Электрод для получения легких металлов электролизом расплава

 

Изобретение относится к электролитическому получению металлов, направлено на совершенствование конструкции электродов. Цель изобретения - повьшение срока службы электрода и облегчение его ремонта. Достигнуто снижение окисления электрода, падение напряжения в электроде. Электрод включает винтовой ниппель 1, каналы охлаждения 2, 3 металлического токоподвода 5, жаропрочную фасонную деталь 4,активную часть 6,контр-опору 7 фасонной детали. 8 з.п.ф-лы, 5 ил. СО со со О5 QO СП О см Фиг

союз àåïõ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБЛИ К (5!)4 С 25 С 3/06, 3/!2,!3, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3344821 /22-02 (22) 26.10.81 (46) 07.09.87. Бюл. Ф 33 (71) К. Конрадти Нюрнберг ГмбХ унд Ко, КГ (DE) (72) Конрад Коциол (DE), Малькольм Пильброу (IE), Кристине Целльнер и Дитер Целльнер (ПЕ) (53) 669.7!3.7(088.8) (56) Патент CUA h"- 3745107, кл. 204-243, опублик. 1973 °

Заявка Франции - 2394225, кл. Н 05 В 7/00, опублик. 1973.

„,SU„„1336950 АЗ (54) ЭЛЕКТРОД ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЛЕГКИХ

МЕТАЛЛОВ 3JIEKTPOJIH30M РАСПЛАВА (57) Изобретение относится к электролитическому получению металлов, направлено на совершенствование конструкции электродов. Цель изобретения — повышение срока службы электрода и облегчение его ремонта. Достигнуто снижение окисления электрода, падение напряжения в электроде. Электрод включает винтовой ниппель I, каналы охлаждения 2, 3 металлического токоподвода 5, жаропрочную фасонную деталь 4,активную часть б,контр-опору

7 фасонной детали. 8 s.ï.ô-лы, 5 ил.

6950

I 1ЗЗ

Изобретение относится к области электрохимического получения металлов и может быть использовано при их электролитическом получении электролизом расплавленных солей.

Цель изобретения — снижение окисления электрода, падения напряжения в электроде, облегчение восстановления электрода при его повреждении.

На фиг.1 и 2 показан электрод,про дольный разрез; на фиг.3 и 4 — то же, поперечный разрез; на фиг.5 — распо ложение активных элементов.

Электрод содержит ниппель 1, канал 2 для подвода охлаждающего агента, канал 3 для отвода охлаждающего агента, изолирующую фасонную деталь

4, металлический токоподвод 5, нижнюю активную часть 6, контропору 7 фасонной детали, отверстия 8 для стержней 9, с помощью которых у пружин 10 обеспечивается необходимое положение фасонной детали 4 (фиг.2).

Фасонная деталь 4 может также удерживаться с помощью элементов в форме .крюка 11 (фиг.2). В металлическом токоподводе выполнены отверстия 12 для охлаждения (фиг.2 и 3).

Колодки 13 для подвода тока к металлическому токоподводу 5 (фиг.1).

Активная часть 6 может выполняться в виде отдельных стержней 14 (фиг.1 и 5), соединенных с ниппелем 1.

Фасонная деталь 4 защищает металлический токоподвод 5 от воздействия агрессивной среды.

Жаропрочная фасонная деталь 4 может быть выполнена в виде отдельной трубы, но она может также выгодно состоять из серии отрезков труб, сег ментов, полуоболочек и т.п., окружающих нижнюю зону верхней части электрода до самой зоны винтового ниппеля 1, а в случае необходимости и дальше.

Материалом для изолирующей фасонной детали может быть, например, жаропрочная керамика, а также покры— тый изолирующим слоем графит.

Изолирующая фасонная деталь расположена между нижней зоной верхней части из металла и нижней расходующейся частью так, что наружные кромки фасонной детали, проходящие в направлении оси электрода, и наружные кромки наружной зоны верхней час10

55 ти из металла в основном параллельны друг другу.

Контропора 7 может представлять собой выполненную из жаропрочного изолирующего материала сопряженную деталь, сам винтовой ниппель, а при известных обстоятельствах даже часть активной части или ее комбинации. В общем изолирующая фасонная деталь 4 не полностью установлена на активной части, поскольку это расходующийся материал, а по меньшей мере ее частично несет нерасходующийся жаропрочный материал.

