Способ выведения газов из-под горизонтально расположенного анода электролизера

Способ выведения газов из-под горизонтально расположенного анода электролизера

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советсккн

Социалистических

Реслублеек

О П И С А Н И Е ()723003

ИЗОВРЕтИНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 21. 10. 77(21) 253178 1/22 02 с присоединением заявки.%(23) Г1 риоритет—

Опубликовано 25.03.80. Бюллетень % 11

Дата опубликования описания 30.03.80 (51)M. Кл.

С 25 С 1/00

С 25 С 3/00

С 25 С 1/24

С 25 С 3/36//

С 25 С 3/06 (53) УДК 621.357. . 1:669. 713. . 7 (088.8) Гесударстеенный квинтет

СССР на делан нзобретеннй н открытей (72) Авторы изобретения

A. И. Бегунов, А. Б. Баженов, Б. И. Аюшин, А. И. Кулаков, В. И. Савинов, И. К. Скобеев, С. Д. Цымбалов и A. М. 11ыплаков

Иркутский политехнический институт и Иркутский филиал

Всесоюзного научно-исследовательского и проектного института алюминиевой, магниевой иэлект одной п омышл нности (71) Заявители (54) СПОСОБ ВЫВЕДЕНИ 1 ГАЗОВ ИЗ- ПОД ГОРИЗОНТАЛЬНО

РАСПОЛОЖЕННОГО АНОДА ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА

Изобретение относится к электрометаллургии и прикладной электрохимии и может быть использовано при электролизе расплавленных солей с горизонтально расположенными электродами, применяемом для получения алюминия, а также электролизе водных растворов хлористого натрия с ртутным катодом.

Известно техническое решение, направленное на увеличение скорости удаления газа путем эвакуации его через отверстия в аноде (1).

Недостатком этого способа является сложность технического исполнения, повышенный расход анодной массы за счет окисления.

Наиболее близким к изобретению по технической сушности и достигаемому результату является способ выведения газа из-под подошвы самообжигаюшего анода алюминиевого электролизера. Способ предусматривает подачу газа в каналы, образованные запеченными в анод металлическими трубами или листами, и далее в систему газоулавливания и. газоочистки 12).

Для эффективного выведения газов анод должен иметь большое число каналов.

В результате этого снижается рабочее сечение электрода и повышается его омическое сопротивление. Кроме того, при удалении основного количества газа по каналам увеличивается расход анодной массы за счет окисления неполяризован« ного углерода потоком анодных газов.

Наконец, для самообжигаюшихся анодов с верхним токоподводом установка большого числа труб практически невозможна по конструктивным соображениям, так как плошадь электрода в плане занята штырями, металлоконструкциями анодной рамы и анодной рубашки.

Целью изобретения является повышение эффективности удаления газа и улучшения технико- экономических показателей процесса.

Это достигается тем, что в каналах периодически создают давлений газовой

P = P Р =1,0(<0 +0,15 2400 981= 1,041 10 ?? >

Может быть принято 1,04 10 н/м с колебаниями давления от атмосферного (1,01 10 н/м ) до этой величины.

В предложенном способе основная часть газа удаляется естественным путем при скольжении пузырей газа вдоль горизонтальной рабочей поверхности электрода. Скорость движения пузырей

3 72300 фазы равное атмосферному, затем увеличивают его до 1,04 10 — 1,041 и/м и вновь снижают до атмосферного.

Когда в каналах устанавливают давление, равное атмосферному, нижняя часть каналов заполняется электролитом. Далее повышают давление в каналах, уровень электролита в Них уменьшается и электролит истекает из каналов под рабочую поверхность анода. При этом струйное i o течение электролита в прианодном слое обеспечивает удаление газовых .. пузырьков в горизонтальном направлении, по касательной к рабочей поверхности анода. Очевидно, что давление (Р) целесообразно повышать только до величины равной сумме атмосферного (Рс,) и избыточного гидростатического (Р„) на отметке рабочей поверхности анода, так как при Р>(Р, + Р„) из каналов будет истекать газовая фаза с барботажем ее через электролит.

Поэтому при Р<Ро + Р„давление в каналах вновь снижают до атмосферного.

Уровень электролита в каналах при этом

25 повышается, а скорость удаления газовых пузырей вновь увеличивается за счет струйного течения жидкости в каналы.

Величина давления P определяется избыточным гидростатическим на отмет3О ке кромки анода (P ) и может быть найдена следуюшим образом.

