×
06.10.2019
219.017.d2c8

ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИЯ И ХЛОРА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002702215
Дата охранного документа
04.10.2019
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к устройствам для получения магния и хлора электролизом расплавленных солей. Электролизер для получения магния и хлора включает футерованную ванну, разделенную перегородкой с верхними и нижними переточными окнами на сборную ячейку и рабочее отделение, в котором размещены катоды, выполненные в виде двух пластин, и аноды. Аноды и катоды установлены так, что расстояние между ними составляет 1,5-3,8 ширины анода, при этом межэлектродное расстояние имеет переменное по высоте значение и составляет 1:(0,5-2) от среднего значения. В нижней части аноды выполнены со скосом с уменьшением ширины анода сверху вниз до 1/3 от уровня низа катода. Катоды со стороны, обращенной к сборной ячейке, жестко соединены стяжкой. Использование электролизера позволяет снизить расход электроэнергии за счет уменьшения электросопротивления электролита между анодом и катодом при уменьшении потерь магния. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к устройствам для получения магния и хлора электролизом расплавленных солей.

Технология электролитического производства магния предусматривает равномерное распределение плотности тока по рабочим поверхностям анодов и катодов. С этой целью аноды и катоды устанавливаются параллельно, а их рабочие поверхности на всем протяжении имеют постоянную высоту (Лебедев О.А. Производство магния электролизом. - М.: Металлургия, 1988, с. 190-199). Основным недостатком известных электролизеров является возникновение застойных зон электролита в электрохимических ячейках и, как следствие, длительный контакт магния, всплывающего на поверхность, с хлором газовой фазы. Задача, следовательно, заключается в создании конструкции электролизеров с упорядоченной, управляемой циркуляцией электролита, имеющей четко выраженную вертикальную составляющую, обеспечивающую быстрый вынос магния в сборную ячейку.

Известен электролизер для получения магния (А.с. 585237, опубл. 25.12.77, бюл. 47) с верхним вводом анодов, включающий сборную, электролитическую и катодные ячейки, аноды, анодные перекрытия с разделительной перегородкой, катоды, выполненные в виде металлических листов, установленных по обеим сторонам анодов под углом относительно их рабочих поверхностей, в катодных ячейках по всей длине катода укреплены в наклонном положении металлические листы, выполненные со щелями, а катоды укреплены под углом относительно горизонтальной плоскости, вследствие чего межполюсное расстояние уменьшено сверху вниз.

Недостатком данного электролизера является то, что при равномерном распределении плотности тока на катоде не создается направленной циркуляции электролита с магнием в сторону сборной ячейки, и потери магния за счет взаимодействия его с хлором сравнительно высоки, так как в межэлектродном пространстве не исключаются встречные потоки и замкнутая циркуляция газожидкостных потоков.

Известен электролизер для получения магния и хлора (Пат. РФ №1782065, опубл. 20.03.95 г., бюл. 8), включающий футерованную ванну, разделенную перегородкой с верхним и нижним переточными окнами на сборную ячейку и электролитическую ячейку, в которой размещены аноды и катоды, выполненные в виде двух параллельных пластин, между которыми размещены наклонные направляющие полочки с уклоном к сборной ячейке. Данная конструкция электролизера позволяет за счет создания оптимальных гидродинамических условий снизить потери магния и повысить, таким образом, выход магния по току.

Недостатком данного электролизера является то, что данная конструкция не позволяет снизить расход электроэнергии, так как при подобном размещении катода и анода нельзя уменьшить межэлектродное расстояние, и тем самым уменьшить электросопротивление электролита между катодом и анодом, что приводит к большим потерям электроэнергии во время проведения процесса электролиза.

Известен магниевый электролизер с направленной циркуляцией электролита (патент РФ №2095482, опубл. 10.11.1997), включающий металлический кожух с огнеупорной футеровкой, образующей рабочее пространство, разделенное перегородкой с переточными каналами на отделение для накопления магния и электролитическое отделение для размещения введенных через футерованные стенки стальных катодов с экранами и введенных через подину или через перекрытие углеродистых анодов. При этом электролизер снабжен опорными выступами, расположенными на верхней грани каждого катода со стороны футеровки, а высота катодного экрана равна высоте катода с опорными выступами.

