Электролизер для получения магния и хлора

 

Использование: получение магния электролизом расплавленных хлоридов. Задача изобретения - снижение температуры анодных контактных головок и регулировании отвода тепла, стабилизации теплового режима электролиза, увеличение производительности электролизера. Сущность: электролизер состоит из кожуха 1, футеровки 2, рабочих отделений 3, сборной ячейки 4. В рабочем отделении 3 размещены катоды 5, введенные через продольную стенку, и графитированные аноды 6 с контактными головками 7, размещенными в подине. В нижней части контактной головки 7 выполнена полость 8, соединенная отверстиями 9 в днище с коллектором 10 и атмосферой. Коллектор выполнен переменного по длине сечения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для получения магния электролизом расплавленных солей.

Известен электролизер с нижним вводом анодов, включающий металлический кожух, футеровку, катоды, графитовые аноды с контактными головками, размещенными в подине (Лебедев О.А. Производство магния электролизом. М. Металлургия, 1988, с. 196).

Существенным недостатком электролизера является разрушение анодных чугунных контактных головок в результате пропитывания подины электролитом, переход железа в электролит, пассивания им катодов и снижение выхода по току. Электролизеры с нижним вводом анодов работают при плотностях ниже оптимальных. Одним из путей увеличения выхода по току и производительности электролизера может быть повышение плотности тока до оптимальной, но это требует принудительного отвода избыточного тепла.

Из известных аналогов наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности признаков является электролизер для получения магния - прототип (а.с. СССР N 382748, опубл. 23.05.83).

Электролизер содержит металлический кожух, футеровку, катоды, графитовые аноды с чугунными контактными головками, размещенными в подине, каналы, выполненные между контактными головками и открытые с торцев, причем торцы расположены один выше другого.

Электролизер имеет следующие недостатки: каналы применимы только для создания естественной тяги, что не позволит существенно интенсифицировать процесс электролиза; при естественной аэрации снижение температуры в зоне контактных чугунных анодных головок недостаточно для замораживания электролита выше контактных головок, устранение их разрушения и перехода железа в электролит; вследствие пропитки электролитом подины появляется большая вероятность разрушения каналов, что приведет к преждевременной остановке электролизера; каналы разобщены, поэтому невозможно регулировать отбор тепла, т.е. процесс охлаждения не управляем.

Изобретение направлено на решение задачи, заключающей в эффективном снижении температуры анодных чугунных контактных головок, что устранит их разрушение, и регулировании отвода тепла. Это позволит стабилизировать тепловой режим электролизера при оптимальных технологических параметрах и увеличить производительность электролизера.

Поставленная задача решается в электролизере, включающем кожух, футеровку, рабочие отделения с катодами и графитовыми анодами с чугунными контактными головками, вмонтированными в подину, сборную ячейку, устройство для охлаждения электролизера.

Новым является то, что контактные головки выполнены с полостью в нижней грани и установлены на днище кожуха, в котором под полостью в нижней грани выполнены отверстия, одно из которых соединено с коллектором, размещенным под днищем кожуха, другое с атмосферой. Коллектор выполнен переменного по длине сечения.

Наличие между нижней гранью анодного чугунного токоподвода и днищем кожуха полости, сообщающейся двумя отверстиями с атмосферой и коллектором для отвода хладагента, позволяет регулировать охлаждение чугунных токоподводов к анодам, что обеспечит подмораживание электролита выше головок, устранит их разрушение, повысит количество отводимого от электролизера тепла, создаст предпосылки для повышения катодной плотности тока и увеличения производительности электролизера. Выполнение коллектора с переменным по длине сечением способствует равномерности распределения потоков хладагента под каждым анодом.

На фиг. 1 и 2 изображены продольный и поперечный разрезы электролизера с нижним вводом анодов.

Электролизер состоит из кожуха 1, футеровки 2, двух рабочих отделений 3 и расположенной между ними сборной ячейки 4. В рабочем отделении 3 размещены катоды 5, введенные через продольную стенку, и графитированные аноды 6 с чугунными контактными головками 7, размещенными в подине. В нижней части контактной головки 7 выполнена полость 8, соединенная отверстиями 9 в днище с коллектором 10 и атмосферой. Коллектор 10 выполнен переменного сечения от 0,3х0,3 м до 1,0х1,0 м и соединен с вентилятором для подачи хладагента, например воздуха.

Электролизер работает при температуре электролита 680±15^oC. При прохождении постоянного тока через электролит и электроды на катоде 5 выделяется магний, на аноде 6 хлор. Магний собирается в сборной ячейке 4, хлор отводится по газоходам к потребителю. Вследствие высокой теплопроводности графита и его большого сечения по анодам 6 отводится до 100 120 кВт тепла. За счет разрежения в коллекторе 10 наружный воздух просасывается по полости 8, охлаждая чугунные контактные головки 7. Изменением количества воздуха, просасываемого по полости 8, поддерживается и регулируется температура электролита.

Исследования показали, что предложенное конструктивное выполнение системы охлаждения электролизера снизит температуру чугунных контактных головок до 350 400^oC, что позволит устранить их разрушение и отвести дополнительно 30 50 кВт тепла, что обеспечить возможность увеличения производительности электролизера на 10 15%

Формула изобретения

1. Электролизер для получения магния и хлора, содержащий кожух, футеровку, рабочие отделения со стальными катодами и графитовыми анодами с чугунными контактными головками, размещенными в подине, сборную ячейку, устройства для охлаждения и коллектор, отличающийся тем, что чугунные контактные головки выполнены с полостью в нижней части и установлены на днище кожуха, коллектор расположен под кожухом, в днище под каждой полостью выполнены два отверстия, посредством которых полости головок соединены с коллектором и атмосферой.

2. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что коллектор выполнен переменного сечения по его длине.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2