Анод электролизера для получения магния

 

1. АНОД ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИЯ, содержали блок из графитовых брусьев с кангшами в верхней части и пластины токоподвода , отличающийся тем, что, с целью упрощения изготовления и эксплуатации анода, а также снижения энергозатрат путем уменьшения падения напряжения в аноде, каналы вьтолнемы поперечньвш и открыть 1и сверху и сбоку,глубиной ниже пластины токоподвода иаО,1-0,3 ее ширины. 2.Анод по П.1, отличан щ и и с я тем, что ширина каналов составляет 0,15-0,3 толщины блока. 3.Анод по пп. 1 и 2, о т л ичающийся тем, что расстояние между каналами составляет 2-10 ширит 1 каналов. 4.Анод по пп. 1-3, о т л ич аю щи и с я тем,что каналы выполнены между смежными брусьями блока . и :о

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦ ВЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУЬЛИН 5ц С 25 С 3/04, 7/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОВРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABT0PCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3661833/22-02 (22) 10.11.83 (46) 07.05.85. Бюл. II 17 (72) В.И. Грибов, В.П. Лепихин, В.А. Колесников, В.В. Башкатов и Е.А. Рудаков (71) Березниковский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и проектного института титана и Березниковский титаномагниевый комбинат. (53) 669.721.372 (088.8) (56). 1. Авторское свидетельство СССР к 158073, кл. С 25 С 7/02, 1962.

2. Авторское свидетельство СССР

У 224089, кл. С 25 С 3/04, 1966.

3. Авторское. свидетельство СССР

У 357260, кл. С 25 С 7/02, 1970.

4. Авторское свидетельство СССР

Ф 551413, кл. С 25 С 7/02, 1975. (54)(57) 1. АНОД ЭЛЕКТРОЛИ3ЕРА ДЛЯ

ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИЯ, содержащий блок из графитовых. брусьев с каналами в верхней части и пластины токоподвода, отличающийся тем, что, с целью упрощения изготовления и эксплуатации анода, а также снижения энергозатрат путем уменьшения падения напряжения в аноде, каналы выполнены поперечными и открытыми сверху и сбоку, глубиной ниже пластины токоподвода на О, 1-0, 3 ее ширины.

2. Анод по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что ширина каналов составляет 0,15-0,3 толщины блока.

Э. Анод по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что расстояние между канапами составляет 2-10 ширины каналов.

4. Анод по an. 1-3, о т л ич аю щи йс ятем,что каналывыполнены между смежными брусьями блока .

1 1154

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к электролизерам для производства магния из расплавов хлоридов, и может быть применено в цехах электролиза, оборудованных электролизерами с верхним вводом анодов.

Все известные магниевые электролизеры с верхним вводом анодов имеют один существенный недостаток: срок 10 службы анодов меньше срока службы других элементов электролизера. Аноды разрушаются в результате окисления графита кислородом воздуха на выходе иэ перекрытия при создающейся 15 обычно в этом месте температуре

400-450 С. Существует два основных направления решения задачи: охлаждение анодной головки или изоляция поверхности графита от воздуха. 20

Известен анод, в котором токолодводящие шины выполнены в виде отливок с.залитыми в их теле стальными водоохлаждаемыми трубами (t) .

Известен также анод, в котором 25 устройство для охлаждения головок анодов выполнено разборным в виде двух труб, коаксиальных на уровне перекрытия и с крышками с торцов (2) .

Однако эти технические решения не используются, так как по существующим нормам применения воды в цехе электролиза магния не допускается.

Известно техническое решение, в котором поперечное сечение анодных головок составляет менее 70% от поперечного сечения его рабочей части, что ведет к снижению потока тепла, следовательно, к снижению температуры и повышению срока службы анода j3)

При этом уменьшается теплосъем в целом с электролизера, а значит 45 снижается его производительность, съем магния с 1 м площади пода и цеха, растет себестоимость магния.

Кроме того, уменьшение полереч- 50 ного сечения вызывает рост сопротивления анода, увеличение падения напряжения в нем и на электролизере, и, следовательно, приводит к росту расхода электроэнергии. 55

Наиболее близким к изобретению по сущности и достигаемому результату является анод электролизера

379 2 для получения магния, содержащий графитовый блок, причем в верхней части блока выполнены цилиндрические каналы с резьбой для увеличения срока службы анода путем подачи инертного газа в зону разрушения и пластины токоподвода (4j .