Известно, что P = p P Но, где плотность электролита; д - ускорение силы тяжести; Н вЂ” глубина погруже35 ния анода в электролит. При данной

Нс, величина Р„ определяется плотностью электролита, большей у расплавов, чем у растворов. В свою очередь при электро40 лизе расплавов с горизонтальными электродами используются системы Май-КС9 и Ма new -И 0 . Плотность первой из них составляет 1570 кг/м>, а второй

2100 кг/M3. Тогда максимальная величина P определится, условиями электрс . лиза KpH(MINTo» гли ноземных расплавов и составит

3 4 увеличивается за счет струйного течения электролита в прианодном слое, обусловленного изменениями давления и уровня электролита в каналах. Некоторая, значительно меньшая, часть газа выводится через каналы в вертикальном направлении во время сообшения их с атмосферой.

Поскольку основная часть газа выводится естественным путем, а не через каналы повышается скорость выведения газа, каналы со временем не увеличиваются в диаметре, так как поток газа в них практически отсутствует и не взаимодействует со стенками. Предложенный способ легче реализовать в промышленности, так как для него требуется меньшее число труб- каналов.

Пример. Вел"т электролиз в системе Нд Сд/СССР (Н OjCe С с плошадью сечения анода 120х12 мм при глубине погружения анода в электролит 100 мм, обшей высоте анода 180 мм, межполюсном расстоянии 20 мм, анодной плотности тока 0,12 Аlсм, температуре 30 С, концентрации CdC 2,2 г-экв/л и рН 1.

По оси симметрии анода выполняют вертикальный канал прямоугольного сечения плошадью 10х12 мм. Канал в начальном состоянии заполнен электролитом B нижней части (на высоту 10 cM) и газом в верхней части. Избыточное гидростатическое давление электролита или включений газа на отметке рабочей поверхности анода составляет 1,16 10 н/м . Рабочее давление в канале повышают от атмосферного (1,01 10 н/м ) до 1,021 10 н/м и вновь уменьшают от этого давления до атмосферного. Частоту колебаний давления и уровня электролита в каналах задают от 5 10 до О,ЗЗГц. ю

На чертеже дан график зависимости действуюших значений относительного сопротивления (кривая 1) и напряжения на ячейке (кривая 2) от частоты колебаний давления газа и уровня электролита в канале. Как видно, данный способ позволяет эффективно уменьшить омические потери напряжения на газовых включениях, что обьясняется увеличением скорости удаления их из-под анода. Параметры пульсаций давления газа и уровня электролита в каналах могут быть приняты по ofIbITHbIM данным в пределах от

5 10 до 5 ° 10 Гц. Действительно, час-л тота пульсаций )= 5 10 Гц не сказывается на скорости выведения газа (относительном сопротивлении и напряжении

5 723003

ilA элс ктролн; ере). С другой стороны, частота свыше 0,5Гц (0,33 но условиям опытов) тякже не цел"сообразна, так как увеличение ее не сопровождается дальнейшим уменьшением электрического сопротивления.

Из графика следует, что напряжение на электролизере при использовании данного способа снижается на- 0,5 В. Применительно к электрометаллургии и к действуюшим электролизерам это отвечает экономии электроэнергии на 2000кВт; ч/т.

Кроме того, ожидается увеличение вых<>да металла по току и снижение расхода анодчой массы. пан.,цЕ .

L7$

5;0

1,2J И 3333 + О, 4

5,7

t3,33

Составитель Н. Коробова

Редактор Т. Смирнова Техред Н. Ковалева Корректор Я. Веселовская

Заказ 322/17 Тираж 698 Подписное

IlHHHI1H Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретени

1. Способ выведения газов из-под горизонтально расположенного анода электролизера для получения металлов и сплавов посредством отводя анодных газов через выполненные в аноде каналы, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения эффективности удаления газа и улучшения технико-экономических показателей процесса, в каналах гериодически создают давление газовой фазы равное атмосферному, затем увеличивают его до 1,04 10а- 1,041 10 н/м (и и вновь снижают его до атмосферного.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юш и и с я тем, что частоту пульсаций давления газа и уровня электролита в каналах поддерживают в пределах от

5 10 до 5 10Гц.

Источники информации, я принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США ¹ 2917441. кл. 204-67, 1955.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 313897, кл. С 25 С 3/06, 1969.