Бездіафрагмовий електролізер для одержання магнію

Бездіафрагмовий електролізер для одержання магнію, який включає футеровану ванну з пере криттям, катоди з електроізольованими штангами, введеними через бокову стінку, кути якої викладені високоглиноземистими виробами, аноди, що введені через перекриття, металеві екрани між торцями анодів і футерівкою, роздільну перегородку з циркуляційними вікнами між електролітичним і технологічним відділеннями, який відрізняється тим, що електроізоляцію катодних штанг виконують плитками на основі кордієриту, простір навколо катодних штанг, роздільну перегородку, кути бокової стінки футерують виробами з високоглиноземистого плавлено-литого вогнетриву і/або простір навколо катодних штанг заповнюють високотемпературним бетоном, на катодні штанги кладуть один або більше шарів плиток на основі кордієриту, а зверху кладуть мулітові вироби або високоглиноземистий шамот, або високотемпературний бетон О Винахід стосується кольорової металурги, а саме конструкції електролізерів для одержання магнію Строк служби електролізеру та якість магнію, який одержують, в ноьму значній мірі залежить від стану футеровки Футеровка магнієвого бездіафрагменого електролізеру складається з жаростійкого шару шамотної цегли, шамотних блоків, шамотних плит і теплоізоляційного шару діатомітової цегли, діатомітової засипки або піношамотної цегли Досвід експлуатації бездіафрагменого електролізеру з такою футеровкою показав, що вона придатна не для всіх його зон Зокрема, в зоні розташованій над виводом катодних струмопідводів (катодних штанг) футеровка дуже руйнується Це відбувається завдяки взаємодії металевого магнію з компонентами шамоту, при цьому утворюються сполуки, які відрізняються від шамоту (кордієріт 2МдО 2АІ2О3 5SiO2, окєрманіт - МдО 2СаО 2S1O2 і шпінель - МдО АЬОз) і розпушується футеровка Потоки електроліту, що циркулюють, вимивають частки цих сполук і глибина руйнувань досягає 200-ЗООмм, при цьому за період роботи руйнується від 0,5 до 1,0т шамотної футеровки Продукти руйнування осідають у шламі та частково в електроліті, що негативно відбивається на виході магнію по струму та його якості Крім того, внаслідок руйнування футеровки відбувається деформація елементів катодного вузла, що приводить до зміни міжелектродної відстані, а також знижується механічна МІЦНІСТЬ електролізеру Відомий бездіафрагмений магнієвий електролізер, а с СРСР №1019865, С25С 3/04, від 16 02 77р , в якому через бокову стінку футерованоі ванни введені катоди, а аноди введені зверху через перекриття ванни Між торцями анодів і футеровкою ванни встановлені захисні катодні металеві екрани Електролітичне відділення, в якому розташовані аноди та катоди відокремлено від технологічного відділення роздільною перегородкою з циркуляційними вікнами Кути стінки ванни з боку вводу катодів викладені каолінізірованими виробами, в порах яких осаджений полідісперсний окис, що не змочується розплавом електроліту Катодні штанги в зоні футеровки мають електроізоляційне покриття, а простір між катодними штангами футерований корундовмісним бетоном У 1 ю 49957 якості електроізоляційного покриття використаний матеріал, що містить термостійку фосфатну кераміку на основі корунду Проте, в даному електролізері зони активного руйнування залишаються малозахищеними та не забезпечується достатня СТІЙКІСТЬ футеровки кутів бокових стінок, місць увода катодних штанг, їх електроізоляція, а також СТІЙКІСТЬ роздільної перегородки, циркуляційних вікон і зони, що знаходиться вище мінімального рівня електроліту, що значно знижує строк служби електролізеру Необхідність виконання операції осадження в порах каолінізірованих виробів полідісперсного окису є додатковою операцією підготовки вогнетриву та підвищує вартість виробництва В основу винаходу поставлено задачу підвищення строку служби електролізеру шляхом збільшення СТІЙКОСТІ футеровки зон активного руйнування та роздільної перегородки