Недостатками известного анода являются сложность изготовления, эксплуатации анода, а также значительные энергозатраты.

Это обусловлено значительным уменьшением сечения графита, так как создать надежную защитную инертную атмосферу возможно только при небольшой толщине графита в

20-50 мм, а следовательно, надо сверлить много отверстий, как следствие, увеличением сопротивления анода, падением напряжения в нем и увеличением расхода электроэнергии на получение магния.

Кроме того, сверление анодов и нарезание резьбы требуют специального оборудования и инструмента эксплуатация анода с защитой инертными газами требует дополнительных трудозатрат на поддержание герметичности системы подвода газа к аноду, устройство подвода газа усложняет электролизер и его обслуживание.

Цель изобретения — упрощение изготовления и эксплуатации анода, а также снижение энергозатрат путем уменьшения падения напряжения в аноде.

Поставленная цель достигается тем, чТо в аноде электролиэера для получения магния, содержащем блок иэ графитовых брусьев с каналами в верхней части и пластины токоподвода, каналы выполнены поперечными и открытыми сверху и сбоку; глубиной ниже пластины токоподвода на

0,1-0,3 ее ширины.

Кроме того, ширина каналов сос" тавляет 0,15-0,3 толщины блока.

Расстояние между каналами составляет 2-10 ширины каналов.

Каналы выполнены между смежными брусьями блока.

На чертеже показан анод электролизера для получения магния с каналами в верхней части.

Анод содержит графитовый блок 1 толщиной а состоящий из нескольких брусьев, пластин 2 токоподвода

Составитель В. Калимулин

Редактор А. Шандор Техред А.Кикемезей КорректорЛ, Пилипенко

Заказ 2641/27

Тираж 637 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

3 1154 шириной b, каналы 3 шириной A . .С расстояние межпу каналами,  — глубина канала ниже токоподводящей пластины.

Анод с каналами работает следующим образом.

После сборки анод устанавливается в электролизер, причем расстояние от перекрытия до пластины токоподвода составляет 0,7-1,0 ширины пластины и дно каналов находится всегда выше перекрытия. При эксплуатации электролизера анод нагревается, в каналах создается вертикальный конвективный поток воздуха, ко- 1 торый засасывается в каналы под пластинами токоподвода и выбрасывается вверх. Поток воздуха охлаждает верх анода и пластины токоподвода. 20

Заданные размеры каналов определяются следующими обстоятельствами.

Расстояние Ь от пластины до дна канала должно обеспечивать достаточный поток воздуха для охлажде- д ния. При В а 0,1 b скорость воздуха низкая и эффективность охлаждения уменьшается, а при В 0,3 b появляется опасность ухудшения стойкости графита в месте выхода щ из перекрытия электролизера.

Ширина каналов определяется требованиями эффективной теплопередачи: при А ) 0,3 а сказывается уменьшение поперечного сечения графита, так как растет сопротивление и падает напряжение в аноде, при А 0,15 à теплопередача ухудшается из"зв взаимного экрани379 4 рования боковых стенок канала. Расстояние между каналами определяется необходимостью сохранения величины омического сопротивления анода и em механической прочности: (при С 2 А значительно возрастает сопротивление и уменьшается механическая прочность, при С ) 10 А эффективность каналов становится низкой. И диапазоне 2-10 А каналы могут быть выполнены на прилегающих гранях смежных брусьев.

Каналы выполняются на обычном строгальном станке, применяемом для выравнивания граней брусьев и анода. Эксплуатация анода с каналами в верхней части не требует дополнительных трудозатрат, верх электролизера не загромождается, используются возможности анода без привлечения дополнительных устройств.

Расчет показывает, что по сравнению с известным решением падение напряжения в предложенном аноде на

0,08-0,10 В меньше, а себестоимость магния, полученного в электролизерах с предложенными анодами, снижается на 4-5 руб. на 1 т.

Как показывают испытания, температура верха анодов с предложено ными каналами снижается на 20-40 С, а теплосъем со всего электролизера увеличивается на 3-5Х, что позволяет на 2-3Х увеличить производительность электролиэеров.

Экономический эффект от внедрения предложенных анодов в объеме отрасли составит 100-300 тыс.руб ° в год.