UA52752C2 - Електролізер для одержання магнію - Google Patents

Електролізер для одержання магнію Download PDF

Info

Publication number
UA52752C2
UA52752C2 UA99126927A UA99126927A UA52752C2 UA 52752 C2 UA52752 C2 UA 52752C2 UA 99126927 A UA99126927 A UA 99126927A UA 99126927 A UA99126927 A UA 99126927A UA 52752 C2 UA52752 C2 UA 52752C2
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
cathodes
loading
anodes
cell
electrolyzer
Prior art date
Application number
UA99126927A
Other languages
English (en)
Russian (ru)
Inventor
Ігор Всеволодович Забєлін
Игорь Всеволодович Забелин
Георгій Михайлович Шеховцов
Георгий Михайлович Шеховцов
Володимир Миколайович Дев'яткін
Ірина Леонідівна Сікорська
Ирина Леонидовна Сикорская
Алєксандр Ніколаєвіч Татакін
Тетяна Васильовна Забєліна
Original Assignee
Державний Науково-Дослідний Та Проектний Інститут Титану
Государственный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Титана
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 Державний Науково-Дослідний Та Проектний Інститут Титану, Государственный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Титана filed Critical Державний Науково-Дослідний Та Проектний Інститут Титану
Priority to UA99126927A priority Critical patent/UA52752C2/uk
Priority to US09/740,736 priority patent/US6402911B2/en
Priority to CA002329272A priority patent/CA2329272A1/en
Priority to AU72428/00A priority patent/AU770528B2/en
Publication of UA52752C2 publication Critical patent/UA52752C2/uk

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25CPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C7/00Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells
    • C25C7/005Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells of cells for the electrolysis of melts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

Abstract

Винахід відноситься до кольорової металургії, а саме до електролізерів для одержання магнію в поточній технологічній лінії з використанням твердої сировини. Електролізер для одержання магнію включає футеровану ванну, яка розділена щонайменше одною вогнетривкою перегородкою з циркуляційними вікнами на декілька електролітичних відділень та технологічних комірок. Електролізер має щонайменше одну комірку для завантаження та плавлення твердої сировини, в якій розташовані патрубок для завантаження, два катоди поміж двома анодами та штора. Висота катодів комірки для завантаження складає 1,05-1,15 висоти катодів електролітичного відділення, а міжелектродний проміжок між ними становить 2-3 середніх міжелектродних відстані, при цьому патрубок для завантаження розташований на відстані 1/4-1/3 ширини анодів від задніх їх торців. Верхня частина штори, що розташована поміж анодами біля задніх їх торців, з'єднана з перекриттям, а нижня занурена в розплав. Вогнетривка перегородка виконана з різних вогнетривів, нижня її частина, що занурена в розплав, - з плавлено-литих матеріалів, а верхня, яка знаходиться в газовій фазі, - з муліту або вогнетривкого бетону. Технологічна комірка має дві кришки: внутрішня з боку електроліта виконана з вогнетривкого бетону, а зовнішня - металева. Відсмоктувач газів з-під внутрішніх кришок з'єднаний з системою евакуації газів із електролітичних відділень, а система евакуації санітарно-технічних газів розташована поміж зовнішніми та внутрішніми рядами кришок. Винахід забезпечує зниження витрат на виробництво магнію за рахунок зменшення втрат магнію та підвищення якості анодного хлору.

