Электролизер для получения кальция

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(Я)м, кл,з С 25 С 3/02 Государственный комитет СССР оо дедам изобретений и открытий(54) ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КАЛЬЦИЯ Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для получения кальция.Известен электролизер для получения кальция способом катода касанияии 5 состоящий из ванны-анода, штанги-катода, подвижной траверсы и подъемного устройства 1.указанный электролизер имеет ряд существенных недостатков: низкую производительность и низкий выход металла по току. Небольшой выход готового продукта обусловливается также значительными затратами времени на обслуживание и ремонт электролизера. Все это, в конечном итоге, приводит к высокой себестоимости получаемого металла. известен также электролизер для по 2 Олучения кальция с "жидким .катодом",который состоит из футерованного корпуса, ванны-катода, укрытия, анодного устройства и газоходов. Анодноеустройство состоит из неподвижной ра мы, подъемного механизма и траверсы с, закрепленными на нем графитовыми бло.ками-анодами в анододержателях 21.Электролизер работает следукщим образом. 30 На дно ванны заливают расплавленный металл, образующий жидкий катод,затем заливают расплав соли кальция,образующий электролит. Кальций по мере течения электрохимнческого процесса из электролита переходит в сплав,постепенно насыщая его. При этом уровень сплава поднимается, а следовательно, меняется межполюсное расстояние (между катодом и анодом), чтонежелательно. Для сохранения заданного межполюсного расстояния анодныйблок при помощи механизма подъема перемещают вверх.Периодически сплав, насыщенный каль. цием, откачивают в вакуум-ковш и от" правляют на дистилляцию (для отгонки металлического кальция), После днстиЛ- ляции сплав (обедненный по кальцию) повторно возвращают в электролизер. В электролизер периодически добавляют шихту в виде сыпучего продукта.Электролизер указанного типа также имеет ряд существенных недостатков. Стенки ванны во время эксплуатации прогибаются внутрь, испытывают большие напряжения растяжения и сравнительно быстро разрушаются. Этому способствует интенсивная коррозия стенок ванны наЦелью изобретения является увеличение выхода готового продукта путем увеличения межремонтной кампании электролизера.Цель достигается тем,что в электро50 мизере для получения кальция стенки ванны-катода в горизонтальном сечении выполнены в форме дуги, а верх няя часть ванны снабжена рубашкой охлаждения.55Подъемный механизм расположен посредине неподвижной рамы, а аноды выполнены съемными, причем замену их можно производить во время работы электролизера. Кроме того, газоходы Я расположены в верхней части укрытия.На фиг. 1 изображен предлагаемый электролизер для получения кальция, разрез; на фиг. 2 - то же,сечение А-А на фиг. 1. 65 ранице раздела фаз:жидкий электролитгазовая среда, содержащая хлор. Кроме того, аноды электролизера выполнены в виде графитовых блоков, жестко закрепленных в анододержателе, Приныходе из строя одного из блоковп роцессе эксплуатации блоки изнашивваются неравномерно, могут быть также механические повреждения при обслуживании электролизера) требуется остановка на длительное время для ремонта электролизера с подъемом подвижной траверсы.К числу недостатков указанногоэлектролизера относится также размещение винтовых подъемников по торцам траверсы и размещение привода 15подъемного механизма на одном из торцов. В этом случае для передачи движения на противоположный от приводавинтовой подъемник требуется вал,проходящий по всей длине электролизера. Длина электролизера может бытьдо 4-5 м. Это усложняет конструкциюмеханизма подъема, делает ее менеенадежной в эксплуатации (возможно заклинивание подшипников вала, так какони эксплуатируются в условиях повы-.шенных температур, а атмосфера в месте расположения подшипников содержитхлор). Расположение вала в зоне обслуживания электролизера для безопасных условий эксплуатации требует 30установки защитных ограждений.Одним из основных недостатковэлектролизера является размещениегазоходов в нижней части укрытия.При загрузке ванны порошкообразной 35шихтой отходящие анодные газы захватывают пыль и уносят ее.в газоходы,так как последние располагаютсяблизко к "зерхалу" расплава, в непосредственной близости от зонызагрузки. Вследствие этого Электро 40лизер требует периодической остановки для очистки газоходов,Все перечисленные недостатки снижают выход готового продукта из электролизера.45 Электролизер для получения кальция представляет собой чугунную ванну-катод ". Для предотвращения разрушения от прогиба стенки ванны в горизонтальном сечении выполнены в ней чформе дуги выпуклостью наружу. Вверхне части ванны 1 имеется охлаждающее устройство 2 для охлаждения верхней части стенок ванны.