Поставлена задача здійснюється тим, що в відомому електролізері, що має футеровану ванну з перекриттям, через бокову стінку якої введені катоди з електроізольованими штангами, аноди, які введені зверху через перекриття, роздільну перегородку з циркуляційними вікнами поміж електролітичними і технологічними відділеннями, електроізоляцію катодних штанг здійснюють плитками на основі кордієриту, простір навколо катодних штанг, роздільну перегородку та кути бокової стінки футеруют виробами з високоглиноземистого плавлено-литого вогнетрива та/або простір навколо катодних штанг заповнюють високотемпературним бетоном, на катодні штанги кладуть один або більше шарів плиток кордієриту, а зверху кладуть мулітові вироби, або високоглиноземистий шамот, або високотемпературний бетон Для електроізоляції катодних штанг і захисту мулітових вогнетривів вибрані плитки на основі кордієриту, які відрізняються високою СТІЙКІСТЮ та дуже низьким коефіцієнтом термічного розширення, крім того вони мають межу МІЦНОСТІ при стисненні 170-ЗООМПа, межу МІЦНОСТІ при вигині 70ЮОМПа, вогнетривкість 1750°С, уявну пористість 10-30%, середній коефіцієнт термічного ЛІНІЙНОГО розширення 3,0-6,0К~1 106 Зона катодного потенціалу та роздільна перегородка футеруються високоглиноземистим плавлено-литим вогнетривом, його ХІМІЧНИЙ склад має мас % АІ2О3 - 98,5, SiO2 - 0,25, Fe2O3 - 0,07, Na2O 0,9, CaO - 0,1, ТЮ2 сліди, фазовий склад, % а корунд - 90, р - корунд - 4, склофаза - 6, ЩІЛЬНІСТЬ 3,2г/см3, відкрита пористість - 8%, температура розм'якшення - 1900°С Електролізер у зоні виводу катодних шланг, в кутах продольної стінки, через яку виведені катодні штанги, футерується плавлено-литим вогнетривом На фіг1, 2 надані поперечні порізи електролізеру для одержання магнію Електролізер розміщується в стальному кожусі 1 Ванна електролізеру розділена перегородкою 2 з циркуляційними вікнами 3 на електролітичне та технологічне відділення У електролітичному відділенні розташовані по черзі аноди 4 та катоди 5 Катодні штанги 6 електроізольовані вогнетривом на основі кордієриту 7 Простір навколо та між катодними штангами 6, вся роздільна перегородка 2 та кути бокової стінки футеровані виробами з високоглиноземистого плавлено-литого вогнетрива 8 Поміж футеровкою та торцями анодів є металеві екрани 9 На фіг 2 простір між катодними штангами заповнений високотемпературним бетоном Над катодними штангами 6 укладена плитка на основі кордієриту, а на неї - мулітові вогнетривкі вироби, або високоглиноземистий шамот, або високотемпературний бетон Бездіафрагмений електролізер для одержання магнію працює таким чином У електролітичному відділенні під дією постійного струму відбувається розкладення хлористого магнію, на катоді 5 виділяється магній, а на аноді 4 - хлор Пузири хлору, що виділяються на поверхні аноду 4, створюють ерліфтний ефект, який утворює спрямовану циркуляцію електроліту Краплі магнію та пузирі хлору піднімаються до поверхні електроліту, де здійснюється відділення хлору від розплаву Хлор по хлорним патрубкам надходить у анодний колектор і потім у магістральний хлоропровід Магній з електролітичного відділення через циркуляційні вікна з потоком електроліту виноситься в технологічне відділення Кристалооптичний і рентгенофазовий аналізи показали, що після тривалої експлуатації електролізеру, який заявляється, футеровка в зоні катодних штанг, роздільної перегородки, кутів бокової стінки зберегла свою конфігурацію, зносу практично не має Спостерігаються упроваджування корольків магнію в робочий бік високоглиноземистого плавлено-литого вогнетриву 3 кордієритовим вогнетривом також відбулися незначні зміни Бездіафрагмений електролізер працював на протязі трьохрічного періоду без будь-яких помітних руйнувань футеровки Таким чином, строк служби електролізеру підвищується в 1,5-2 рази 49957 / // // // // // // // // // // /У // // ФІГ.1 Фіг.2 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71