Биполярный электролизер для получения легких металлов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Соаоз Советских Социалистических ;,Республик70575 (21) 2138050/22 ем заявки РЙ 3/О 7/О оединени риоритет публиков п Гаарвротаваяыя коеятвтСваата ааяяяетроа ЕСЕряо ааааа яаооротвяяаа открытая но 25.02,78 Баоллетень7 кования описания 02,02,7 УДК бб 9. 721. 372:) Авторы изобретени Гопиенк сников,1) Заявител нинградс инстит ордем. нина электротехническиУльянова(Ленина) 54) БИПОЛЯРНЫЙ ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЛЕГКИХ МЕТАЛЛОВсито в, в ции олуч маги для поэлектр электр е -Изобретение отно я к металлургии цветных металло частности к разработке конструк биполярного электролизера для п ения легких металлов, например ия или алюминия.Известен биполярный электролизерлучения магния из расплавленных олитов, в котором биполярный од имеет анодную часть, выполнен-О ную из углеродистого материала, и катодную-из металла, соединенных между собой металлическим креплением 1.Наиболее близким к предлагаемому является биполярный электролизер для 15 получения легких металлов, например магния или алюминия, .электролизом распЛавленных солей, содержащий фут рованную прямоугольную ванну, с вер кально установленными в ее торцах однополярными анодом и катодом и равномерно размещенными по ее длине вертикальными электродами-биполями.Получаемый на катодной части биполя металл стекает в опрокидывающиеся управ ляемые снаружи лотки, Электролит перетекает иэ одной ячейки в другую зигзагообразно через отверстия в перегородках, расположенные поочередно вверху и внизу 12) . Недостатком известных конструкцийявляется значительные потери тока засчет утечек через боковые стенки электролизера. Кроме того, известные внастоящее время бипслярные электролизеры в соответствии с требованиямитеплового баланса и оптимальными геометрическими размерами работают прикатодных плотностях тока 0,18-0,22 А/см,2Однако при такой плотности тока катодный процесс, ссабеннс при работена недостаточно качественном сырье,не всегда может быть стабильным, чтоприводит к снижению выхода по току.Промышленная практика эксплуатациимагниевых электролизеров показывает,что катодная плотность тока должнабыть не ниже 0,25-0,28 А/смт,Целью изобретения является стабилизация катсднсгс процесса и снижениепотерь постоянного тока с утечкамипо футеровке, а значит и повышение выхода по току за счет увеличения катодной плотности тока.Для этого в предлагаемом электролизере поверхность катодных частей биполей выполнена в 1,5-2 раза меньшеповерхности анодных частей биполей,Уменьшение поверхности катодных частей может быть достигнуто либо за: счет того, что часть поверхности катодных частей биполей изолирована огнеупорным кирпичом, либо эа счет то го, что поверхности, катодных частей биполей выполнены со скосами по направлению к их анодным частям.Выполнение анодной и катодной поверхностей биполей разновеликими спо.собствует концентрированию силовых линий постоянного тока внутри межэлектродного пространства и приводит к повышению катодной плотности тока по сравнению с анодной.На фиг,1 и 2 схематично изображены электролизеры с.различным конст-. РуктивныМ выполнением биполей. )8В футерованной. ванне 1 электролизера размещены однополярный анод 2 и биполярные электроды 3 (см.фиг.1).Биполярные электроды выполнены с разновеликой площадью катодной 4 и анод ной 5 поверхностей . Это достигается изоляцией части катодной поверхности 4 биполя огнеупорным материалом б.На фиг.2 изображЕны биполи, у которых рабочая (эффективная). поверхность 25 4 катодной части меньше анодной 5 за счет выполнения скосов на катодной поверхности. При этом скошенные участки биполей могут быть также изолированы огнеупором. 30Изобретение может быть реализовано и для конструкций составных биполей, катодная часть которых выполнена из стали или металлизована и т.д.Электролизер работает следующим образом.При включении постоянного тока на аноде 2 и анодных поверхностях 5 биполей выделяется хлор а на катодных .поверхностях 4 биполей выделяется лег 40 кий металл, например магний, алюминий, который выйосится из межэлектродного пространства .циркулирующими потоками электролита в сборную ячейку элект" ролиэера (не показана) или в специальный сборник при соединении биполярных электролизеров.в единую гидродинамическую систему. Благодаря разновеликим площадям катодной и анодной поверхностей биполей силовые. линии электрического поля постоянного тока (показаны пунктирными линиями) концентрируются,между биполями, что соответственно снижает утечки тока и его потери, а следовательно, способствует повышению выхода, по току и увеличению срока службы футеровки.Повышение катодной плотности тока способствует. лучшему облуживанию катодной поверхности жидким металлом, стабилизирует катодный процесс, что приводит к повышению выхода по току.Таким образом, основные преимущества предлагаемого электролизера по сравнению с известными биполярными электролизерами с одинаковыми площадями катодных и анодных поверхностей, биполей заключаются в повышении эффективности работы биполей: снижение потерь постоянного тока, повышение катодного выхода по току на 3-5, увеличение стойкости футеровки и срока службы электролизера. Формула изобретения1. Биполярный электролизер для получения легких металлов, например магния или алюминия, электролизом расплавленных. солей,. содержащий футерованную прямоугольную ванну с вертикально установленныМи в ее торцах однополярными анодом икатодом и равномерно размещенными по ее длине вертикальными электродами-биполями, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью. стабилизации катодного процесса и сни жения потерь постоянного тока с утечками по футеровке, поверхность катодных частей биполей выполнена в 1,5-, 2 раза меньше поверхности анодпых частей биполей.2, Электролизер по п,1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что часть поверхности катодных частей биполей изолирована огнеупорным кирпичом.3. Электролизер по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что поверхности катодных частей биполей выполнены со скосами по направлению к их анодным частям.Источники информации, принятыЕ, вС внимание при экспертизе:1. Авторское свидетельство СССР Р 392142,кл. С 22 с(, 3/02., 23.03.70.2. Патент СшА 93730859 кл.204-67, 01,05.73594213 Составитель Г.ТитоваТехред З.фанта Коррект Редактор ев сноетров ССС ака илиал ППП фПатент, г. Ужгород, Ул. Проектная, 4 793/32 Тираж 7 ЦНИИПИ Государственного коми по делам изобрет 113035, Москва, Ж, Раушсктета ений ая н Под ета Мин ткрытий д. 4/5