электролизер работает следующим образом. При включении посто нного тока на аноде 2 и анодных поверхност х 5 бипо лей выдел етс ХЛОР а на катодных .поверхност х 4 биполей выдел етс лег кий металл, например магний, алюминий который вынрситс из межэлектродного пространства циркулирующими потоками электролита .в сборную чейку электролизера (не показана) или в специаль ный сборник при соединении брпол рньах электролизеров.в единую гидродинамическую систему. Благодар разновеликим площад м катодной и анодной поверхностей биполей силовые;линии элек трического, пол посто нного тока (показаны пунктирнь1ми лини ми) концентрируютс , междубипол ми, что соответ ственно снижает утечки тока и его потери , а следовательно, способствует повышению выхода, по току и увеличению срока службы футеровки. Повышение катодной плотности тока способствует лучшему облуживанию катодной поверхности жидким металлом, стабилизирует катодный процесс, что приводит к повышению выхода по току. Таким образом, основные преимущества предлагаемого электролизера по сравнению с известными бипол рными электролизералш с одинаковыми площа д ми катодных и анодных поверхностей, биполей заключаютс . в повышении эффективности работы биполей: снижение потерь посто нного тока, повышение катодного выхода по току на 3-5%, увеличение стойкости футеровки и срока службы электролизера. Формула изобретени 1. Бипол рный электролизер дл по- , лучени легких металлов, например магни или;алюмини , электролизом расплавленных; солей, содержащий футерованную пр моугольную ванну с вертикально установленными в ее торцах однопол рными анодом и катодом и равномерно размещенными по ее длине вертикальными электродами-бипол ми, о тличающийс тем, что, с целью стабилизации катодного, процесса и снижени потерь посто нного тока с утечками по футеровке, поверхность катоД ных частей биполей выполнена в 1,5-„ 2 раза меньше поверхности анодных Частей биполей. 2. Электролизер по п.1, отличающийс тем, что часть поверхности катодных частей биполей изолирована огнеупорным кирпичом. 3. Электролизер по п.1, отличающийс тем, что поверхности катодных частей биполей выполнены со скосами по направлению к их анодным ча.сТ м. Источники .информации, прин тые;вс внимание.при экспертизе: 1.Авторское свидетельство СССР № 392142,кл. С 22 d 3/02, 23.03.70. The invention is committed to metallurgy of non-ferrous metals, in particular to the design of a bipolar electrolyzer for producing light metals, for example magnesium or aluminum. A bipolar electrolyzer for producing magnesium from molten electrolytes is known, in which the bipolar electrode has an anode part made of carbonaceous material and a cathode electrode made of metal interconnected by a metal mount. The bipolar electrolyzer for producing light metals is closest to the proposed one. , for example, magnesium or aluminum, by electrolysis of molten salts, containing a foot, a rectangular bath, with a monopolar anode and cathode vertically installed at its ends and equal to dimensionally placed on its for vertical vertices-bipole electrodes. The bipol metal produced on the cathode part flows into tilting trays controlled from the outside. The electrolyte flows from one cell to another in a zigzag manner through the openings in the partitions, alternately up and down 2. A disadvantage of the known structures is a significant current loss due to leakage through the side walls of the electrolyzer. In addition, bipolar electrolyzers known at the present time, in accordance with the requirements of heat balance and optimal geometrical dimensions, operate at cathode current densities of 0.18-0.22 A / cm. However, at this current density, the cathode process, especially when operating at insufficient quality raw materials may not always be stable, which leads to a decrease in current efficiency. Industrial practice of operation of magnesium electrolysis cells shows that the cathode current density should not be lower than 0.25-0.28 A / cm. The aim of the invention is to stabilize the cathode process and reduce the losses of direct current with lining leaks, and hence increase the current efficiency by increasing the cathode current density. For this, in the proposed electrolyzer, the surface of the cathode parts of the bipoles is made 1.5-2 times smaller than the surface of the anodic: parts of the bipoles. A reduction in the surface of the cathode parts can be achieved either due to the fact that part of the surface of the cathode parts of the bipoles is insulated with refractory bricks, or due to the fact that the surfaces of the cathode parts of the bipoles are made with bevels towards their anode parts. bipoles of various sizes. contributes to the concentration of direct current power lines inside the interelectrode space and leads to an increase in the satodic current density compared to the anode one. Figures 1 and 2 schematically depict electrolyzers with different constructive bipole performance. A unipolar anode 2 and bipolar electrodes 3 are located in the lined bath 1 of the electrolyzer (see fig. G). The bi-polar electrodes are made with different sizes of cathode 4 and anodic 5 / surfaces. This is achieved by isolating a part of the cathode surface of 4 bipol refractory material 6. Figure 2 shows bipoles that have a working (effective) surface 4 of the cathode part less than the anode 5 by performing bevels on the cathode surface. In this case, the skewed parts of bipoles can also be insulated with a fire barrier. The invention can also be implemented for structures of composite bipoles, the cathode part of which is made of steel or metallized, etc. The cell operates as follows. When DC is switched on at the anode 2 and the anode surfaces of 5 bipolar cells, CHLOR is released, and a light metal, such as magnesium, aluminum, which escapes from the interelectrode space by circulating electrolyte flows, is released on the cathode surfaces of 4 bipoles. not shown) or in a special compilation when connecting brpol ryakh electrolyzers. into a single hydrodynamic system. Due to the different areas of the cathode and anode surfaces of the bipole, the power lines, electric lines, direct current fields (shown by dashed lines) are concentrated between the double lines, which accordingly reduces current leakage and its loss, and consequently, increases the output current and increase the service life of the lining. Increasing the cathode current density contributes to better maintenance of the cathode surface with liquid metal, stabilizes the cathode process, which leads to an increase in current efficiency. Thus, the main advantages of the proposed electrolyzer in comparison with the known bipolar electrolyzers with the same areas of cathode and anode surfaces, bipoles are. in improving the efficiency of bipole operation: a decrease in DC loss, an increase in cathode current efficiency by 3-5%, an increase in the durability of the lining and the service life of the cell. Claim 1. Bipolar electrolyzer for producing light metals, such as magnesium or aluminum, by electrolysis of molten metals; salts containing a lined rectangular bath with a monopolar anode and cathode vertically mounted at its ends and uniformly placed along its length by vertical bipolar electrodes, which is characterized by the fact that, in order to stabilize the cathode, the process and reduce DC losses with leaks in the lining, the surface of the cathode parts of the bipoles is 1.5–2 times less than the surface of the anode Parts of the bipoles. 2. The electrolyzer according to claim 1, characterized in that part of the surface of the cathode parts of the bipoles is insulated with refractory bricks. 3. The electrolyzer according to claim 1, characterized in that the surfaces of the cathode parts of the bipoles are made with bevels towards their anodic parts. Sources of information received; entirely attention. When examining: 1. USSR author's certificate No. 392142, cl. C 22 d 3/02, 23.03.70.
2.Патент США №3730859,кл.204-67, 01.05.73.2. US patent number 3730859, cl.204-67, 05/01/73.