Результат интеллектуальной деятельности: БИПОЛЯРНЫЙ ЭЛЕКТРОД МАГНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА

Изобретение относится к металлургии легких металлов, в частности к конструкции электродов биполярного электролизера для получения магния и хлора.

Известен биполярный электрод, авт. св. 258612, кл. С 25 С 3/04, 1968 г., анодная часть которого изготовлена из углеродистого материала, а катодная часть из металла, например из железа.

Использование таких биполярных электродов в процессе электролиза приводит к науглероживанию катодной части, что ведет к ухудшению смачивания катода магнием и как следствие к снижению выхода магния по току.

По авт. св. 678091 поставленная цель, исключающая науглероживание, достигается наличием между анодной и катодной частью биполярного электрода промежуточного слоя меди, препятствующего диффузии углерода из анодной части в катодную.

Покрытие графита медью осуществляли последовательно электролизом в трех электролитах:
7. CuSO₄•5Н₂О=2г/л; Na₄P₂O₇=100 г/л;
8. CuSO₄•5Н₂О=40 г/л; Nа₄P₂O₇=150 г/л; Na₂HPO₄=90 г/л;
9. CuSO₄•5Н₂О=240 г/л; H₂SO₄=40 г/л.

Длительность электролиза при плотности тока δ_к = 0,02-0,1 a/см² до 3,5 часов.

Покрытие меди железом осуществляется в электролите FeCl₂•Н₂О=455 г/л + NaCl= 60 г/л + МnСl=5 г/л при катодной плотности тока δ_к = 0,2 a/см², при температуре Т=100^oС.

Недостатком такого биполярного электрода является сложность его изготовления, расход реагентов, электроэнергии и требующего специального производства.

По авторскому свидетельству 203269, кл. 40 с, 3/02, бюллетень 20, 1967 г. , "Способ изготовления контакта между графитом и алюминием вне расплава". Контактную поверхность графита меднят в растворе сернокислого электролита при плотности тока 20-30 а/см², после чего промывают водой и сушат при температуре 300^oС с последующим травлением нанесенной меди в концентрированном растворе соляной кислоты. Осуществление такого способа меднения графита требует специального производства, расхода реагентов и создает опасность при эксплуатации биполей в хлоридных расплавах при температуре 680-720^oС и может привести к взрыву в случае оставшихся водородных соединений в порах графита.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является исключение диффузионных и электрохимических процессов в порах графита, надежность работы биполя, снижение расхода электроэнергии за счет промежуточного контактного слоя между катодной и анодной частями, выполняется нанесением слоя меди 0,01-2 мм способом электродугового напыления.

Биполярный электрод имеет ширину 820 мм, высоту 950 мм, толщину 100 мм. Анодная часть изготовлена из трех графитовых брусьев, которые соединены между собой типа "шип-паз" и склеены смолой СФЖ на этиловом спирте. Катодная часть изготовлена из стального листа толщиной 3 мм.

В биполярном электроде графит-сталь, которые будут работать при температуре 700^oС в агрессивной среде хлоридов магния, калия, натрия, кальция, под действием тока происходит диффузия железа в графит и углерода в слой стального покрытия. Чтобы устранить диффузию, графит напыляют медью. Режимы напыления:
- рабочий ток дуги 50-400 ампер;
- рабочее напряжение дуги 17-40 вольт;
- рабочее давление сжатого воздуха 5-6 кгс/см²;
- расход воздуха 50-90 м³/час.

Затем графитовая часть с медным напылением скрепляется с катодной частью с помощью болтов. Количество болтов 36 шт., закрепленных с шагом 150 мм. Болты обеспечивают равномерный натяг всей поверхности и плотное прилегание стального листа к графитовому блоку электрода.