Анод электролизера для получения легких металлов

Анод электролизера для получения легких металлов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

., СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) "3411572/22" 02 (22) 23 ° 03.82 (46) 07;07.83. Бюл. И 25 (72) В.В. Бурнакин, В.М, Шестаков, П.S. Поляков, К.Д. Мужжавлев, В.А. Колесников, Г.М . Борутто и

В.В. Башкатов (71) Красноярский ордена Трудового

Красного Знамени институт цветных металлов им. М.И. Калинина (53) 669.713.7:669.721.372(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Н 205304, . С 25 С 3/04, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР

И 629248, кл. С 25 С 3/08; 1977.

3. Авторское свидетельство СССР

И 205304, кл. С 25 С 3/04, 1975. (54)(57) 1. АНОД ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА ДЛЯ

ПОЛУЧЕНИЯ ЛЕГКИХ МЕТАЛЛОВ, выполненный в форме клина, скошенного к низу, снабженный на рабочих поверхностях, SU„„1027287 А д) с 25 C 3/04; С 25 С 3/08 системой каналов, открытых в сторо" ну межполюсного зазора, о т.л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности разделения продуктов электролиза, каналы в вертикальном направлении выполнены в форме синусоиды, причем последний верхний изгиб канала в случае нижнего ввода анодов или его верхний изгиб перед выходом из электролита в случае верхнего ввода анодов направлен в сторону сборной ячейки.

2. Анод по и. 1, о т л и, ч а юшийся тем, что каналы выполнеHbl прямоугольной формы с периодом синусоиды 10-25 см, амплитудой, составляющей 0,25-0,1 от периода, шириной и глубиной, составляющими соответственно 0,2-0,4 и 0,1-0,3 от периода, а расстояние между каналами составляет О, 1-0,4 от периода, 102 7287

Изобретение относится к электролитическому получению металлов из расплавленных сред, в частности при получении магния или алюминия.

Известен анод в форме клина, скошенного книзу, а по его центру проходит вертикальный канал, сообщающийся. с рабочиии поверхностями ано" да каналами меньшего сечения { 1g.

Недостаткаии данного анода являют- 10 ся сложность изготовления, недостаточно эффективное разделение продуктов электролиза.

Известен электролизер для получения алюминия, 8 l

Известен также электролизер для получения алюминия с электродами, в которых профрезерованы канавки, уве- 20 личивающиеся по глубине в сторону канала для разделения электролита и анодных газов (2 ).

Недостатком электролизера являются сложность изготовления и снижение 25 механической прочности анода.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является анод элект" ролизера для получения легких металлов, выполненный в форме клина, ско" шенного к низу, снабженный на рабочих поверхностях системой каналов, открытых в сторону межполюсного зазора f3).

Недостатком известного анода является невысокая степень разделения продуктов электролиза, Целью изобретения является повышение эффективности разделения продук- 40 тов электролиза.

Поставленная цель достигается тем", что в аноде электролизера для получения легких металлов, выполненном в форме клина, скошенного к низу, снаб- 45 женном на рабочих поверхностях сис" темой каналов, открытых в сторону межполюсного зазора, каналы в вертикальном направлении выполнены в форме синусоиды, причем последний верхний изгиб канала в случае нижнего ввода анодов или его верхний изгиб перед выходом иэ электролита в случае верхнего ввода анодов направлен в сторону сборной ячейки. 55

Каналы выполнены прямоугольной формы с периодом синусоиды 10-25 см, амплитудой, составляющейе0,25-0,1 от периода, шириной и глубиной, составляющими соответственно 0,2-0,4 и

0,1-0,3 от периода, а расстояние между каналами составляет 0,1-0,4 от периода.

В наклонных каналах прямой формы происходит увеличение разиеров пузырьков за счет уменьшения подъемной силы, но скорость схода пузырьков примерно одинакова. Вследствие этого дополнительное увеличение их за счет соударения друг с другом маловероятно, что подтвержают исследования по динамике газовыделений даже на горизонтальных подложках.