Description

Винахід стосується кольорової металургії а саме конструкції електролізерів для одержання магнію в поточній технологічній лінії.
При виробництві магнію в поточній лінії використовують тверду сировину, яку завантажують або в технологічну комірку електролізеру, або в спеціальний плавилник, що входить у склад поточної лінії. Найбільш ефективно завантажувати тверду хлормагнієву сировину на поверхню електроліту в електролітичне відділення електролізеру.
Відомий "Електролізер для одержання магнію", п. США Ме4308116, С25С23/04, 3.29.12.81р., який включає футеровану ванну розділену одною або кількома перегородками з верхніми та нижніми циркуляційними вікнами на електролітичне відділення та збірну технологічну комірку.
Електролітичне відділення має катоди та аноди, що чергуються. Катоди введеш через поздовжню стінку, а аноди введеш через перекриття електролізеру. Електролізер має спеціальну комірку для завантаження та плавлення твердого хлориду магнію. До складу цієї комірки входить ковпак для евакуації газів із електролітичного відділення з прилаштованим патрубком для завантаження твердої сировини, два аноди та два катоди з перегородкою між ними. Цей електролізер визначений нами в якості прототипу.
Наявність у комірці для завантаження та плавлення твердої сировини перегородки поміж катодами обмежує час перебування твердої сировини в електролітичному відділенні та сприяє його виносу в технологічну комірку, де вона контактує з розплавленою масою металу, що приводить до застигання металу та його втратам. Цьому також сприяє й те, що завантаження твердої сировини здійснюють у точку, яка близько розташована до перегородки. Цей ефект підсилюється при використанні в якості сировини твердого карналіту, тому що об'єм завантаження сировини на одиницю сили струму в цьому випадку підвищюється вдвоє, порівняно з завантаженням хлориду магнію.
Крім того, завантаження твердого сипкого матеріалу в зону, із якої здійснюють евакуацію анодних газів, неминуче приводить до їх запиленості та необхідності додаткової очистки, що підвішує експлуатаційні витрати.
В основу винаходу поставлено задачу зниження витрат на виробництво магнію за рахунок зменшення втрат металу та підвищення якості анодного хлоргазу.
Поставлена задача здійснюється у відомому електролізері для одержання магнію, який має футеровану ванну з перекриттям розділену одною або кількома перегородками з верхніми та нижніми циркуляційними вікнами на одне або декілька електролітичних відділень і одну або декілька технологічних комірок, катоди введеш через поздовжню стінку, мають в плані клиновидний або прямокутний переріз і працюють обома площинами, аноди введені через перекриття, розташовані по черзі з катодами та обладнані водоохолоджуваними струмопідводячими шинами, одну або декілька технологічних комірок закритих кришками, комірку для завантаження та плавлення твердої сировини з патрубком для завантаження та двома катодами, які розташовані поміж двома анодами, робочі поверхні катодів обернеш до анодів, електроллічні відділення та технологічні комірки обладнані системами евакуації хлору та відходячих газів.
Новим є те, що електролізер містить одну або декілька комірок для завантаження та плавлення твердої сировини, катоди яких розташовані один від одного на відстані 2-3 середніх міжелектродних відстаней, а патрубок для завантаження - на віддалі 1/4 - 1/3 ширини анодів від задніх торщ'в анодів. Кожна комірка для завантаження та плавлення твердої сировини споряджена шторою, що розташована поміж анодами біля задніх їх торців, причому верхня частина штори з'єднана з перекриттям, а нижня занурена в електроліт.
Висота катодів комірки для завантаження та плавлення твердої сировини складає 1,05-1,15 висоти катодів електролітичного відділення. Нижня частина вогнетривних перегородок, яка занурена в електроліт, виконана з плавленолитих вогнетривних матеріалів, наприклад із корвішіту, а верхня, яка знаходиться в газовій фазі - з вогнетривних матеріалів типу муліту або вогнетривного бетону. Технологічні комірки обладнані двома кришками, внутрішні з боку електроліту виконані з вогнетривного бетону, зовнішні - з металу, причому відсос газів з-під внутрішніх кришок з'єднаний з системою евакуації газів із електролітичних відділень, а система евакуації санітарно-технічних газів розташована поміж зовнішніми та внутрішніми рядами кришок.
При розташуванні в комірці для завантаження та плавлення катодів один від одного на відстані 2-3 середніх міжелектродних відстаней, висхідний потік розплаву електроліту спрямовується не в бік технологічної комірки, а йде вниз до полини електролізеру по зазору поміж катодами. При цьому утворюється затягуючий характер циркуляції, який сприяє більш інтенсивному змішуванню твердого карналіту в розплав, що прискорює розчинення твердої сировини в електроліт. Для підсилення цього ефекту експериментально вибрана висота катодів комірки для завантаження, що дорівнює 1,05-1,15 висоти катодів електролітичного відділення. Для того, щоб додатково зменшити імовірність виносу нерозчиненого карналіту в технологічну комірку, патрубок для завантаження зміщений ближче до задньої стінки електролізеру. Точка завантаження визначена також експериментально та повинна бути на відстані від задніх торців, що дорівнює 1/4-1/3 ширини анодів. Для того, щоб збільшити швидкість проплавлення карналіту, аноди комірки для завантаження та плавлення не охолоджуються на відмінність від анодів електролітичного відділення.
Завдяки встановленню штори між анодами комірки для завантаження газовий простір поміж цими анодами сполучається з газовим простором між анодами електролітичного відділення тільки біля роздільної перегородки, в той час як анодний хлоргаз евакуюється з боку задньої стінки. Це значно знижує кількість пилу карналіту, який захоплюється з анодними газами.
