Катод электролизера для получения магния

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ пп 697668 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 280378 (21) 2595623/22-02 С 25 С //02 С 5 С 3/04 с присоединением заявки Мо Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) КАТОД ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИЯ Изобретение относится к цветнойметаллургии, конкретно, к разработке конструкции катода электролизерадля получения магния,Известны конструкции катодов, которые применяются в магниевых диафрагменнык электролизерах. Катодыизготовляют из литой штанги и сварного рабочего листа с ребрами жесткости, выдвинутыми в сторону анода.Указанные катоды имеют конструктивные особенности, позволяющие улучшить их облуживание магнием и ускорить вывод последнегс из рабочегопространства, Особенностью таких 15катодов является их небольшая ширина, которая не превышает 1200 мм,что позволяет избежать деформациикатодов (1) .Недостатками известных катодовявляются их незначительная механическая прочность и невозможность применения на электролизерах с большойшириной электродов, работающих приповышенной силе тока.Наиболее близким к предлагаемомуявляется катод, разработанный дляэлектролизеров повышенной мощности,содержащий раму из продольных и торцовых пластин, токоподводящие штанги и опорные пластины 2) . Рама катода охватывает аноды по их перимет ру, а токоподвод осуществлен через футеровку продольных стен электролизера. Такие рамные катоды установлены в промышленных бездиафрагменных электролйзерах .Известные катоды обладают рядом существенных недостатков. Они изготавливаются путем сварки продольных и поперечных пластин. При этом пластины подвергаются предварительной механической обработке, что приводит к повышенному расходу металла. Изготовление самих пластин (толщиной до 100 мм и длиной 2500 мм и более) и катодов является весьма трудоемкой операцией. Возрастает стоимость катодов, Кроме того, в процессе эксплуатации катоды подвергаются деформации, что приводит к уменьшению межэлектродного расстояния и даже к замыканию электродов и, как следствие, к снижению выхода по токуДеформация плоскопараллельных пластин катода связана с неравномерным распределением температуры по длине пластины, а также неравномерным распределением тока; у торцовпластины имеют более низкую температуру по сравнению с серединой. Нижниа части катодныхпластин могут быть также менее нагреты по сравнению с верхними благодаря влиянию подины и меньшей плотности тока внизу при верх-,5 нем вводе анодов.Цель изобретения - упрощение изготбвления, уменьшение деформации катодов, увеличение срока службы катодов .и электролизера в целом и повыше ние выхода по току.Эта цель достигается тем, что катод выполнен в виде литой рамы, состоящей по меньшей мере из двух продольных и двух торцоных пластин, токоподводящих штанг и опорных плас тин. Продольные пластины катодов имеют в плане форму двух сегментон, примыкающих один к другому своими хордами. Нижние грани продольных пластин имеют форму дуги, Величина радиуса дуги составляет от 2 до 5 длин пластины. Продольные пластины имеют сквозные нертикальные полости, сечение которых возрастает от торцов к середине пластины, Сквозные 25 полости позволяют уменьшить расход металла прл сохранении механической прочности катода, улучшить циркуляцию электролита и увеличить поверхность контакта расплав-катод, что, 30 приводит к снижению падения напряжения.Продольные пластины не подвергаются деформации благодаря их более устойчивой форме. В результате не нарушает ся режим работы электролизера, не происходит снижения выхода по току, а катоды могут быть повторно использованы при капитальном ремонте электролизера. 40На фиг. 1 показан катод, вид в плане; на фиг. 2 - то же, разрез А-Ь на фиг, 1. Катод выполнен н виде рамы, образованной продольными пластинами 1 и поперечными пластинами 2.На одном из торцов раж имеется,по крайней мере, одна опорная пластина З,на противоположном - по меньшей мере одна токоподводящая штанга 4.Продольные пластины катодов имеют в плане форму двух сегментов, примыкающих один к другому своими хордами. Каждая пластина имеет сквозные вертикальные полости 5, сечение которых возрастает от торцов к середине. Нижние грани продольных пластин имеют форму дуги, причем. величина радиуса дуги принята в пределах от двух до пяти длинпластины (51 ФЮ 2 Ь). Величина ради- Я уса дуги определяется геометрически. ми размерами продольных пластин, ко-, торые н зависимости от мощности элек тролизера составляют; ширина - 1800- 3000 мм и высота - 800-1200 мм. ,65 Катод магниевого электролизераработает следующим образом.Катодные рамы при монтаже устанавливают в рабочее пространство опорными пластинами 3 в специальные ниши,выполненные в футеровке электролизера. Токоподводящая штанга 4,пропускается через футеровку противоположной продольной стенки и к нейодключается алюминиевая токоподводяая шина. В процессе эксплуатации наоверхности катодных пластин выделяется металлический магний, которыйв виде .корольков всплывает на поверхность электролита и удаляется однимиз известных способов, Наличие сквозных вертикальных полостей 5 ускоряетЦиркуляцию электролита, Улучшениюциркуляции электролита и ускорениювыноса металла способствует и выполнение нижних граней продольных плас,тин в форме дуги.Преимущества предложенной конструкции катода состоят н том, что продольные пластины не подвергаются короблению в вертикальной и горизонтальной плоскостях, благодаря чему не подвергаются изменению межэлектродные зазоры, режим работы электролизера не нарушается и выход по току не умень шается, Средний выход по току за кампанию работы электролизера увеличивается на 1-3. Катоды могут повторно использоваться после капитального ремонта электролизера без их демонтажа. Кроме того, предлагаемая конструк ция катода упрощает процесс литья по сравнению с плоскопараллельными электродами, снижается расход металла по сравнению со сварными катодами; за счет увеличения поверхности контакта металла с расплавом снижается падение напряжения на границе катод- электролит.Одновременно сохраняются удельные прочностные свойства, аналогичные сварным плоскопараллельным катодам.Формула изобретения1. Катод электролизера для получения магния, содержащий раму из продольных и торцовых пластин, токоподводящие штанги и опорные пластины, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения изготовления, уменьшения деформации и увеличения срока службы катода, продольные пластины рамы имеют в плане форму сегментов, примыкающих друг к другу своими хорЦЭМИе2. Катод по п, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что нижние гранипродольных пластин имеют форму дуги, радиус которой составляет от 2 до 5 длин пластины.697608 Источники информации,принятые во внимание при экспертизеАвторское сви.пе тельство О" СР9 24 б 071, кл. С 25 С 3/04, 19672, Авторское свидетельство СССР9 407971, кл. С,25 С 3/04, 1971. а Ти уркаСоставитель Г Техред Н. Баб Тираж 720Государственного коелам изобретений иМоска а, Ж 5, Раушс ор Л. еловск4/ 035, %ЮЮ йв жгород, у.п, ц ктная,Пат илиал ПП 3, Катод по пп. 1, 2, о т л и Я В ю Ц и Й с Я темУ что В прололь них пластинах выполнены сквозные вертикальнме полости, сечение которых возрастает от торцов к середине пласткн. Корректор Т. СкворцовПодпис ноеа СССР