Недостатком данного электролизера является то, что данная конструкция не обеспечивает полного и быстрого вывода магния из рабочего отделения. А также установка разновеликого межэлектродного расстояния по длине рабочего отделения, и использование направляющих желобов на катоде приводит к образованию вихревых нисходящих потоков по межэлектродному пространству, препятствующих перемещению электролита к переточным каналам. Время пребывания корольков магния в хлорнасыщенной зоне увеличивается, что приводит к снижению выхода по току. Некоторое повышение плотности тока в районе катодных экранов не обеспечивает в полной мере направленного потока электролита с магнием в сторону верхних переточных каналов.

Известен электролизер для получения магния и хлора (Патент РФ №2284372, опубл. 27.09.2006, бюл. №27), включающий футерованную ванну, разделенную перегородкой с верхним и нижним переточными окнами на сборную ячейку и электролитическую ячейку, в которой размещены аноды и катоды, выполненные в виде двух параллельных пластин, между которыми размещены наклонные направляющие полочки с уклоном к сборной ячейке. При этом электролизер содержит две полочки, размещенные параллельно верхней грани катода от его торцов до наклонных полочек с образованием горизонтального циркуляционного канала, а направляющие наклонные полочки размещены с образованием наклонного циркуляционного канала переменного сечения, верхняя часть которого соединена с горизонтальным каналом, а нижняя часть размещена ниже нижнего перточного окна. В средней части анода выполнены хлоротводящие каналы, а катоды выполнены с наклонной поверхностью.

Недостатком данной конструкции электролизера являются значительные потери хлора из-за того, что газожидкостная смесь, проходя через переточные окна разделительной перегородки, на высоких скоростях выносит в сборную ячейку хлор, который при выборке металла выносится в атмосферу цеха, вызываю загазованность воздуха в цехе. Кроме того, в интенсивном циркуляционном контуре, многократно вращаясь, магний дробится на мелкие капли. Увеличивается время пребывания их в хлоронасышенной зоне, что приводит к значительным потерям металла и снижению выхода по току.

Известен электролизер для получения магния и хлора (патент РФ 2336368, опубл. 20.10.2008, бюл. №29), по количеству общих признаков принятый за ближайший аналог-прототип, и включающий футерованную ванну, разделенную перегородкой с верхним и нижним переточными окнами на технологическую ячейку и рабочее отделение, в котором размещены аноды и катоды. В нижней части на 1/4-3/4 высоты катода имеются плоскопараллельные рабочие поверхности, а в верхней части катоды имеют переменное по высоте и длине сечение с обеспечением межэлектродного расстояния в верхней части катодов 1,1-2,5 межэлектродного расстояния между нижней частью катода и анода. Данная конструкция электролизера позволяет за счет создания оптимальных гидродинамических условий снизить потери магния и повысить, таким образом, выход магния по току.

Недостатком данного электролизера является то, что данная конструкция не позволяет снизить расход электроэнергии, так как при подобном размещении катода и анода нельзя уменьшить межэлектродное расстояние, и тем самым уменьшить электросопротивление электролита между катодом и анодом, что приводит к большим затратам электроэнергии во время проведения процесса электролиза.

Задачами, на решение которой направлено изобретение, является снижение расхода электроэнергии, уменьшение потерь магния при электролизе, повышение выхода по току.

Технический результат направлен на устранение недостатков прототипа и позволяет уменьшить межэлектродное расстояние между анодом и катодом и тем самым уменьшить электросопротивление электролита, и снизить расход электроэнергии, улучшить вынос магния в сборную ячейку.

Технический результат достигается тем, что предложен электролизер для получения магния и хлора, включающий футерованную ванну, разделенную перегородкой с верхними и нижними переточными окнами на сборную ячейку и рабочее отделение, в котором размещены катоды, выполненные в виде двух пластин, и аноды, новым является то, что аноды и катоды установлены так, что расстояние между ними составляет 1,5-3,8 ширины анода, при этом межэлектродное расстояние имеет переменное по высоте значение и составляет 1:(0,5-2) от среднего значения, в нижней части аноды выполнены со скосом с уменьшением ширины анода сверху вниз до 1/3 от уровня низа катода, а катоды со стороны, обращенной к сборной ячейке, жестко соединены стяжкой.