Додатковим фактором, що сприяє зниженню витрат на виробництво магнію, є підвищення строку служби самого електролізеру, який працює на твердій сировині, шляхом підвищення стійкості його конструктивних елементів. Для цього нижня частина роздільної перегородки виконана з плавлено-литих матеріалів, наприклад корвішіту, а верхня - з матеріалів типу муліту або вогнетривного бетону. Ці матеріали менш сприйнятні до теплозмін, а корвішіт, крім того, більш стійкий у розплавах, які містять домішки хлориду водню.
На фігурах 1,2 показані розріз електролізеру для одержання магнію та комірка для завантаження та плавлення твердого карналіту.
Електролізер включає сталевий кожух 1, футерований вогнетривною цеглою 2. Ванна електролізеру вогнетривною перегородкою З розділена на електролітичне відділення 4 та технологічну комірку 5. Частина вогнетривної перегородки З, яка занурена в електроліт, виконана з корвішіта, а верхня частина, що знаходиться в газовій фазі - з вогнетривного бетону.
У електролітичному відділенні 4 розташовані катоди 6 (в даному випадку клиновидного перерізу) та аноди 7, які обладнані водоохолоджуваними шинами 8.
У електролітичному відділенні 4 також розташована комірка 9 для завантаження та плавлення твердого карналіту. В склад цієї комірки 9 входять: патрубок для 4 завантаження карналіту 10, який розміщений у перекритті 11 комірки 9 на віддалі 1/4-1/3 ширини анодів 7 від їх задніх торців, катоди 12 клиновидного перерізу на відстані один від одного 2-3 міжелектродних відстаней між робочими площинами, аноди 13 без охолодження та штори 14, що розміщені біля задніх торців анодів 13.
Технологічна комірка 5 має дві кришки: внутрішню 15 з вогнетривного бетону з сипучим ущільненням і зовнішню металеву 16. Відсос газів з-під внутрішніх кришок 15 з'єднаний з системою евакуації хлор-газу з електролітичного відділення 4 через патрубок 17, а система евакуації санітарно-технічних газів з'єднана з простором між зовнішніми кришками 16 та внутрішніми 15.
Електролізер працює таким чином. При проходженні постійного електричного струму на електродах протікає процес електролітичного розкладання хлориду магнію з виділенням на анодах 7 газоподібного хлору, а на катодах 6 - рідкого магнію. Циркуляційний потік електроліту, що виникає в міжелектродному проміжку в усіх електрохімічних комірках, окрім комірки для завантаження та плавлення карналіту 9, рухається в площині електроддв і через вікна вогнетривної перегородки З виносить магній в технологічну комірку 5.
У двох міжелектродних просторах комірки 9 висхідний потік електроліту замикається через зазор поміж робочими площинами катодів 12, тобто рухається в площині перпендикулярній поверхні електродів. Ширина зазору між катодами 12 комірки 9 не повинна перевищувати три міжелектродні відстані, тому що це приведе до зниження ефективності використання об'єму електролізної ванни. При ширині зазору менше двох міжелектродних відстаней підвищується гідродінамічний опір вертикального каналу між робочими поверхнями катодів 12 комірки 9. Це приводить до того, що частина потоку електроліту в комірці 9 спрямовується в бік технологічної комірки 5 і захоплює з собою карналіт, який не розплавився.
Хлор, що виділяється на анодах 7 попадає на поверхню розплаву, сепарується від електроліту та евакуюється з електролізеру по патрубкам 17 системи евакуації газів із електролітичного відділення 4, які розташовані біля задньої стінки елктролізеру. Хлор, який виділяється на анодах 13 комірки 9, евакуюють за більш довгим шляхом: через зазори між передніми торцями анодів 13 і роздільною перегородкою З та потім по сусіднім міжелектродним проміжкам до патрубків 17. Така схема евакуації хлору із комірки 9 реалізується завдяки наявності штори 14 та дозволяє зменшити кількість пиловидної фракції карналіту, що захоплюється з відходячими газами.
Електроліт разом з утвореним на катодах 6 рідким магнієм через верхні циркуляційні вікна перегородки З виноситься в технологічну комірку 5. Тут магній спливає на поверхню електроліту та транспортним потоком перемішується по електролізерах і каналах поточної лінії а основна маса електроліту вертається в електролітичні відділення 4 через нижні циркуляційні вікна перегородки 3, а частина захоплюється транспортним потоком поточної лінії.
Разом з потоком електроліту та магнію з електролітичного відділення 4 в технологічну комірку 5 виносяться пузири хлору. Цей хлор по патрубку 18, розташованому під вогнетривкими кришками 15, відправляють у систему евакуації газів із електролізного відділення 4. В той час, коли технологічну комірку відкривають, з'єднуючи її з атмосферою (наприклад, для видалення шламу з електролізеру) патрубок 18 від'єднують від системи евакуації газів із електролітичного відділення 4. А хлор, що попадає в технологічну комірку 5, відправляють у систему сантехнічного відсосу та на газоочистку.
Таким чином, використання конструкції електролізеру для одержання магнію, що заявляється, дозволить зменшити втрати магнію та підвищити якість анодного хлоргазу, що приведе до зниження витрат на виробництво магнію.
Ф що оо оголені Бетнту и
ЕЕ ЕЕ /, алею пет, сени за Ванни 1) ой Рівень розплаву іже вини ко Я | ооо о ння нини нин хо) й | ї | І Мох о ши пиши оо
Й | | Не ооо р ооо /. | | ГЕ» я
С ет Ки» по ни со х. і о и нн і Ви й г, (5) (У о Фіг. (5) (5)
З Ф Її, у ня; в, ! А я, ій ді й ще
М у-- ве: ;
Он ТТ м Ж ІТТ пот х.Ї І
І І,
Це о І. и и Й о, Ло р ій В 451; ке Пр
Т. Я 1
ПИ шех і Щі - сер і я нення
Ви
У Зо