В дне ванны 1 вдоль ее торцовых стенок выполнены канавки 3 для сбора и удаления шлама из электролизера. В дно ванны с наружной стороны вплавлены токоподводящие стальные штанги 4. Ванна снаружи имеет теплоиэоляцию 5, заключенную в металлический корпус б.Над ванной устанавливается неподвижная рама 7 с укрытием 8 и газоходами 9. Анодом 10 служат графитовые блоки с вплавленными в них анододержателями 11, закрепленными на траверсе 12. Подъемный механизм 13 установлен посредине неподвижной рамы 7.Электролизер работает следующим образом.После монтажа электролизер прогревают до рабочей температуры 500- 600 цС и сушат в течение 24-30 ч. Затем в ванну 1 заливают расплавленную медь, электролит, например СаС 6 и включают электрический ток. Для предохранения верхней части ванны 1 от коррозии ее охлаждают с помощью воздуха, пропускаемого через охлаждающее устройство 2, в результате чего на внутренней стороне стенок ванны 1 наращивается гараниссажный слой (слой соли электролита).В процессе электролиза на "жидком катоде" выделяется кальций, а на аноде 10 - анодный газ. По мере увеличения концентрации кальция в расплаве последний увеличивается в объеме и его уровень н .ванне поднимается. С помощью подъемного механизма 13 поднимаются аноды 10, сохраняя постоянным межполюсное расстоя ние - зазор между нижними торцами анодов 10 и медно-кальциевым расплавом ("жидким катодом"), По мере увеличения уровня жидкого катода готовый продукт (медно-кальциевый сплав)откачивают со дна электролизера вакуумным ковшом, после чего в электролизер периодически добавляют шихту в виде сыпучего материала.Для замены вышедшего из строя анода 10 открывают укрытие 8, отсоединяют анододержатель 11 с анодом 10 от траверсы 12 и удаляют его из ванны 1. Установку нового анода 10 производят в обратной последовательности. Применение нанны-катода, стенки которой выполнены в виде дуг выпуклостью наружу, вместо ранее применяемых ванн с плоскими стенками, обеспечивает большие жесткость и устойчивость про 771192тив механического разрушения, что увеличивает межремонтный срок и, в конечном итоге, приводит к увеличению выхода готового продукта.Выполнение охлаждающего устройства в верхней части ванны позволяет получить гараниссажный слой на поверхности стенок на границе раздела фаз и выше "зеркала" расплава, что значительно снижает коррозионное разрушение стенок ванны. Снижение коррозионного разрушения стенок ванны по вышает межремонтный срок эксплуатации и тем самым увеличивает выход готового продукта.Размещение привода механизма подьема посредине неподвижной рамы упро щает конструкцию и повышает надежность и безопасность эксплуатации, так как ликвидирует необходимость использования длинных валов. Усовершенствование анодного устройства, зо позволяет производить.замену графитовых блоков-анодов без подъема траверсы при работе электролизера, исключает вынужденную остановку электролизера, что, в конечном счете, увеличивает выход второго продукта и снижает эксплуатациойные расходы.Размещение газоходов для отвода анодных газов в верхней части укрытия практически исключайт захват пылевидных частиц шихты и унос их ЗО в газоходы. Сокращение вынужденных остановок электролизера для очистки газоходов также позволяет увеличить межремонтный срок, что приводит к увеличению выхода готового продуктаи уменьшению эксплуатационных расходов. формула изобретения1Электролизер для получения кальция, включающий в себя Футерованныйкорпус, ванну-катод, укрытие, газоходы и анодное устройство, содержащеенеподвижную раму, подъемный механизми траверсу с закрепленными в нем.анододержателями и анодами, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюувеличения выхода готового продуктапутем увеличения межремонтной компа-нии электролизера, стенки ванны вгоризонтальном сечении выполнены вформе дуг, а верхняя часть ванны снабжена охлаждающим устройством.2. Электролиэер по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что подъемныймеханизм расположен посредине неподвижной рамы, а аноды выполнены съемными.3. Электролизер по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что газоходы расположены в верхней частиукрытия.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Доронин М.А. Кальций. М., "Металлургия", 1962, с. 81-84,2. Родякин В.В. Кальций и его соединения и сплавы. М., "Металлургия",1976, с. 92.771192 Составителв Г.ТитовТехред И, Бабурка Корректор И. Коста дактор Н. Корченко Закаэ 6628/3 Гираж 698НИИПИ Государственного комитета СССпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб писк 4/5 илиал ППП фПатентф г. Ужгород, ул. Проектная, 4