Результат интеллектуальной деятельности: ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИЯ И ХЛОРА

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к устройствам для получения магния электролизом расплавленных солей, содержащих чистое хлормагниевое сырье или сырье по составу хлорида магния менее 90%.

Известен бездиафрагменный электролизер для получения магния (авт. свид. СССР 393356, опубл. БИ 33, 1973 г.), включающий чередующиеся катоды и аноды, установленные в один ряд в электролитическом отделении, а сборная ячейка и площадка для обслуживания электролизера расположены у борта ванны со стороны, противоположной размещению ошиновки.

Недостатком данного устройства является то, что данная конструкция электролизера не позволяет работать на различных видах сырья.

Известен электролизер для получения магния и хлора (авт. свид. СССР 398692, опуб. БИ 38, 1973 г.), состоящий из рабочей камеры со стационарными катодами и с анодами постоянной рабочей высоты по ширине рабочего пространства и ячейки для сбора магния, причем отношение расстояния от подины до нижней кромки основного катода к расстоянию от подины до нижней кромки анода составляет от 1,5 до 4,0, предпочтительно от 2,0 до 3,0.

Такая конструкция электролизера позволяет увеличить интервал времени между выборками шлама в 2-3 раза, повысить выход магния по току на 2%, снизить потери ценных компонентов со шламом.

Недостатком данного устройства для получения магния и хлора является то, что данный электролизер может работать только на одном виде сырья и не является универсальным, способным работать в устойчивом технологическом режиме как на чистом хлориде магния, так и на сырье, содержащем менее 90% хлорида магния.

Известен бездиафрагменный электролизер для получения магния, взятый в качестве прототипа (а.с. СССР 583204, опубл. БИ 45, 1977 г.), включающий электролитические и сборные отделения, разделенные между собой разделительной перегородкой с каналами V-образной формы, причем перегородка выполнена с выступом, расположенным ниже входного отверстия каналов, обращенным к электролитическому отделению и перекрывающим зазор между анодами и перегородкой.

Недостатком данного устройства является то, что данный электролизер с верхним вводом анодов работает только на хлормагниевом сырье и не предусматривает работу электролизера на других видах сырья.

Задачей изобретения является создание универсального электролизера с верхним вводом анодов, работающего на различных видах сырья как на чистом хлориде магния, так и на сырье, содержащем хлорид магния менее 90% (карналлит, брусит, магнезит) при устойчивом технологическом режиме работы за счет снижения образования шлама на подине электролизера.

Технический результат достигается в повышении выхода магния по току на 1,5-2% на универсальном электролизере с верхним вводом анодов.

Данная задача решается тем, что в электролизере для получения магния и хлора, включающем электролитическое отделение, в котором размещены чередующиеся между собой аноды с верхним вводом и катоды, сборную ячейку, отделенную от электролитического отделения разделительной перегородкой с переточным каналом V-образной формы, новым является то, что расстояние от верха катода до нижней кромки V-образного канала составляет 0,16-0,25 (h₁) высоты катода (H₁), а расстояние от подины электролизера до нижней кромки катода (Н₂) всегда в 1,3-1,5 раза больше расстояния от нижней кромки анода до подины (Н₃).

Выполнение конструкции электролизера с расстоянием от верха катода до нижней кромки V-образного канала равным 0,16-0,25 высоты катода позволяет увеличить объем электролита над катодом и решить вопрос периодического извлечения отработанного электролита с одновременной подгрузкой сырья в электролизер, достичь устойчивого технологического режима работы электролизера при работе электролизера на разном виде сырья.

Выполнение конструкции электролизера при соотношении расстояния от подины до низа катода в 1,3-1,5 раза больше расстояния от низа анода до подины также позволяет поддерживать устойчивый технологический режим работы электролизера с верхним вводом анодов при работе электролизера на разном виде сырья.

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, 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 чертеже показан электролизер для получения магния и хлора. Электролизер состоит из футерованной ванны 1, электролитического отделения 2, катодов 3, анодов 4, сборной ячейки 5, перекрытия 6, разделительной перегородки 7, переточного канала V-образной формы 8, выступа 9. Универсальный электролизер выполнен таким образом, что соотношение расстояния от верха катода до нижней кромки V-образного канала (h₁) составляет 0,16-0,25 высоты катода (H₁), расстояние (Н₂) от нижней кромки V-образного канала до верха рабочего уровня электролита (оптимального уровня) равно 0,10-0,15 высоты катода, а расстояние (Н₂) от подины электролизера до нижней кромки катода всегда в 1,3-1,5 раза больше расстояния от нижней кромки анода до подины (Н₃).

Монтаж электролизера производят следующим образом. В ванну 1 устанавливают перекрытие 6, отлитое вместе с верхней частью разделительной перегородки 7. В перекрытии 6 закрепляют аноды 4. Сбоку в футеровке устанавливают катоды 3. Далее изготавливают переточный V-образный канал 8. Для этого перегородку 7 выше входного отверстия переточного канала 8 отливают из огнеупорного материала и устанавливают соединением типа шип-паз к верхней части перегородки. Устанавливают выступ 9 и изготавливают нижнюю часть перегородки из трех и более арочных каналов.

Электролизер работает следующим образом.

Сырье - безводный карналлит или хлорид магния - в виде расплава заливают в сборную ячейку 5. По арочным каналам разделительной перегородки 7 расплав поступает в электролитическое отделение 2 ванны 1. Под воздействием постоянного электрического тока, подаваемого на катоды 3 и аноды 4, хлорид магния разлагают на магний и хлор. Хлор выводят через систему отвода газов в электролитическом отделении потребителю. Поток электролита с магнием и хлором, не уловленным в электролитическом отделении, поступает через V-образный переточный канал 8, в сборную ячейку 5. Магний извлекают из сборной ячейки с помощью вакуум-ковша и направляют потребителю.