Claims (5)

1. Електролізер для одержання магнію, який включає футеровану ванну з перекриттям, що розділена однією або декількома вогнетривкими перегородками з верхніми та нижніми циркуляційними вікнами на одне або декілька електролітичних відділень з катодами, що введені через поздовжню стінку, що мають в плані клиноподібний або прямокутний переріз і працюють обома площинами, та анодами, що розташовані по черзі з катодами, введені через перекриття та обладнані водоохолоджуваними струмопідвідними шинами, та одну або декілька технологічних комірок, закритих кришками, комірку для завантаження та плавлення твердої сировини з патрубком для завантаження та двома катодами, розташованими поміж двома анодами, робочі поверхні катодів обернені до анодів, системи евакуації газів із електролітичного відділення та технологічних комірок, який відрізняється тим, що електролізер має щонайменше одну комірку для завантаження твердої сировини, катоди якої віддалені один від одного на 2-3 середні міжелектродні відстані, а патрубок для завантаження - на 1/4-1/3 ширини анодів від задніх торців анодів.
2. Електролізер по п. 1, який відрізняється тим, що кожна комірка для завантаження та плавлення твердої сировини споряджена шторою, що розташована поміж анодами біля задніх їх торців, верхня частина штори з'єднана з перекриттям, а нижня занурена в електроліт.
З. Електролізер по п. 1, який відрізняється тим, що висота катодів комірки для завантаження та плавлення твердої сировини складає 1,05-1,15 висоти катодів електролітичного відділення.
4. Електролізер по п. 1, який відрізняється тим, що нижня частина вогнетривких перегородок, яка занурена в електроліт, виконана з плавлено-литих вогнетривких матеріалів, наприклад із корвішиту, а верхня, яка знаходиться в газовій фазі, - з вогнетривких матеріалів типу муліту або вогнетривкого бетону.
5. Електролізер по п. 1, який відрізняється тим, що технологічні комірки обладнані двома кришками, внутрішні з боку електроліта виконані з вогнетривкого бетону, зовнішні - з металу, причому відсмоктувач газів з-під внутрішніх кришок з'єднаний з системою евакуації газів із електролітичних відділень, а система евакуації санітарно-технічних газів розташована поміж зовнішніми та внутрішніми рядами кришок.
UA99126927A 1999-12-20 1999-12-20 Електролізер для одержання магнію UA52752C2 (uk)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UA99126927A UA52752C2 (uk) 1999-12-20 1999-12-20 Електролізер для одержання магнію
US09/740,736 US6402911B2 (en) 1999-12-20 2000-12-19 Apparatus for the production of magnesium
CA002329272A CA2329272A1 (en) 1999-12-20 2000-12-20 Apparatus for the production of magnesium
AU72428/00A AU770528B2 (en) 1999-12-20 2000-12-20 Apparatus for the production of magnesium

