[go: up one dir, main page]

RU2245944C1 - Electrolyzer for producing magnesium - Google Patents

Electrolyzer for producing magnesium Download PDF

Info

Publication number
RU2245944C1
RU2245944C1 RU2003128050/02A RU2003128050A RU2245944C1 RU 2245944 C1 RU2245944 C1 RU 2245944C1 RU 2003128050/02 A RU2003128050/02 A RU 2003128050/02A RU 2003128050 A RU2003128050 A RU 2003128050A RU 2245944 C1 RU2245944 C1 RU 2245944C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrolyzer
cell
magnesium
tank
chlorine
Prior art date
Application number
RU2003128050/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.Д. Язев (RU)
В.Д. Язев
Original Assignee
Открытое Акционерное Общество "Российский научно-исследовательский и проектный институт титана и магния" (ОАО "РИТМ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое Акционерное Общество "Российский научно-исследовательский и проектный институт титана и магния" (ОАО "РИТМ") filed Critical Открытое Акционерное Общество "Российский научно-исследовательский и проектный институт титана и магния" (ОАО "РИТМ")
Priority to RU2003128050/02A priority Critical patent/RU2245944C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2245944C1 publication Critical patent/RU2245944C1/en

Links

Landscapes

  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: light-metal metallurgy, possibly production of magnesium by electrolysis of melt salts.
SUBSTANCE: electrolyzer includes casing, lining, anodes, cathodes, roofs, built-up cell and it is provided with metering tank for continuously feeding raw material. Said tank is mounted in roof of built-up cell and it has branch pipes for charging and discharging raw material arranged in opposite ends of vessel.
EFFECT: enhanced efficiency, reduced outburst of chlorine to maintenance zone, lowered quantity of slime in electrolyzer, increased time period of operation at minimum suction of sanitary-technological gases from built-up cell.
1 dwg

Description

Изобретение относится к металлургии легких металлов и может быть использовано для получения магния электролизом расплавленных хлоридов.The invention relates to the metallurgy of light metals and can be used to produce magnesium by electrolysis of molten chlorides.

Известен электролизер, включающий кожух, футеровку, электролитическое отделение с катодами и анодами, а также разделительную диафрагму (X.Л.Стрелец. Электролитическое получение магния. - М.; Металлургия, 1972, с.266).Known electrolyzer, including a casing, lining, an electrolytic compartment with cathodes and anodes, as well as a separation diaphragm (X.L. Strelets. Electrolytic production of magnesium. - M .; Metallurgy, 1972, p.266).

Недостаткам этого типа электролизера являются: низкая производительность, большие затраты по удалению шлама с подины рабочего отделения и выбросы хлора в зону обслуживания, которые колеблются в пределах 15-200 кг/т магния, в зависимости от состояния разделительной перегородки по мере увеличения срока службы электролизера.The disadvantages of this type of electrolyzer are: low productivity, high costs for removing sludge from the bottom of the working compartment and chlorine emissions in the service area, which range from 15-200 kg / t of magnesium, depending on the condition of the dividing wall as the service life of the cell increases.

Известен бездиафрагменный электролизер, включающий кожух, футеровку, катоды, аноды, разделительные перегородки и сборные ячейки, расположенные параллельно основным рабочим поверхностям электродов (а.с. СССР №558973, опубл. в БИ №19, 1977 г.).Known diaphragmless electrolyzer, including a casing, lining, cathodes, anodes, dividing walls and prefabricated cells located parallel to the main working surfaces of the electrodes (AS USSR No. 558973, published in BI No. 19, 1977).

Существенным недостатком данной конструкции электролизера является сложность удаления шлама из электролитических отделений при обрушении анодов на подину и значительное разрушение циркуляционных каналов в перегородках во время основных заливок сырья, сопровождающихся интенсивным кипением электролита.A significant drawback of this design of the electrolyzer is the difficulty of removing sludge from the electrolytic compartments during the collapse of the anodes on the hearth and a significant destruction of the circulation channels in the partitions during the main fillings of raw materials, accompanied by intense boiling of the electrolyte.

Из известных аналогов наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности признаков является электролизер для получения магния - прототип (О.А.Лебедев. Производство магния электролизом. - М.: Металлургия, 1988, с.196-199).Of the known analogues, the closest to the claimed technical solution in terms of features is an electrolyzer for producing magnesium - a prototype (OA Lebedev. Production of magnesium by electrolysis. - M .: Metallurgy, 1988, p.196-199).

Электролизер включает кожух, футеровку, рабочие отделения с электродами, сборную ячейку со съемной крышкой, разделительными перегородками с циркуляционными каналами и патрубками для отсоса хлора и санитарно-технических газов.The electrolyzer includes a casing, lining, working compartments with electrodes, a collection cell with a removable cover, dividing walls with circulation channels and pipes for the extraction of chlorine and sanitary gases.