Кроме того, пластины катодов наклонены к оси катодов для достижения переменного по высоте межэлектродного расстояния.

Кроме того, катоды со стороны, обращенной к сборной ячейке, жестко соединены стяжкой в виде единого металлического листа.

Установка анодов и катодов так, что расстояние между ними составляет 1,5-3,8 ширины анода, и межэлектродное расстояние имеет переменное по высоте значение, и составляет 1:(0,5-2) от среднего значения, позволяет значительно уменьшить межэлектродное расстояние между анодом и катодом и тем самым уменьшить электросопротивление электролита и снизить расход электроэнергии.

Выполнение скоса в нижней части анодов с уменьшением ширины анода сверху вниз до 1/3 от уровня низа катода позволяет создать направленную циркуляцию электролита и улучшить вынос магния из рабочего отделения в сборную ячейку и тем самым снизить потери магния при электролизе, повысить выход магния по току.

Установка пластин катода наклонно к оси катодов для достижения переменного по высоте межэлектродного расстояния сверху вниз позволяет вести процесс электролиза при минимальном межэлектродном расстоянии с хорошей циркуляцией электролита и, как следствие, повысить выход магния по току и полноту разделения хлора и магния.

Соединение катодов со стороны, обращенной к сборной ячейке, жестко стяжкой в виде металлического листа, позволяет повысить жесткость катодов и исключить деформацию катодов в процессе работы, и как следствие, исключить изменение межэлектродного расстояния между анодом и катодом и тем самым уменьшить электросопротивление электролита и снизить расход электроэнергии.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве - электролизере для получения магния и хлора, изложенных в пунктах формулы изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. Заявленные признаки являются новыми и не вытекают явным образом для специалиста, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень».

На фиг. 1 показан электролизер с верхним вводом анодов для получения магния и хлора. На фиг. 2 - компоновка анодов и катодов в электролизере.

Электролизер содержит кожух 1, огнеупорную футеровку 2, разделительную перегородку 3 с верхним переточным окном 4 и нижним переточным окном 5, сборную ячейку 6, рабочее отделение 7, в которой размещены катоды 8, выполненные в виде двух пластин 9, и жестко соединены стяжкой 10 и аноды 11. Катоды 8 и аноды 11 установлены так, что расстояние между ними составляет 1,5-3,8 ширины анода 11, при этом межэлектродное расстояние имеет переменное по высоте значение, и составляет 1: (0,5-2) от среднего значения. В нижней части аноды 11 выполнены со скосом 12 с уменьшением ширины сверху вниз до 1/3 от уровня низа катода 8. Катоды 8 со стороны, обращенной к сборной ячейке 6, жестко соединены стяжкой 10 в виде единого металлического листа.

Монтаж электролизера к работе.

Предварительно готовят металлические катоды 8, скрепленные между собой стяжкой 10 единым металлическим листом, например, при помощи сварки. Устанавливают аноды 11 в перекрытие электролизера, устанавливают с двух сторон анода 11 катоды 8 с подводом тока сбоку через футеровку. Электролизер герметизируют и начинают пуск электролизера.

Пример работы электролизера

Электролизер для получения магния однорядный с верхним вводом анодов и фронтальной сборной ячейкой на силу тока 225-235 кА с удельным расходом электроэнергии постоянно тока не более 13,0-14,5 кВт/т магния. В качестве сырья используют возвратный хлорид магния с процесса получения губчатого титана.

В сборную ячейку электролизера заливают расплав хлоридов металлов, на аноды и катоды подают постоянный электрический ток. Под воздействием электрического тока хлорид магния разлагается на магний и хлор, в процессе электролиза осуществляют постоянную циркуляцию электролита из рабочего отделения 7 в сборную ячейку 6 по верхним переточным окнам 4 и нижним переточным окнам разделительной перегородки 3. В сборной ячейке 6 происходит отделение металла от основного циркулирующего потока электролита и по мере накопления периодически извлекают из сборной ячейки.

