Аппарат для электролиза хлористого магния (раствора хлорида магния)

Агрегат для электролиза хлористого магния содержит электролитические ячейки хлористого магния, один или несколько углеродных электродов, установленных в электролитической ячейке, образованной между парой катода и анода. Расстояние между электродами, между электродом и анодом, между электродом и катодом, составляет не менее 4,5 мм. Обеспечивается повышение действительного коэффициента использования пространства электролизеров и снижение затрат на алюминиевые шинопроводы. 5 пр., 5 ил.

Область применения технологии

Полезная модель относится к области электролиза хлористого магния, в частности, к агрегату для электролиза хлористого магния для получения магния по способу электролиза.

Уровень техники

Ближайшим аналогом заявленной полезной модели является агрегат для электролиза хлористого магния, раскрытый в документе СН 102534688А. В указанном документе раскрыт бездиафрагменный магниевый электролизер, при этом указанный бездиафрагменный магниевый электролизер; содержит резерву ар, при этом в резервуаре поочередно установлен ряд катодов и анодов. Указанный бездиафрагменный магниевый электролизер имеет недостатки, потому что отдельная канавка приводит к низкой производительности. Соответственно, настоящая полезная модель предлагает установку для электролиза хлористого магния, полученную в результате устранения вышеуказанных недостатков.

Предпосылки к созданию полезной модели

Магний - экологически чистый материал 21-го века, с его отличными свойствами широко применяется в области авиации, космоса, транспорта, электронной связи, а также используется в качестве металлического восстановителя, ввиду чего многие страны обращают на него повышенное внимание. Развитие и применение магниевых сплавов также стало одной из ключевых областей развития новых материалов, вызван широкий интерес к производству магния.

В основе способов для получения металлического магния преимущественно заложены две технологии: электролиз расплавленных солей и термическое восстановление металлов, среди них, технология электролиза расплавленных солей широко используется на титаномагниевых комбинатах. В настоящее время отечественные предприятия применяют традиционно диафрагменные и бездиафрагменные униполярные электролизеры. Основой их конструкции является то, что группы катодов и анодов устанавливаются в один ряд в одном электролизере, каждая пара катода и анода образует одну электролитическую ячейку, соединение между всеми ячейками в одном электролизере является параллельным. Нагревают расплавленную соль NaC1-KC1-CaC1 до 700°С, в которой занимает 10%-20% масс.хлористый магний в электролизере, потом подают постоянный ток и проводят электролиз. Жидкий магний образуется на катодах, хлор-газ - на анодах. Поскольку плотность металлического магния ниже, чем плотность расплавленной соли, образованный металлический магний будет плавать на жидкости и откачиваться. Хлор-газ выходит на поверхность электролита, и выпускается с помощью хлорного компрессора.

Повышение производительности такого униполярного электролизера осуществляется путем увеличения вместимости электролизера и количества пар катодов и анодов в одном электролизере. Однако, количество пар катодов и анодов в электролизере не может быть чрезмерным, иначе в ходе электролиза не соблюдается теплобаланс. У такого униполярного электролизера низка производительность (обычно 1 тонна магния/сутки), низок выход по току и высок расход электроэнергии (15000~17000 кВт*ч/т Mg), низок коэффициент эффективного использования вместимости электролизера, что приводит к высоким затратам на шинопровода, электролизеры и пром. площадку предприятия с высокой себестоимостью производства.

Содержание полезной модели

Цель полезной модели: Полезная модель представляет собой агрегат для электролиза хлористого магния, у которого высокая производительность одного электролизера и низкий расход электроэнергии.

Технологический вариант данной полезной модели, таков:

Агрегат для электролиза хлористого магния содержит электролизер для хлористого магния, один или несколько углеродных отдельных и независимых электродов, установленных в электролитической ячейке, образованной между катодами и анодами.

Расстояние между независимыми электродами, между независимым электродом и анодом, между независимым электродом и катодом составляет больше 4,5 мм.

Расстояние между независимыми электродами, между независимым электродом и анодом, между независимым электродом и катодом составляет больше 5,5 мм.

Расстояние между независимыми электродами, между независимым электродом и анодом, между независимым электродом и катодом составляет 4,5-5,5 мм.

Количество независимых электродов, установленных в электролитической ячейке, образованной между катодами и анодами, составляет 1-5.

Сверху на электролизере устанавливается герметичная крышка. Преимущества данной полезной модели таковы:

С применением данного агрегата, при единой силе тока, можно повысить действительный коэффициент использования пространства электролизеров, значительно увеличить производительность одного электролизера, снизить затраты на алюминиевые шинопроводы, электролизеры и пром. площадку предприятия.

Описание графических материалов

Фиг 1 показывает схему конструкции, сечения данной полезной модели на примере осуществления 1;

Фиг 2 показывает схему конструкции, сечения данной полезной модели на примере осуществления 2;

Фиг 3 показывает схему конструкции, сечения данной полезной модели на примере осуществления 3;

Фиг 4 показывает схему конструкции, сечения данной полезной модели на примере осуществления 4;

Фиг 5 показывает схему конструкции, сечения данной полезной модели на примере осуществления 5;

Отметки на фигурах означают: 1. источник питания постоянного тока, 2. катод, 3. анод, 4. независимый электрод, 5. герметичная крышка.

