Биполярный электролизер для получения легких металлов из расплавленных солей

Биполярный электролизер для получения легких металлов из расплавленных солей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

» > 549534 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 09.06.75 (21) 2142330/02 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 05..03.77. Бюллетень ¹ 9 (45) Дата опубликования описания 31.05.77 (51) М Кл 2 С 25 С 7/ОО

С 25 С 3/08

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УД К 669.721.372:

:669.713.72 (088.8) .(72) Авторы изобретения

О. А. Лебедев, К. Д. Мужжавлев, Н. А. Франтасьев, В. Г. Гопиенко, В. В. Вуколов, В, В. Башкатов, В. Д. Язев и В, А. Колесников

Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт имени В. И. Ульянова (Ленина) (7)) Заявитель (54) БИ ПОЛЯ Р НЫ Й ЭЛ ЕКТРОЛ ИЗЕР

ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЛЕГКИХ МЕТАЛЛОВ

И3 РАСПЛАВЛЕННЫХ СОЛЕЙ

Изобретение относится к электролитическому получению легких металлов (алюминия и магния) из,расплавленных солей.

Известен биполярный электролизер для получения легких металлов из расплавленных солей, содержащий прямоугольную ванну, футерованную огнеупорным кирпичом, с введенными в нее однополярными электродами и биполями, установленными стационарно. и имеющую торцовые ячейки для обслуживания электролизера. В электролизере однопо. лярный катодно-поляризованный электрод стационарно установлен в центре ванны, подина которой имеет ступенчатую форму, имеющую уклон в направлении углубления для сбора металла, выделяющегося при электролизе (1).

Недостатком известного электролизера является невозможность регулирования межполюсного расстояния в процессе эксплуатации электролизера, поскольку как биполи, так и однополярные электроды установлены стационарно. Материал биполсй взаимодействует с компонентами газовой фазы продуктов электролиза и с продуктами гидролиза электро- 25 лита. Результатом этого взаимодействия является постепенное «срабатывание» поверхности электродов, что приводит к увеличсни>о расстояния между стационарно установленными биполями, следовательно, к увеличению омического сопротивления электролизера и, как следствие, к нарушению температурного режима н к снижению технологических показателей процесса электролиза. Наличие стационарно установленных электродов не позволяет, таким образом, регулировать температуру электролита и менять в нужном направлении те или иные статьи энергетического баланса электролизера.

Предложенный электролизер отличается от известного тем, что хотя бы один однополяр- ный электрод установлен в торцовой ячейке и снабжен механизмом для его перемещения в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Это обеспечивает возможность регулирования и поддержания оптимальной температуры электролита в процессе электролиза.

На чертеже изображен предлагаемый биполярный электролизер, вид в плане.

В футсрованной ванне 1 смонтированы электролизное отделение 2, в котором стационарно установлены биполи 3, и две торцовые ячейки 4 для обслуживания электролизера, отделенные от электролизного отделения огнеупорными псрсгородками 5, нс доходящими до подины электролизера. Катодно-поляризованный однополярный электрод б установле>т в одной из торцовых ячеек 4. Он выполи ll подвижным и снабжен механизмом 7 для»ерсмещения его в горизонтальной и всртнкаль549514 ной плоскостях. Лнодно-поляризованный однополярный электрод 8 выполнен стационарным и установлен непосредственно в электролизном отделении 2.

Возможен и другой вариант установки стационарного анодно-поляризованного однополярного электрода — в дополнительной ячейке, ограниченной двумя огнеупорными перегородками, не доходящими до подины электролизера. Эти перегородки примыкают с одной стороны к торцовой ячейке для обслуживания электролизера, а с другой — к электролизному отделению.

Электролизер предлагаемой конструкции может быть оборудован и двумя подвижными 15 однополярными электродами — как катодно, fHK и анодно-поляризованным. В этом случае подвижный однополярный анодно-поляризованный электрод устанавливается только в дополнительной ячейке, наличие которой облегчает операции замены, если таковая по требуется, вышедшего из строя (вследствие износа рабочей поверхности) однополярного анода, а также уменьшает коррозионное воздействие агрессивной среды на механизм перемещения электрода.

Электролизер работает следующим образом.

При включении постоянного тока на анодно-поляризованном электроде 8 в анодных 30 поверхностях биполей 8 выделяется хлор„а на катодно-поляризованном электроде б и катодных поверхностях биполей 8 выделяется металл (магний или алюминий), который выносится из междуэлектродного пространства Зз циркулирующими потоками электролита в торцовые ячейки 4. В процессе эксплуатации электролизера имеет место постепенное «срабатывание» катодных и анодных поверхностей биполей и однополярных электродов, что 4О приводит к увеличению междуэлектродного расстояния и, как следствие, к возрастанию омического сопротивления электролизера. Для регулирования и поддержания оптимальной температуры электролита периодически, по 45 мере увеличения омического сопротивления электролизера, катодно-поляризованный электрод б с помощью механизма 7 для перемещения передвигают в горизонтальной плоскости в сторону электролпзного отделения 2. Снижение омического сопротивления электролизера позволяет поддерживать постоянный температурный режим процесса электролиза.

Специфическая особенность биполярных электролизеров, а именно, последовательное прохождение тока через все электроды и междуэлектродные зазоры, позволяет, в отличие от однополярных электролизеров, добиться изменения греющей мощности в пределах до

10 — 15О/о (в зависимости от конструкции электролизера и числа биполей) указанным выше способом. Этого вполне достаточно для поддержания теплового равновесия электролизера постоянным при определенной оптимальной температуре электролита, которая при электролизе, например, хлормагниевого сырья сост а вл я ет 670 — 690 С.

Таким образом, основные преимущества предложенной конструкции биполярного электролизера для получения легких металлов заключаются в том, что наличие у него подвижного электрода позволяет регулировать и поддерживать постоянным температурный режим электролиза в течение всей работы электролизера. Средний выход по току повышается при этом на 5 — 100/0, а удельный расход электроэнергии снижается на 1000 — 2000 квт . час/т металла, например магния, Формула изобретения

Биполярный электрол изер для получения легких металлов из расплавленных солей, содержащий прямоугольную ванну, футерованную огнеупорным кирпичом, с введенными в нее однополярными электродами и биполями, установленными стационарно, и имеющую торцовые ячейки для обслуживания электролизера, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности регулирования и поддержания оптимальной температуры электролита в процессе электролиза, хотя бы один однополярный электрод установлен в торцовой ячейке и снабжен механизмом для его перемещения в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Источник информации, принятый во внимание при экспертизе изобретения:

1, Патент США Л% 3730859, кл. 204-67, 01 05.73.

549514

В 5

4 б

Составитель Г. Титова

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Редактор С. Титова Техред Л. Кочемирова Корректор И, Симкина

Заказ 268/960 Изд. М 466 Тира к 499 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений v, откры-.ий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5