В каналах же синусоидальной формы . скорость движения пузырьков меняется по высоте, что приводит к резкому увеличению числа соударений их друг с другом и, следовательно, дополнительму увеличению размеров пузырьков, поэтому облегчается создание пленоч- ного режима течения двухфазного потока.

При периоде синусоиды меньше 10 см резко возрастает трудность изготовления каналов. Кроме того, скорость всплывания пузырьков в каналах уменьшается настолько, что не происходит их заиетной коалесценции, и пузырьковый режим течения газа не переходит в снарядный. Период синусоиды более

25 см нежелателен, так как скорость движения пузырьков достигает такой величины, что возможен их выброс иэ каналов на его перегибах. Амплитуда синусоиды не может быть больше 0,25 от .периода, так как угол перегиба будет больше 90в и пузырьки будут просто выбрасываться из канала, При амплитуде меньше 0,1 от периода синусоида очень пологая, и эффективность работы канала по коалесценции пузырьков мала. При ширине канала меньше 0,2 от периода создается большое гидравлическое сопротивление движению в них пузырьков, что приводит к их выбросу. При ширине канала больше 0,4 от периода эффективность их работы снижается, так как возрастает вероятность проскальзывания пузырьков относительно друг друга.

Глубина канала более 0,3 от периода нежелательна из-за снижения механической прочности анода, ее величи" на меньше 0,1 от периода не позволяет вместить весь объем газа в канал, что приводит к выбросу пузырьков

1027287

25

ВНИИПИ Заказ 4681/32 Тираж 643 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 из расплава. Толщина выступов между каналами меньше 0,1 от периода создает дополнительные трудности в изготовлении каналов из-за малой механической прочности стенок. При их величине больше 0,4 от периода эффективность работы каналов резко снижается, так как основной объем газа выделяется на выступах.

На фиг. 1 показан анод, вид сбоку; о на фиг. 2 - то же, вид на рабочую поверхность анода.

Анод 1 имеет в поперечном разрезе рабочую часть 2 в форме трапеции, Неньшее основание трапеции 3 обраще- 15 но к подине электролизера. На рабочих поверхностях анода выполнены вертикальные синусоидальные каналы 4 прямоугольной формы, открытые в направлении междуполюсного зазора.

Анод работает следующим образом.

В процессе электролизера пузырьки хлора образуются преимущественно в синусоидальных каналах 4, так,как их площадь занимает большую часть рабочей поверхности. При всплывании пузырьки прижимаются к дну каналов из-за несовпадения направлений подьемной силы и их движения, что обусловлено скосом рабочих поверхностей з0 анода к подине электролизера. Скорость движения пузырьков в каналах замедляется на изгибах каналов, вследствие чего нижние пузырьки догоняют верхние, сливаются с ними и образуют сплошную .газовую пленку в каналах, которая при выходе из кана" ла 4 дробится на отдельные пузырьки.

За счет образования газовой пленки в каналах уменьшается газонаполнение электролита и толщина газо-жидкостного потока, что уменьшает скорость реакции обратного взаимодействия электродных продуктов. Так как последний верхний изгиб каналов направлен в сторону сборной ячейки, то движущийся газовый поток сообщает движение электролита в этом направлении, что ускоряет вынос капелек магния в сборную ячейку, уменьшая тем самым его потери.

Использование изобретения позволит по сравнению с базовым объектом повысить выход по току на 3-43. При существующем выходе по току удельный расход электроэнергии составляет

13,4 кВт-ч/кг магния. Повышение вы« хода по току вследствие использования изобретения снизит удельный расход электроэнергии на 0,5 кВт- ч/кг магния. Таким образом, ожидаемый экономический эффект только за счет снижения расхода электроэнергии при стоимости l кВт-ч = 0,021 руб. составит 0,21)500 = l0,5 р/т магния.