Конкретный способ осуществления

В следующей части проводится сверка с фигурами и даются дальнейшие пояснения по данной полезной модели.

Пример осуществления 1

Смотри фигуру 1. В электролизере с габаритами 6000 м(д) *4500 м(ш) *3830 м(в) установлены 12 пар катодов(2) и анодов(3), сверху на электролизере установлена герметичная крышка(5). Эквидистанционно установлены 2 блока углеродных отдельных и независимых электродов(4) между парой катода и анода. Расстояние между катодом(2) и независимым электродом(4), между анодом(3) и независимым электродом(4), между независимыми электродами(4) составляет 5 мм. Напряжение постоянного тока между катодом(2) и анодом(3) составляет 10 В.

Сила тока электролизера - 165 кА. Температура электролиза - 653°С. Катод(2) и анод(3) соединяются с питанием постоянного тока(1), с применением такого агрегата, получены следующие экономические показатели: средняя производительность одного электролизера, металлический магний, - 2,8 т/д; расход энергии, - 11000 кВт*ч/т.

Пример осуществления 2

Смотри фигуру 2. В электролизере с габаритами 6000 м(д) *4500 м(ш) *3830 м(в) установлены 12 пар катодов(2) и анодов(3), сверху на электролизере установлена герметичная крышка(5). Эквидистанционно установлен 1 углеродный отдельный и независимый электрод(4) между парой катода и анода. Расстояние между катодом(2) и независимым электродом(4), между анодом(3) и независимым электродом(4), между независимыми электродами(4) составляет 4,5 мм. Напряжение постоянного тока между катодом(2) и анодом(3) составляет 12 В.

Сила тока электролизера - 190 кА. Температура электролиза - 657°С. Катод(2) и анод(3) соединяются с питанием постоянного тока(1).

Пример осуществления 3

Смотри фигуру 3. В электролизере с габаритами 6000 м (д) *4500 м(ш) *3830 м(в) установлены 12 пар катодов(2) и анодов(3), сверху на электролизере установлена герметичная крышка(5). Эквидистанционно установлены 3 углеродных отдельных и независимых электрода(4) между парой катода и анода. Расстояние между катодом(2) и независимым электродом(4), между анодом(3) и независимым электродом(4), между независимыми электродами(4) составляет 5,5 мм. Напряжение постоянного тока между катодом(2) и анодом(3) составляет 11 В.

Сила тока электролизера - 170 кА. Температура электролиза - 654°С. Катод(2) и анод(3) соединяются с питанием постоянного тока(1).

Пример осуществления 4

Смотри фигуру 4. В электролизере с габаритами 6000 м(д) *4500 м(ш) *3830 м(в) установлены 12 пар катодов(2) и анодов(3), сверху на электролизере установлена герметическая крышка(5). Эквидистанционно установлены 4 углеродных отдельных и независимых электрода(4) между парой катода и анода. Расстояние между катодом(2) и независимым электродом(4), между анодом(3) и независимым электродом(4), между независимыми электродами(4) составляет 5,5 мм. Напряжение постоянного тока между катодом(2) и анодом(3) составляет 11 В.

Сила тока электролизера - 180 кА. Температура электролиза - 655°С. Катод(2) и анод(3) соединяются с питанием постоянного тока (1).

Пример осуществления 5

Смотри фигуру 5. В электролизере с габаритами 6000 м(д) *4500 м(ш) *3830 м(в) установлены 12 пар катодов(2) и анодов(3), сверху на электролизере установлена герметичная крышка(5). Эквидистанционно установлены 5 блоков углеродных отдельных и независимых электродов(4) между парой катода и анода. Расстояние между катодом(2) и независимым электродом(4), между анодом(3) и независимым электродом(4), между независимыми электродами(4) составляет 5,5 мм. Напряжение постоянного тока между катодом(2) и анодом(3) составляет 11 В.

Сила тока электролизера - 185 кА. Температура электролиза - 656°С. Катод(2) и анод(3) соединяются с питанием постоянного тока(1).

1. Агрегат для электролиза хлористого магния, содержащий электролитические ячейки, один или несколько углеродных электродов, установленных в электролитической ячейке, образованной между парой катода и анода, отличающийся тем, что расстояние между электродами, между электродом и анодом, между электродом и катодом составляет не менее 4,5 мм.

2. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что расстояние между электродами, между электродом и анодом, между электродом и катодом составляет не менее 5,5 мм.

3. Агрегат п.1, отличающийся тем, что расстояние между электродами, между электродом и анодом, между электродом и катодом составляет 4,5-5,5 мм.

4. Агрегат по п.1 или 2, отличающийся тем, что количество электродов, установленных в электролитической ячейке, образованной между парой катода и анода составляет 1-5.

5. Агрегат по п.3, отличающийся тем, что сверху на нем установлена герметичная крышка.