Электролитический способ получения магния

 

ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИЯ из смеси расплавленных хлористых солей на катодах из стали марки Ст. 0 или Ст. 3 при контролируемой и регулируемой температуре поверхности катода, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности электролизера и снижения удельного расхода электроэнергии за счет улучшения структуры катода, температуру поверхности катода поддерживают выше 660^oС, но ниже температуры фазового перехода перлита стали катода в аустенит, равной 727^oС.

Изобретение относится к металлургии легких металлов, в частности к технологии производства магния электролизом расплавленных хлоридов. Первые 2-4 месяца работы бездиафрагменных электролизеров, оборудованных новыми катодами из стали Ст.3, Ст.0, характеризуются выходом магния по току на 10-12% меньше, чем в основной период. Увеличение выхода при эксплуатации связано с постепенным уменьшением содержания углерода и изменением структуры материала катода. С целью увеличения выхода по катоду в пусконаладочный период была расположена загрузка солей алюминия. При электролизе катод покрывается алюминием, что приводит к улучшению смачиваемости катода магнием и увеличению выхода по току. Недостатком этого способа является кратковременность увеличения выхода по току из-за быстрого разрушения образовавшегося слоя алюминия, загрязнение магния алюминием выше требований ГОСТ. Другим способом улучшения смачиваемости катода в пусконаладочный период является известный способ, включающий диффузионное покрытие катода титаном. Недостатком этого способа является ухудшение смачиваемости катодной титановой поверхности вследствие образования карбидов титана. Наиболее близким способом, принятым за прототип, является способ получения магния, заключающийся в проведении электролиза при температуре рабочей поверхности катода 620-660^оС, что приводит к образованию на ней твердого слоя магния, переходящего в жидкое состояние. Пассивационные процессы на таком катоде замедлены, что приводит к увеличению выхода по току. Недостатком данного способа является невозможность процесса электролиза в электролитах с температурой кристаллизации больше 620-660^оС, например калиевых, так как в этом случае на катодной поверхности настывает слой твердого электролита, что приводит к повышению напряжения на электролизере, снижению выхода по току, возможно короткое замыкание катод анод. Цель изобретения повышение производительности магниевого электролизера. Поставленная цель достигается проведением электролиза при температуре поверхности катода выше 660^оC, но ниже температуры фазового перехода перлита в аустенит, равной 727^оС. Как показали исследования, температура катода в пусконаладочный период часто составляет 740-780^оС, что значительно выше температуры электролита, равной 700-720^оС. Перегрев катода относительно температуры электролита связан с образованием в пусковой период на поверхности катода слоя адсорбированных примесей, препятствующего нормальному теплообмену между катодом и электролитом. При температуре выше точки фазового перехода (727^оС) в стали катода происходит изменение структуры, превращение части перлита в аустенит. Появление аустенита приводит к замедлению процесса обезуглероживания, так как коэффициент диффузии углерода в нем на несколько порядков выше, чем в феррите. Замедление процесса обезуглероживания увеличивает сроки пусконаладочного периода с низкими показателями. Электролиз при температуре катодной поверхности ниже 727^оС ведет к наиболее быстрому обезуглероживанию стали катода, способствует улучшению обслуживания его магнием и росту выхода по току. Регулирование температуры катода может быть осуществлено известными способами и устройствами отвода тепла, например охлаждением катодной штанги водой, изготовлением катода с внутренней полостью или применением тепловых труб. П р и м е р. На двух аналогичных по конструкции электролизерах с вводом катода через футеровку вели электролиз хлористого магния в электролите состава: MgCl₂ 10% KCl 45% NaCl 45% Токоподводящая штанга катода одного электролизера охлаждалась змеевиками с водой. В рабочий лист катодов зачеканены термопары. Показатели работы электролизеров приведены в таблице. Для поддержания необходимой температуры с охлаждаемого катода отводилось 1,2-1,6 кВт тепла. Таким образом, осуществление предложенного способа электролиза при температуре катода ниже 727^оС позволило значительно улучшить работу электролизера в пусконаладочный период. Выход по току и производительность электролизера за первые четыре месяца на 3% выше, чем на электролизере с температурой катода выше 727^оС. С учетом срока службы электролизера 2 года, производительность электролизера за кампанию увеличится на 0,5%

Формула изобретения

ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИЯ из смеси расплавленных хлористых солей на катодах из стали марки Ст. 0 или Ст. 3 при контролируемой и регулируемой температуре поверхности катода, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности электролизера и снижения удельного расхода электроэнергии за счет улучшения структуры катода, температуру поверхности катода поддерживают выше 660^oС, но ниже температуры фазового перехода перлита стали катода в аустенит, равной 727^oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000

Извещение опубликовано: 27.12.2000        

---