Таким образом, предложенная конструкция электролизера для получения магния и хлора позволяет за счет уменьшения межэлектродного расстояния между анодом и катодом, уменьшить электросопротивление электролита, и снизить расход электроэнергии, улучшить вынос магния в сборную ячейку.


ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИЯ И ХЛОРА
ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИЯ И ХЛОРА
ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИЯ И ХЛОРА
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 37 items.
27.11.2015
№216.013.9468

Способ изготовления плит из высоколегированного титанового сплава

Изобретение относится к области металлургии, в частности к изготовлению плоского проката из высоколегированного титанового сплава. Способ изготовления плит из высоколегированного титанового сплава Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr включает деформацию слитка в сляб путем ковки при температурах в β- и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569611
Дата охранного документа: 27.11.2015
10.05.2016
№216.015.3dea

Экономнолегированный титановый сплав

Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к титановым сплавам, полученным из вторичного сырья и обладающим заданными характеристиками прочности и пластичности. Сплав содержит Al 0,1-3,0, Fe 0,3-3,0, Cr 0,1-1,0, Ni 0,05-1,0, Si 0,02-0,3, N 0,02-0,2, O 0,05-0,5, C 0,02-0,1, Ti...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002583556
Дата охранного документа: 10.05.2016
20.08.2016
№216.015.4e89

Способ получения листов из псевдо-альфа титановых сплавов

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к способам изготовления листов методом холодной прокатки из псевдо-альфа титановых сплавов. Способ получения листов из псевдо-альфа титановых сплавов включает деформацию слитка в сляб, механическую обработку сляба,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595196
Дата охранного документа: 20.08.2016
12.01.2017
№217.015.5e0b

Способ изготовления флюса

Изобретение может быть использовано при сварке плавящимся электродом плит толщиной до 60 мм и более из медных сплавов, в частности из хромистой бронзы с использованием стекловидных кислых флюсов. При подготовке шихтовых материалов в процессе изготовления флюса...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002590462
Дата охранного документа: 10.07.2016
25.08.2017
№217.015.bb6b

Способ изготовления тонколистового проката из сплава ti - 10, 0-15, 0 al - 17, 0-25, 0 nb - 2, 0-4, 0 v - 1, 0-3, 0 mo - 0, 1-1, 0 fe - 1, 0-2, 0 zr - 0,3-0,6 si

Изобретение относится к обработке металлов и сплавов давлением, а именно к способам изготовления тонколистового проката на основе алюминидов титана. Способ изготовления тонколистового проката из сплава Ti - 10,0-15,0 Al - 17,0-25,0 Nb - 2,0-4,0 V - 1,0-3,0 Mo - 0,1-1,0 Fe – 1,0-2,0 Zr – 0,3-0,6...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615761
Дата охранного документа: 11.04.2017
26.08.2017
№217.015.de8b

Способ изготовления листов из сплава ti - 6al - 2sn - 4zr - 2mo с регламентированной текстурой

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам создания текстуры в тонких листах из титанового сплава Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo методом горячей прокатки. Способ получения листов из жаропрочного сплава Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Мо включает предварительную обработку слитка ковкой или штамповкой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624748
Дата охранного документа: 06.07.2017
26.08.2017
№217.015.edac

Способ диагностики структуры тонкостенных труб из алюминиевых сплавов

Изобретение относится к исследованию свойств материалов с помощью электрических измерений и может быть использовано для неразрушающего контроля структуры изделий из алюминиевых сплавов. Сущность: способ включает определение удельной электропроводимости материала и анализ полученных значений....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002628870
Дата охранного документа: 22.08.2017
29.12.2017
№217.015.fd6f

Способ изготовления сварных прямошовных труб из титановых сплавов

Изобретение относится к производству электросварных прямошовных труб из титановых сплавов. Способ включает формовку штрипса в трубную заготовку в виде овального цилиндра, сварку и калибровку. Повышение точности геометрических размеров труб обеспечивается за счет того, что формовку выполняют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638476
Дата охранного документа: 13.12.2017
19.01.2018
№218.016.07d5