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UA99126927A UA52752C2 (uk) 1999-12-20 1999-12-20 Електролізер для одержання магнію

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA52752C2 true UA52752C2 (uk) 2003-01-15

Family

ID=21689419

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UA99126927A UA52752C2 (uk) 1999-12-20 1999-12-20 Електролізер для одержання магнію

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6402911B2 (uk)
AU (1) AU770528B2 (uk)
CA (1) CA2329272A1 (uk)
UA (1) UA52752C2 (uk)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102534688B (zh) * 2012-01-10 2014-12-10 华东理工大学 一种大电流无隔板镁电解槽
GEP20186858B (en) * 2013-02-14 2018-06-11 Alliance Magnesium Hydrogen gas diffusion anode arrangement producing hcl
RU2513554C1 (ru) * 2013-03-27 2014-04-20 Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" Электролизер для получения магния и хлора
US20210254228A1 (en) * 2018-07-11 2021-08-19 Ust-Kamenogorsk Titanium And Magnesium Plant Joint Stock Company Uktmp Jsc Method for producing magnesium and chlorine and electrolytic cell for implementing same

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4058448A (en) * 1976-06-23 1977-11-15 Muzhzhavlev Konstantin Dmitrie Diaphragmless electrolyzer for producing magnesium and chlorine
US4073703A (en) * 1976-12-14 1978-02-14 Aluminum Company Of America Electrolytic production of magnesium
NO144639C (no) * 1979-06-26 1981-10-07 Norsk Hydro As Um fremgangsmaate og elektrolysoer for fremstilling av magnesi
IL61062A (en) * 1979-09-27 1985-05-31 Ishizuka Hiroshi Apparatus for electrolytic production of magnesium metal from its chloride
EP0096990B1 (en) * 1982-06-14 1986-07-30 Alcan International Limited Metal production by electrolysis of a molten metal electrolyte
US5198078A (en) * 1991-07-29 1993-03-30 Oregon Metallurgical Corporation Procedure for electrolyte production of magnesium
US5279715A (en) * 1991-09-17 1994-01-18 Aluminum Company Of America Process and apparatus for low temperature electrolysis of oxides

Also Published As

Publication number Publication date
AU7242800A (en) 2001-06-21
US6402911B2 (en) 2002-06-11
US20010017260A1 (en) 2001-08-30
AU770528B2 (en) 2004-02-26
CA2329272A1 (en) 2001-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1364077B1 (en) A method and an electrowinning cell for production of metal
EP0101243B1 (en) Metal production by electrolysis of a molten electrolyte
US4560449A (en) Metal production by electrolysis of a molten electrolyte
AU2002236366A1 (en) A method and an electrowinning cell for production of metal
UA52752C2 (uk) Електролізер для одержання магнію
US2468022A (en) Electrolytic apparatus for producing magnesium
US4440610A (en) Molten salt bath for electrolytic production of aluminum
US20090321273A1 (en) Method and an electrolysis cell for production of a metal from a molten chloride
RU2316618C2 (ru) Электролизер для получения магния и хлора
RU2405865C1 (ru) Способ получения магния и хлора и электролизер для его осуществления
US3676323A (en) Fused salt electrolyzer for magnesium production
JPH0211676B2 (uk)
RU2760025C1 (ru) Способ получения магния и хлора и электролизер для его осуществления
RU2245944C1 (ru) Электролизер для получения магния
RU2094536C1 (ru) Бездиафрагменный электролизер для получения магния и хлора
RU2190703C1 (ru) Электролизер для получения магния и хлора
RU2196849C1 (ru) Электролизер для получения магния и хлора
US3308044A (en) Inclined mercury cell and method of operation
RU2339744C2 (ru) Электролизер для получения щелочно-земельных металлов из расплавов
RU2095482C1 (ru) Магниевый электролизер с направленной циркуляцией электролита
RU2166007C1 (ru) Электролизер для получения магния и хлора
RU2128730C1 (ru) Способ получения магния и хлора, поточная линия для его осуществления и ее части
RU2244046C1 (ru) Электролизер для получения магния и хлора
RU2092617C1 (ru) Бездиафрагменный электролизер для получения магния и хлора
JPS6043496A (ja) マグネシウムおよび塩素を製造するための隔膜のない電解装置