Положение фасонной детали можно устанавливать при изготовлении электрода. Изолирующую фасонную деталь

4 можно насаживать под давлением на контропору 7 также и во время эксплуатации электрода, причем последний не требуется для этого извлекать из электролитической ванны. Фасонную деталь 4 вдавливают на контропору 7 через выполненные в верхней части отверстия с помощью стержней, винтов и т.п. или же дополнительно установленной пружиной. Кроме того, может быть выгодной установка изолирующей фасонной детали с возможностью скольжения или же незакрепленной относительно верхней части электрода так, что при выходе из строя одного сегмента или в случае облома отдельной трубы, например, в результате механического повреждения остающиеся исправные сегменты или отдельная труба сами соскальзывают вниз в направлении продольной оси электрода.

В зависимости от цели применения электрода можно крепить изолирующую фасонную деталь на держателях внутреннего охлаждающего устройства. Такой вид конструкции используется при применении электродов в том случае, когда не имеет особого значения свободная подвижность или возможность надвигания исправных (изолирующих или электропроводных) отдельных сегментов при повреждении расположенного ниже сегмента.

Предусмотрен также вариант, сог— ласно которому изолирующая фасонная деталь охватывает не всю защищаемую зону металлической части. В зоне, в которой наблюдаются меньшие нагрузки, вместо фасонной детали применяют изолирующую жаропрочную массу, закрепляемую с помощью фиксирующих элемен1336950 тов. Такого рода изолирующие массы известны и они могут крепиться, например, с помощью припаиваемых фиксаторов.

В качестве активных материалов, соединенных с верхней частью с помощью одного или нескольких винтовых ниппелей или же при необходимости посредством резьбы, могут служить, 10 например, аморфный углерод, графит, керамические проводники или соединенные с электрохимическим активным материалом неорганические волокна. Активный материал может быть образован из определенного числа стержней, пластин, труб или т.п., соединенных между собой или расположенных отдельно друг от друга.

Нижняя часть электрода может сос- 20 тоять из активного материала, размещенного в виде нескольких элементов, закрепленных с помощью одного или нескольких ниппельных соединений, причем эти элементы можно размещать 25 один возле другого и/или один под другим. Расходующиеся активные вещества, например графит, применяют в виде промежуточных тел, с которыми можно соединять с помощью резьбы пол- 30 ностью расходующийся элемент. Благодаря такой конструкции можно полностью израсходовать последний активный элемент, не подвергая опасности ниппельное соединение, с которым свя35 зана верхняя металлическая часть.

В тех случаях, когда верхняя часть не подвергается воздействию особо высоких температур, от применения ох40 лаждающего устройства можно отказаться.

Электрод имеет целый ряд преимуществ. Здесь следует подчеркнуть исключительно низкие потери тока или

45 напряжения на пути к активной части электрода. Благодаря этому можно получить значительную экономию электрической энергии по сравнению с применением традиционных массивных элек50 тродов, выполненных из синтетического материала, графита или керамического материала. Кроме того, сведено до минимума боковое обгорание, поскольку агрессивная электролитическая среда и выделяющиеся при этом реак55 ционные газы и пары воздействуют не на весь электрод, а только на его активную часть.

Изолирующую фасонную деталь при изготовлении просто устанавливать в необходимом положении. Применение изолирующей наружной массивной части позволяет улучшить механические прочностные свойства. Разделение изолирующей наружной зоны на сегменты освобождает от необходимости замены всего электрода при выходе из строя ее части, поскольку это повреждение экономически выгодно и быстро устраняется установкой соответствующей новой детали. Благодаря свободной посадке изолирующей фасонной детали, так как она состоит из нескольких отдельных элементов, в случае механического или какого-либо другого разрушения нижерасположенного защитного сегмента происходит автоматическое соскальзывание вниз вышерасположенного сегмента, что при необходи-! ! мости можно подстраховать дополнительно установленными пружинами. Такая конструкция электрода позволяет ему оставаться работоспособным и пос ле случившейся поломки, так как чаще всего подвергающийся опасности повреждения нижерасположенный участок электрода, ближайший к его рабочей зоне, автоматически защищается соскальзывающим вниз исправным элементом.

Несмотря на то, что изолирующая фасонная деталь или.изолирующая о олочка в случае выполнения ее из отдельных сегментов или полуоболочек может иметь определенный зазор за счет аксиального и внутреннего опирания, обеспечивается полная и широкая защита чувствительной зоны электрода благодаря использованию системы паз— пружина. Если же повреждение нижней зоны защитного щита электрода все же происходит, то он, как правило, способен работать еще столько времени, сколько обычно необходимо для замены расходуемой части, например, из графита. Произвести замену поврежденного сегмента и т.п. легко можно произвести тогда при извлечении электрода.

