Анод электролизера для получения легких металлов

, СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ сте удовоговетных ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ РСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Красноярский ордена Тр Красного Знамени институт ц металлов им. М.И. Калинина(56) 1. Авторское свидетельство СССРН 205301, кл. С 25 С 3/ОЙ, 1967.2. Авторское свидетельство СССРИ 629218, кл. С 25 С 3/08; 1977.3. Авторское свидетельство СССРИ 205304, кл. С 25 С 3/01, 1975. (5 Й)(57) 1. АНОД ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЛЕГКИХ МЕТАЛЛОВ, выполненный в форме клина, скошенного к низу снабженный на рабочих поверхностях ы 1027287 АС 25 С 3/Оч; С 25 С 3/О си мои каналов, открытых в сторо" ну межполюсного зазора, о т.л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности разделения продуктов электролиза, каналы в вертикальном направлении выполнены в форме синусоиды, причем последний верхний изгиб канала в случае нижнего ввода анодов или его верхний изгиб перед выходом из электролита в случае верхнего ввода анодов направлен в сторону сборной ячейки.2. Анод по и. 1, о т л и, ч а ющ и й с я тем, что каналы выполне" ны прямоугольной формы с периодом синусоиды 10"25 см, амплитудой,е составляющей 0,25-0,1 от периода, шириной и глубиной, составляющими соответственно 0,2-0,4 и 0,1-0,3 от периода, а расстояние между каналами составляет О, 1-0,М от периода,Изобретение относится к электролитическому получению металлов израсплавленных сред, в частности приполучении магния или алюминия.Известен анод в Форме клина, ско"шенного книзу, а по его центру проходит вертикальный канал, сообщающийся. с рабочими поверхностями ано"да каналами меньшего сечения 1 11.Недостатками данного анода являют" 10ся сложность изготовления, недостаточно эффективное разделение продук"тов электролиза.Известен электролизер для получения алюминия, в котором анодная поверхность электродов снабжена канав"ками.Известен также электролизер дляполучения алюминия с электродами, вкоторых профрезерованы канавки, увеличивающиеся. по глубине в сторонуканала для разделения электролита ианодных газов 1 2 .Недостатком электролизера являют"ся сложность изготовления и снижение 25механической прочности анода.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату является анод элект"ролизера для получения легких металлов, выполненный в форме клина, ско"шенного к низу, снабженный на рабочих поверхностях системой каналов,открытых в сторону межполюсного зазора 3.Недостатком известного анода является невысокая степень разделенияпродуктов электролиза,Целью изобретения является повышение эффективности разделения продук" 40 тов электролиза.Поставленная цель достигается тем", что в аноде электролизера для получения легких металлов, выполненном в форме клина, скошенного к низу, снаб женном на рабочих поверхностях сис" темой каналов, открытых в сторону межполюсного зазора, каналы в вертикальном направлении выполнены в Форме синусоиды, причем последний верхний изгиб канала в случае нижнего ввода анодов или его верхний изгиб перед выходом иэ электролита в случае верхнего ввода анодов направлен в сторону сборной ячейки. 55Каналы выполнены прямоугольной Формы с периодом синусоиды 10-25 см, амплитудой, составляющейе 0,25"О,1 от периода, шириной и глубиной, составляющими соответственно 0,2-0,4 и0,1"0,3 от периода, а расстояниемежду каналами составляет 0,1-0,4 отпериода.В наклонных каналах прямой формыпроисходит увеличение размеров пузырьков за счет уменьшения подъем"ной силы, но скорость схода пузырьков примерно одинакова, Вследствиеэтого дополнительное увеличение ихза счет соударения друг с другом маловероятно, что подтвержают исследования по динамике газовыделенийдаже на горизонтальных подложках.В каналах же синусоидальной формы .скорость движения пузырьков меняетсяпо высоте, что приводит к резкомуувеличению числа соударений их другс другом и, следовательно, дополнительму увеличению размеров пузырьков,поэтому облегчается создание пленоч-ного режима течения двухфазного потока,При периоде синусоиды меньше .10 см резко возрастает трудность изготовления каналов. Кроме того, скорость всплывания пузырьков в каналах уменьшается настолько, что не происходит их заметной коалесценции, и пузырьковый режим течения газа не переходит в снарядный. Период синусоиды более 25 см нежелателен, так как скорость движения пузырьков достигает такой величины, что возможен их выброс иэ каналов на его перегибах. Амплитуда синусоиды не может быть больше 0,25 от .периода, так как угол перегиба будет больше 900 и пузырьки будут просто выбрасываться из канала, При амплитуде меньше 0,1 от периода синусоида оцень пологая, и эффективность работы канала по коалесценции пузырьков мала. При ширине канала меньше 0,2 от периода создается большое гидравлическое сопротивление движению в них пузырьков, что приво" дит к их выбросу. При ширине канала больше 0,4 от периода эффективность их работы снижается, так как возрас" тает вероятность проскальзывания пузырьков относительно друг друга. Глубина канала более 0,3 от периода нежелательна из-за снижения механи" ческой прочности анода, ее величи" на меньше 0,1 отпериода не позволя" ет вместить весь объем газа в канал, что приводит к выбросу пузырьков1027287 20 25 ВНИИПИ Заказ 4681/32 Тираж 643 Подписное Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 из расплава, Толщина выступов междукан алами мен ьше 0, 1 от периода создает дополнительные трудности в изготовлении каналов из-за малой механической прочности стенок. При их вели- Бчине больше 0,4 от периода эффективность работы каналов резко снижается,так как основной объем газа выделяется на выступах.На Фиг. 1 показан анод, вид сбоку; 10на фиг. 2 - то же, вид на рабочую поверхность анода.Анод 1 имеет в поперечном разрезерабочую часть 2 в Форме трапеции,Неньшее основание трапеции 3 обращено к подине электролизера. На рабочих поверхностях анода выполнены вертикальные синусоидальные каналы 4прямоугольной Формы, открытые в направлении междуполюсного зазора.Анод работает следующим образом.В процессе электролизера пузырьки хлора образуются преимущественнов синусоидальных каналах 4, так,каких площадь занимает большую частьрабочей поверхности. При всплываниипузырьки прижимаются к дну каналовиз-за несовпадения направлений подьемной силы и их движения, что обусловлено скосом рабочих поверхностей зОанода к подине электролизера, Скорость движения пузырьков в каналахзамедляется на изгибах каналов,вследствие чего нижние пузырьки догоняют верхние, сливаются с ними иобразуют сплошную .газовую пленку вканалах, которая при выходе из кана"ла 4 дробится на отдельные пузырьки.За счет образования газовой пленкив каналах уменьшается газонаполнениеэлектролита и толщина газо-жидкост"ного потока, что уменьшает скоростьреакции обратного взаимодействияэлектродных продуктов. Так как последний верхний изгиб каналов направлен в сторону сборной ячейки, то дви"жущийся газовый поток сообщает движение электролита в этом направлении,что ускоряет вынос капелек магния всборную ячейку, уменьшая тем самымего потери. Использование изобретения позво" лит по сравнению с базовым объектом повысить выход по току на 3-4 Ф. При существующем выходе по току удельный расход электроэнергии составляет 13,4 кВт-ч/кг магния. Повышение вы" хода по току вследствие использования изобретения снизит удельный расход электроэнергии на 0,5 кВт-ч/кг магния. Таким образом, ожидаемый экономический эффект только за счет снижения расхода электроэнергии при стоимости 1 кВт-ч = 0,021 руб. составит 0,21500 = 10,5 р/т магния.