Способ изготовления стандартных образцов лигатур на основе алюминия

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам изготовления стандартных образцов состава лигатур на основе алюминия с аттестованным содержанием одного или нескольких легирующих химических элементов. Способ включает приготовление шихты, получение расплава, изготовление...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002631544
Дата охранного документа: 25.09.2017
20.01.2018
№218.016.1910

Способ обезвреживания пульпы гипохлорита кальция

Изобретение может быть использовано в химической промышленности при обезвреживании гипохлоритных пульп, образующихся в процессе очистки отходящих хлорсодержащих газов от хлора известковым молоком. Способ обезвреживания пульпы гипохлорита кальция включает термическое разложение гипохлорита...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002636082
Дата охранного документа: 20.11.2017
Showing 1-9 of 9 items.
20.04.2014
№216.012.bad2

Электролизер для получения магния и хлора

Изобретение относится к цветной металлургии. Электролизер для получения магния и хлора включает продольные и торцевые вертикальные стенки, образующие ванну, футерованную огнеупорным материалом и разделенную перегородкой на сборную ячейку и электролитическое отделение. В перегородке выполнен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513554
Дата охранного документа: 20.04.2014
27.11.2014
№216.013.0bfb

Электролизер для получения магния и хлора

Изобретение относится к производству металлического магния электролизом расплавленных солей. Электролизер для получения магния и хлора содержит ванну с продольными и торцевыми стенками, футерованную изнутри огнеупорным материалом, перегородку, разделяющую ванну на сборную ячейку и на одно или...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534475
Дата охранного документа: 27.11.2014
10.09.2015
№216.013.78fd

Устройство для контроля и регулирования электролитического процесса получения магния и хлора

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к получению магния и хлора электролизом хлормагниевого сырья. Технический результат - повышение срока службы электролизера, уменьшение трудозатрат и повышение точности измерения. Устройство содержит датчики, установленные в вертикальных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562562
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.06.2016
№216.015.45c8

Ошиновка электролизера для получения магния и хлора

Изобретение относится к электролитическому получению магния и хлора. Ошиновка электролизера для получения магния и хлора содержит последовательно расположенные вдоль каждого электролизера электролизной серии анодные и катодные пакеты, выполненные из нескольких металлических алюминиевых шин,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002586186
Дата охранного документа: 10.06.2016
29.05.2018
№218.016.540b

Способ теплового регулирования электролизеров для получения магния и хлора

Изобретение относится к способу теплового регулирования электролизеров для получения магния и хлора. Способ включает отвод тепла от верхней части анодов путем подвода хладоагента к кессонам, при этом в качестве хладоагента используют раствор пропиленгликоля, которым заполняют систему...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002653960
Дата охранного документа: 15.05.2018
09.06.2018
№218.016.5b9b

Ингибитор коррозии чугуна в средах, содержащих серную кислоту и хлор

Изобретение относится к защите металлов от коррозии с помощью химических реагентов-ингибиторов и может быть использовано для предотвращения коррозии чугуна в средах, содержащих серную кислоту и хлор, например, в хлорных компрессорах. Ингибитор включает дифениламин, сульфат железа и сульфонол...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002655940
Дата охранного документа: 30.05.2018
18.01.2019
№219.016.b093

Способ подготовки электролита для электролитического получения магния и хлора и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к цветной металлургии, а именно к металлургии магния. Способ включает подачу в обогреваемую емкость расплавленного хлористого магния, загрузку на его поверхность, при непрерывном перемешивании, предварительно приготовленной смеси твердых солей хлористого натрия и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002677448
Дата охранного документа: 16.01.2019
20.04.2020
№220.018.1644

Способ теплового регулирования процесса электролитического получения магния и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно: к способу теплового регулирования процесса электролитического получения магния и устройству для его осуществления. Способ включает отвод тепла от электролита путем отвода газов из сборной ячейки электролизера, поддержание...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002719215
Дата охранного документа: 17.04.2020
26.05.2023
№223.018.7049

Устройство для рафинирования шламо-электролитной смеси

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к устройству для рафинирования шламо-электролитной смеси, извлекаемой из электролизера при электролитическом получении магния. Устройство содержит коллектор сантехнического отсоса, соединенный с миксером, выполненным в виде футерованной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002796130
Дата охранного документа: 17.05.2023
+ добавить свой РИД