В электроде (фиг.1) охлаждающая среда, например вода, воздух или инертный газ, вводится через подводящий канал 2 и отводится через сливной канал 3. При этом охлаждающая среда поступает также в камеру, расположенную внутри винтового ниппеля

5 13369 который выполнен, например, иэ чугуна,, никеля или же из жаропрочного, устойчивого против коррозии ме-таллического сплава. Верхняя часть

5 из металла имеет больший диаметр по сравнению с нижней частью, входящей в винтовой ниппель 1, который соединен с нижней частью 6 электро-. да, выполненной иэ расходующегося 1О материала (например, графита или керамического активного материала).

Изолирующая фасонная деталь 4 уста-. новлена с помощью контропоры 7, на-пример, из жаропрочной изолирующей керамики. В своей верхней зоне изолирующая фасонная деталь 4 ограничена кромкой зоны большего диаметра металлической части электроца.

У электрода (фиг.!) изолирующая фасонная деталь 4 выполнена из нескольких отдельных сегментов,, которые могут соскальзывать вниз в направлении оси электрода при разрушении нижнего сегмента. Они могут удерживать- 2В ся также и с помощью элементов в фор ме крюка 11.

Наряду с отверстиями 12 для охлаж-дения электрода предусмотрены также дополнительные отверстия 8 для стерж- чп ней 9,. с помощью которых и пружин 10 обеспечивается необходимое положение изолирующей фасонной детали 4, На фиг.2 и 4 показано применени( соединенных полуоболочек или колец., например, из графита, покрытого изолирующим слоем.

Нижняя часть 6 из расходующег ося или стойкого материала разделена на ряд отдельных стержней 14, соединен- А ных ниппелем 1.

Предпочтительно боковое подведе-ние электрического тока к электроду осуществляется через колодки 13, выполненные преимущественно из графита.

46

Эти колодки закреплены в основном с помощью держателей (не показаны) на верхней металлической части электрода. На фиг.1 показан вариант крепле13 щей шине.

Между изолирующим элементом 4 и верхней частью 5 могут быть предус-. мотрены каналы для газа. Продувкой газа можно легко обнаружить поврежде- „ ния изолирующей керамики, например, при падении давления газа. Кроме того, этот газ является цополнительным охлаждающим средством. Изобретением предусмотрена возможность нанесения на верхнюю часть 5 и/или на ниппельное соединение 1 или на его наружную поверхность жаропрочной оболочки. В зазисимости от размера HbllllppBcTIQJIo женной по меньшей мере частично жаропрочной изолирующей фасонной детали

4 оболочку выполняют электропроводной или же изолирующей. В случае изолирующей оболочки создается вторая защитная линия, которая вступает в действие при повреждении наружной изоляции 4. Если по рабочим условиям возможность ее повреждения исключена, то оболочку можно выполнять из жаропрочного электропроводного материала, причем материал является тогда жаропрочным или нейтральным щитом", защищающим нижерасположенный металл.

Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я

1. Электрод для получения легких металлов электролизом расплава, включающий металлический токоподвод, выполненный с каналами для циркуляции хладагента и состоящий из нижней активной части и верхней неактивной части из металла или металлического сплава, защищенной жаропрочной изолирующей оболочкой, о т л и ч а ю ш, и и с я тем, что, с целью повьппения срока службы электрода и облегчения его ремонта., изолирующая оболочка выполнена из фасонных разъемных деталей.

2. Электрод по п. 1, о т .п и ч а юшийся тем„что фасонная деталь выполнена в виде трубы, отрезков труб, сегментов или полуоболочек труб.

3. Электрод по гп. 1 — 2, о т л и ч а ю шийся тем, что электрод снабжен контропорой, на которую с помощью стержней в болтов установлена фасонная деталь.

4. Электрод по пп. 1 — 3, о т л и ч а ю шийся тем, что фасонные детали установлены с возможностью перемещения в направлении продольной оси эгектрода.

5. Электрод по пп.1 — 4, о т л ич а ю шийся тем, что электрод снабжен держателя m, соединенными с токоподводом посредством пазов, и фасонная деталь установлена HB держателе.

6. Электрод по пп.1 — 5, о т л ич а ю шийся тем, что соединение верхней неактивной части и нижней активной части токоподвода выполнено в виде винтового ниппеля.

7. Электрод по пп.1 — 6, о т л ич а ю шийся тем, что нижняя актйвная часть токоподвода выполнена

336 950 из нескольких стержней, пластин илн труб.

8. Электрод по пп.1 — 7, о т л ич а ю шийся тем, что металлический токоподвод выполнен с покрытием из керамики.

9 ° Электрод по пп.1 — 8, о т л ич а ю шийся тем, что фасонные

IO детали выполнены из керамики.

Фиг. 5

1336950

Составитель A.Àðíîëüä

Техред Л.Сердюкова Корректор Б.Бутяга

Редактор С.Пекарь

Заказ 4057/59

Тираж 612 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4