Способ выведения газов из-под горизонтально расположенного анода электролизера

(23) 11 риоритет -есударстеенный квинтет СССР на делан нзобретеннй н открытей(72) Авторы изобретения И. Бегунов, А, Б. Баженов, Б. И. Аюшин, А, И. Савинов, И. К. Скобеев, С. Д. Цымболов лаков,М. 11 ыплаков кутский политехнический институт и Исесоюзного научно-исследовательскогнститута алюминиевой, магниевой и эле утский филиал проектногоодной п омыш(71) Заявите ст 4) СПОСОБ ВЫВЕДЕНИЯ ГАЗОВ ИЗ- ПОД ГОРИЗОНТАЛЬНО РАСПОЛОЖЕННОГО АНОДА ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА е в систему газоулавливания и очисДля анод ез ечение каналам увеличивается рас но ассь кисления неполяри н ного углеродНаконец, дляс вер.хним т отоком ан дных газов,шихся анодов тановка бол с амооб жиг коподводом руб практич шого числ ки невозможн ным по конст5 жениям, так как занята штыряанодной ромы шадь э метал ноднойтро а стр ям убашки.зобретения являет ности удаления га ко- экономических елью я повышение эффектив шения техни и оказате цесса Этоя тем, что в каналахют давлений газовой ти периодически соз Изобретение относится к электрометаллургии и прикладной электрохимии иможет быть использовано при электролизе расплавленных солей с горизонтальнорасположенными электродами, применяемом для получения алюминия, а такжетролизе водных растворов хлористогонатрия с ртутным катодом,Известно техническое решение, направленное на увеличение скорости удалениягаза путем эвакуации его через отверстияв аноде Ц .Недостатком этого способа являетсясложность технического исполнения, повышенный расход анодной массы за счетокисления.Наиболее близким к изобретению потехнической сущности и достигаемомурезультату является способ выведениягаза из-под подошвы самообжигающегоанода алюминиевого электролизера. Способ предусматривает подачу газа в каналы, образованные запеченными в анодметаллическими трубами или листами,тки 12 Я.эффективного выведения газовжен иметь большое число каналов.ьтате этого снижается рабочееэлектрода и повышается его омиеское сопротивление, Кроме того,далении основного количества газа20 45 50 55 Р = Р л. Р =1,01 (О +0,15 2400 Ц,В 1= 1 041 10 Н /м Может быть принято 1,04 10 н/мф с колебаниями давления от атмосферного (1,01 10 н/мф) до этой величины.В предложенном способе основная часть газа удаляется естественным путем при скольжении пузырей газа вдоль горизонтальной рабочей поверхности электрода. Скорость движения пузырей 3 72300 фазы равное атмосферному, затем увеличивают его до 1,04 10 - 1,041 10 и/м и вновь снижают до атмосферного.Когда в каналах устанавливают давление, равное атмосферному, нижняя часть каналов заполняется электролитом. Далее повышают давление в каналах, уровень электролита в Них уменьшается и электролит истекает из каналов под рабочую поверхность анода, При этом струйное 1 О течение электролита в прианодном слое обеспечивает удаление газовыхпузырьков в горизонтальном направлении, по касательной к рабочей поверхности анода, Очевидно, что давление (Р) целесообразно повышать только до величины равной сумме атмосферного (Рс,) и избыточного гидростатического (Р) на отметке рабочей поверхности анода, так как при Р(Р, + Р) из каналов будет истекать газовая фаза с барботажем ее через электролит.Поэтому при РРо + Рдавление в каналах вновь снижают до атмосферного. Уровень электролита в каналах при этом25 повышается, а скорость удаления газовых пузырей вновь увеличивается за счет струйного течения жидкости в каналы.Величина давления Р определяется избьггочным гидростатическим на отметЗо ке кромки анода (Р,) и может бьггь найдена следуюшим образом.Известно, что Рг = д 0 Но, где Д плотность электролита; д - ускорение силы тяжести; Но - глубина погруже 35 ния анода в электролит, При данной Нс, величина Р определяется плотностью электролита, большей у расплавов, чем у растворов, В свою очередь при электро 40 лизе расплавов с горизонтальными электродами используются системы Май-КС 9 и Мо 4 РЕ -И,ОЗ . Плотность первой из ни.