Електролізер для одержання магнію

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 Винахід стосується кольорової металурги, 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 елект 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 3 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 роліту в електролітичне відділення електролізеру Відомий "Електролізер для одержання магнію", п США №4308116, С25СЗ/04, 3 2 9 1 2 8 1 р . 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 поздов О ю ю 52752 жню 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 3 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 52752 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 санітарнотехнічних газів з'єднана з простором між ЗОВНІШНІМИ кришками 16та 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 пдродшамічний 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 3 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 3 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 ЛІНИ 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 52752 -ДДІ TOB "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24