Анод электролизера для получения магния

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЮВЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУЬЛИН ОП НАВ ЗОБ Г.чающ между алывыполнены локаГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОЬРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ 1 У СВИ ТЕЛЬСТВ(71) Березниковский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и проектного института титана и Березниковский титаномагниевый комбинат.(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. ц С 25 С 3/04, 7/02(54)(57) 1, АНОД ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИЯ, содержащий блок из графитовых. брусьев с каналами в верхней части и пластины токоподв да, о т л и ч а ю щ и й с я 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 ющ и й с я тем, что ширина каналов составляет 0,15-0,3 толщины блока.Э. Анод по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что расстояние между каналами составляет 2-10 ширины каналов.4. Анод по пп. 1-3, о т л ни йс ятем,что кансмежными брусьями б1 1154Изобретение относится к цве.нойметаллургии, а именно к электролизерам для производства магния израсплавов хпоридов, и может бытьприменено в цехах электролиза, оборудованных электролизерами с верхним вводом анодов.Все известные магниевые электролизеры с верхним вводом анодов имеютодин существенный недостаток: срок 1 Ослужбы анодов меньше срока службыдругих элементов электролизера, Аноды разрушаются в результате окисления графита кислородом воздуха на выходе иэ перекрытия при создающейся 15обычно в этом месте температуре400-450 С. Существует два основныхнаправления решения задачи: охлаждение анодной головки или изоляцияповерхности графита от воздуха. 20Известен анод, в котором токоподводящие шины выполнены в видеотливок с.залитыми в их теле стальными водоохлаждаемыми трубами Я .Известен также анод, в котором 25устройство для охлаждения головоканодов выполнено разборным в видедвух труб, коаксиальных на уровнеперекрытия и с крышками с торцов 2 .30Однако эти технические решенияне используются, так как по существующим нормам применения водыв цехе электролиза магния не допускается.Известно техническое решение, вкотором поперечное сечение анодныхголовок составляет менее 70% от поперечного сечения его рабочей части,что ведет к снижению потока тепла,следовательно, к снижению температуры и повышению срока службыанода 31При этом уменьшается теплосъемв целом с электролизера, а значит 45снижается его производительность,съем магния с 1 м площади пода ицеха, растет себестоимость магния,Кроме того, уменьшение поперечного сечения вызывает рост сопротивления анода, увеличение падениянапряжения в нем и на электролизере, и, следовательно, приводит кросту расхода электроэнергии. 55Наиболее близким к изобретениюпо сущности и достигаемому результату является анод электролизера 379 2для 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 Я .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 инструментами 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 асостоящий из нескольких брусьев, пластин 2 токоподвода10 Составитель В. КалимулинРедактор 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, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 3 1154 шириной Б, каналы 3 шириной Й, С расстояние межлу каналами, В - глубина канала ниже токоподводящей пластины.Анод с каналами работает следующим образом.После сборки анод устанавливается в электролизер, причем расстояние от перекрытия до пластины токо- подвода 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, который засасывается в каналы под пластинами токоподвода и выбрасывается вверх. Поток воздуха охлаждает верх анода и пластины токоподвода, 20Заданные размеры каналов определяются следующими обстоятельствами, Расстояние в от пластины до дна канала должно обеспечивать достаточный поток воздуха для охлажпе- д ния. При В0,1 Ь скорость воздуха низкая и эффективность охлаждения уменьшается, а при В0,3 Б появляется опасность ухудшения стойкости графита в месте выхода ЭО из перекрытия электролизера.Ширина каналов определяется требованиями эффективной теплопередачи: при А ) 0,3 ц сказывается уменьшение поперечного сечения графита, так как растет сопротивление и падает напряжение в аноде, при А0,15 а теплопередача ухудшается из"зв взаимного экрани 379 4рования боковых стенок канала. Расстояние между каналами определяется необходимостью сохранения величины омического сопротивления анода и его механической прочности: (при С2 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, применяемомдля выравнивания граней брусьеви 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 падениенапряжения в предложенном аноде нд0,08-0,10 В меньше, а себестоимостьмагния, полученного в электролизерах с предложенными анодами, снижается на 4-5 руб. на 1 т.Как показывают испытания, температура верха анодов с предложеноными каналами снижается на 20-40 С,а теплосъем со всего электролизераувеличивается на 3-5 Х, что позволяет на 2-ЗХ увеличить производительность электролиэеров,Экономический эффект от внедрения предложенных анодов в объемеотрасли составит 100-300 тыс.рубв год.