х составляет 1570 кг/м 5, а второй 2100 кг/м. Тогда максимальная величина Р определится, условиями электрс лиза криолитв- гли ноземных расплавов и составит 3 4увеличивается за счет струйного течения электролита в прианодном слое обусловленного изменениями давления и уровня электролита в каналах, Некоторая, значительно меньшая, часть газа выводится через каналы в вертикальном направлении во время сообшения их с атмосферой.Поскольку основная часть газа выводится естественным путем, а не через каналы повышается скорость выведения газа, каналы со временем не увеличиваются в диаметре, так как поток газа в них практически отсутствует и не взаимодействует со стенками. Предложенный способ легче реализовать в промышленности, так как для него требуется меньшее число труб- каналов.П р и м е р. Вел т электролиз в системе Нр Сд/Сс 1 СР (Н 0)СР С с плошадью сечения анода 120 х 12 мм при глубине погружения анода в электролит 100 мм, обшей высоте анода 180 мм, межполюсном расстоянии 20 мм, ацодной плотности тока 0,12 Аlсм, температуре 30 С, концентрации СдСР 2,2 г-экв/л и рН 1. По оси симметрии анода выполняют вертикальный канал прямоугольного сечения плошадью 10 х 12 мм. Канал в начальномсостоянии заполнен электролитом в нижней части (ца высоту 10 см) и газом в верхней части. Избыточное гидростатическое давление электролита или включений газа на отметке рабочей поверхности анода составляет 1,16 10 ц/м. Рабочее давление в канале повышают от атмосферного (1,01 10 н/м ) до 1,021 10 н/м и вновь уменьшают от этого давления до атмосферного, Частоту колебаний давления и уровня электролита в каналах задают от 5 10 до О,ЗЗГц. На чертеже дан график зависимости действующих значений относительного сопротивления (кривая 1) и напряжения на ячейке (кривая 2) от частоты колебаний давления газа и уровня электролита в канале. Как видно, данный способ позволяет эффективно уменьшить омические потери напряжения на газовых включениях, что обьясняется увеличением скорости удаления их из-под анода. Параметры пульсаций давления газа и уровня электролита в каналах могут бьггь приняты по опьгтным данным в пределах от 5 10 до 510 Гц. Действительно, час-лтота пульсаций 1= 5 10 Гц не сказывается на скорости выведения газа (отно. сительном сопротивлении и напряжении5 723003 ця элс ктролизере). С другой стороны, частота свыше 0,5 Гц (0,33 цо условиям опытов) тякже це цел".сообразна, так как увеличение ее це сопровождается дальнейшим уменьшением электрического сопротивления.Из графика следует, что напряжение на электролизере при использовании данного способа снижается на-г 0,5 В. Применительно к электрометаллургии и к действующим электролизерам это отвечает экономии электроэнергии на 2000 кВт; ч/т. Кроме того, ожидается увеличение выхода металла по току и снижение расхода анодчой массы. 175 ХО 26,б Л 33Ю, Гй2 6,7 Составитель Н. КоробоваРедактор Т. Смирнова Техред Н. Ковалева Корректор Я. Веселовская Заказ 322/17 Тираж 698 ПодписноеЦНИИ ПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 формула изобретени 1. Способ выведения газов из-подгоризонтально расположенного анодаэлектролизера для получения металлов и сплавов посредством отводя ацодных газов через выполненные в аноде каналы, о т л и ч а ю ш и й с я тем, что, с целью повышения эффективности удаления газа и улучшения технико-экономических показателей процесса, в каналах гериодически создают давление газовой фазы равное атмосферному, затем увеличивают его до 1,04 10 - 1,04110 н/м 1 п и вновь снижают его до атмосферного.2. Способ по п. 1, о т л и ч а юш и й с я тем, что частоту пульсаций давления газа и уровня электролита в каналах поддерживают в пределах от 510 до 510 Гц. Источники информации,я принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США2917441. кл, 204-67, 1955. 2. Авторское свидетельство СССР31 3897 кл С 25 С 3/06 1 969