Катод электролизера для получения магния

Катод электролизера для получения магния

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<п)697668

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (51) М. Кл.2 (22) Заявлено 280378 (21) 25956?3/22-02

С 25 С I/02

С ?5 С 3/04 с присоединением заявки Мо

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (- з) 4)(669. -21. .37?(088.8) Опубликовано 15.11.79- Бюллетень Йо 42

Дата опубликования описанкя 151179 (72) Авторы С.П . Косарев, К.Д.Мужжавлев, Н.В . Хабер, H.A, Ôðà íòàcü åâ, Q6pefeHpff B A.P o, B.H.ltегоsrea, A.B ° Bacmrsea, C ° T.R vv, Г.П.Христюк, В.Г.Овчаренко, A.H.Âèöêèõ и В.И.Петров (71) Заявитель (54 ) КАТОД ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИЯ

Изобретение относится к цветной металлургии, конкретно, к разработке конструкции катода электролизера для получения магния.

Известны конструкции .катодов, которые применяются в магниевых диафрагменных электролизерах. Катоды изготовляют из литой шт:анги и сварного рабочего листа с ребрами жесткости, выдвинутыми в сторону анода.

Указанные катоды имеют конструктивные особенности, позволяющие улучшить их облуживание магнием и ускорить вывод последнегс из рабочего пространства. Особенностью таких 15 катодов является их небольшая ширина, которая не превышает 1200 мм, что позволяет избежать деформации катодов (1) .

Недостатками известных катодов являются их незначительная механическая прочность и невозможность применения на электролизерах с большой шириной электродов, работающих при повышенной силе тока.

Наиболее близким к предлагаемому является катод, разработанный для электролизеров повышенной мощности, содержащий раму из продольных и торцовых пластин, токоподводящие штанги и опорные пластины (2) . Рама катода охватывает аноды по их перимет ру, а токоподвод осуществлен через футеровку продольных стен электролизера. Такие рамные катоды установлены в промышленных бездиафрагменных электролизерах .

Известные катоды обладают рядом существенных недостатков. Они изготавливаются путем сварки продольных и поперечных пластин. При этом пластины подвергаются предварительной механической обработке, что приводит к повышенному расходу металла. Изготовление самих пластин (толщиной до 100 мм и длиной 2500 мм и более) и катодов является весьма трудоемкой операцией. Возрастает стоимость катодов. Кроме того, в процессе эксплуатации катоды подвергаются деформации, что приводит к уменьшению межэлектродного расстояния и даже к замыканию электродов и, как следствие, к снижению выхода по току.

Деформация плоскопараллельных пластин катода связана с неравномерным распределением температуры по длине пластины, а также неравномерным распределением тока; у торцов б97608 пластины имеют более низкую температуру по сравнению с серединой. Нижниа части катодных пластин могут быть также менее нагреты по сравнению с верхними благодаря влиянию подины и меньшей плотности тока внизу при верх-,5 нем вводе анодов.

Цель изобретения — упрощение изготбвления, уменьшение деформации катодов,. увеличение срока службы катодов и электролизера в целом и повыше ние выхода по току.

Эта цель достигается тем, что катод выполнен в виде литой рамы, состоящей по меньшей мере из двух продольных и двух торцовых пластин, токоподводящих штанг и опорных плас тин. Продольные пластины катодов имеют в плане форму двух сегментов, примыкающих один к другому своими хордами. Нижние грани продольных пластин имеют форму дуги. Величина радиуса дуги составляет от 2 до 5 длин пластины. Продольные пластины имеют сквозные вертикальные полости, сечение которых возрастает or торцов к середине пластины. Сквозные 25 полости позволяют уменьшить расход металла прл сохранении механической прочности катода, улучшить циркуляцию электролита и увеличить поверхность контакта расплав-катод, что, 30 приводит к снижению падения напряжения.

Продольные пластины не подвергаются деформации благодаря их более устойчивой форме. В результате не нарушает- 35 ся режим работы электролизера, не происходит снижения выхода по току, а катоды могут быть повторно использованы при капитальном ремонте электролизера. 40

На фиг. 1 показан катод, вид в плане; на фиг. 2 — то же, разрез

A-Ь на фиг. 1.

Катод выполнен в виде рамы, образованной продольными пластинами 1 и поперечными пластинами 2.На одном из торцов ра ы имеется,по крайней мере, одна опорная пластина З,на противоположном — по меньшей мере одна токоподводящая штанга 4.Продольные пластины катодов имеют в плане форму двух сегментов, примыкающих один к другому своими хордами. Каждая пластина имеет сквозные вертикальные полости 5, сечение которых возрастает от торцов к середине. Нижние грани продольных пластин имеют форму дуги, причем величина радиуса дуги принята в пределах от двух до пяти длин пластины (51ФЮ21) . Величина ради- @) уса дуги определяется геометрическими размерами продольных пластин, ко-. торые в зависимости от мощности элек. тролизера составляют: ширина — 18003000 мм и высота — 800-1200 мм.,65

Катод магниевого электролизера работает следующим образом.

Катодные рамы при монтаже устанавливают в рабочее пространство опорными пластинами 3 в специальные ниши, выполненные в футеровке электролизера. Токоподводящая штанга 4, пропускается через футеровку противоположной продольной стенки и к ней одключается алюминиевая токоподводяая шина. В процессе эксплуатации на оверхности катодных пластин выделяется металлический магний, который в виде .корольков всплывает на поверхность электроли га и удаляется одним из известных способов. Наличие сквозных вертикальных полостей 5 ускоряет

Циркуляцию электролита. Улучшению циркуляции электролита и ускорению выноса металла способствует и выполнение нижних граней продольных плас,тин в форме дуги.

Преимущества предложенной конструкции катода состоят в том, что продольные пластины не подвергаются короблению в вертикальной и горизонтальной плоскостях, благодаря чему не подвергаются изменению межэлектродные зазоры, режим работы электролизера не нарушается и выход по току не умень шается. Средний выход по току за кампанию работы электролизера увеличивается на 1-ЗЪ. Катоды могут повторно использоваться после капитального ремонта электролизера без их демонтажа. Кроме того, предлагаемая конструк. ция катода упрощает процесс литья по сравнению с плоскопараллельными электродами, снижается: расход металла по сравнению со сварными катодамиу за счет увеличения поверхности контакта металла с расплавом снижается падение напряжения на границе катодэлектролит.

Одновременно сохраняются удельные прочностные свойства, аналогичные сварным плоскопараллельным катодам.

Формула изобретения

1. Катод электролизера для „получения магния, содержащий раму из продольных и торцовых пластин, токоподводящие штанги и опорные пластины, отличающийся тем, что, с целью упрощения изготовления, уменьшения деформации и увеличения срока службы катода, продольные пластины рамы имеют в плане форму сегментов, примыкающих друг к другу своими хорЦЭМИ 4

2.Катодпоп.1,отличаюшийся тем, что нижние грани продольных пластин имеют форму дуги, радиус которой составляет от 2 до 5 длин пластины.

697608

Составитель Г. Титова

Редактор Л. Веселовская Техред Н. Бабурка Корректор Т. Скворцова

Тираж 720 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ .6558/14

Филиал ППП Патент, r, Ужгород, ул. Проектная, 4

3. Катод по пп. 1, 2, о т л и ч а ю rg и и с я тем, что в продольных пластинах выполнены сквозные вертикальные полости, сечение которых возрастает от торцов к середине пластин.

Источники информации, принятые во внимание при зкспертизе

l . Авторское свидетельство СССР

9 246071, кл. С 25 С 3/04, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР

5 9 407971, кл. C,25 C 3/04, 1971.