Электролизер работает следующим образом. Расплавленные хлористые соли периодически заливают в сборную ячейку, предварительно удалив из нее магний-сырец и отработанный электролит. Выделяющийся на электродах магний и хлор всплывают на поверхность электролита. Хлор по системе трубопроводов удаляется на дальнейшую переработку, магний потоком электролита выносится в сборную ячейку, где идет его накопление, а электролит циркулирует между рабочими отделениями и сборной ячейкой.The cell operates as follows. The molten chloride salts are periodically poured into the collection cell, having previously removed raw magnesium and spent electrolyte from it. Magnesium and chlorine released on the electrodes float to the surface of the electrolyte. Chlorine is removed through a piping system for further processing, magnesium is transferred to the collection cell by the electrolyte flow, where it is accumulated, and the electrolyte is circulated between the working compartments and the collection cell.

Частично с циркулирующим электролитом в сборную ячейку через циркуляционные окна попадает хлор, что приводит к снижению выхода хлора, ухудшению условий труда при выполнении операций при обслуживании электролизера и повышению затрат производства на организацию обезвреживания санитарно-технических газов от хлора и хлористого водорода.Partly with the circulating electrolyte, chlorine enters the collection cell through the circulation windows, which leads to a decrease in the chlorine yield, worsening working conditions when performing operations during the maintenance of the electrolyzer, and an increase in production costs for organizing the disposal of sanitary gases from chlorine and hydrogen chloride.

Существенным недостатком электролизера является необходимость частого удаления шлама из межэлектродных расстояний вручную специальным инструментом. Эта операция не позволяет увеличивать рабочую ширину электродов, что ограничивает условия по увеличению производительности электролизера.A significant drawback of the electrolyzer is the need for frequent removal of sludge from interelectrode distances manually with a special tool. This operation does not allow to increase the working width of the electrodes, which limits the conditions for increasing the productivity of the cell.

Заявляемое техническое решение направлено на решение задачи, заключающейся в создании условий для уменьшения образования шлама в электролизере, что снизит трудозатраты на его удаление и позволит увеличить производительность электролизера за счет подачи сырья из емкости-дозатора. Дозированная подача расплава во времени позволит работать электролизеру без периодов интенсивного кипения электролита, что приведет к повышению его производительности, снижению выбросов хлора в зону обслуживания и увеличению времени работы с минимальным отсосом санитарно-технических газов из сборной ячейки.The claimed technical solution is aimed at solving the problem of creating conditions to reduce the formation of sludge in the cell, which will reduce the labor costs for its removal and will increase the productivity of the cell by supplying raw materials from the metering tank. The dosed supply of the melt in time will allow the electrolyzer to operate without periods of intense boiling of the electrolyte, which will increase its productivity, reduce chlorine emissions in the service area and increase the operating time with minimal suction of sanitary gases from the collection cell.

Поставленная задача решается так, что в электролизере для получения магния, включающем кожух, футеровку, аноды, катоды, анодные перекрытия и сборную ячейку, новым является то, что он снабжен емкостью-дозатором непрерывной подачи сырья, установленной в перекрытии сборной ячейки, с патрубками загрузки и выгрузки сырья, расположенными в противоположных торцах емкости.The problem is solved in such a way that in the electrolyzer for producing magnesium, which includes a casing, lining, anodes, cathodes, anode overlays and a collection cell, it is new that it is equipped with a dosing tank for continuous supply of raw materials installed in the overlap of the collection cell, with loading pipes and unloading of raw materials located at opposite ends of the tank.

Предлагаемая конструкция электролизера позволит:The proposed design of the electrolyzer will allow:

- интенсифицировать электролизеры примерно на 10% за счет повышения плотности тока;- intensify electrolyzers by about 10% by increasing current density;

- увеличить срок службы электролизеров за счет меньшей сработки анодов, работая на более качественном сырье по окиси магния;- to increase the service life of electrolyzers due to the lower operating anodes, working on higher quality raw materials for magnesium oxide;

- снизить потери хлора с газами СТО за счет снижения объемов отсасываемых газов на газоочистку при работе в герметичном режиме;- reduce the loss of chlorine with the gases of service stations by reducing the amount of suction gases for gas purification during operation in a sealed mode;

- снизить затраты рабочей силы на удаление шлама из электролизеров за счет увеличения времени периодов подгребания и извлечения шлама вручную при резком снижении поступления оксида магния с сырьем;- reduce labor costs for the removal of sludge from electrolyzers by increasing the time periods of picking up and removing sludge manually with a sharp decrease in the supply of magnesium oxide with raw materials;

- снизить удельный расход графита на 10% за счет работы с оптимальным уровнем электролита над катодами в режиме непрерывной загрузки расплава хлормагниевых солей;- reduce the specific consumption of graphite by 10% due to the work with the optimal level of electrolyte above the cathodes in the mode of continuous loading of the molten chloromagnesium salts;

- снизить тепловыделения от перекрытия сборной ячейки путем утепления перекрытия расходной емкости теплоизоляционным материалом.- reduce heat dissipation from the overlap of the collection cell by insulating the overlap of the supply tank with insulating material.

На чертеже показан поперечный разрез и план электролизера для получения магния. Электролизер состоит из стального кожуха 1, зафутерованного огнеупорным материалом 2, анодами 3, катодами 5, анодными перекрытиями 6. Сборная ячейка 7 укрыта съемным перекрытием 8, а емкость 4 установлена в перекрытии 8 сборной ячейки 7. Емкость 4 составляет одно целое с перекрытием 8 сборной ячейки 7, а патрубки загрузки сырья 10 и его выгрузки 11 расположены в противоположных торцах емкости 4. В торцах сборной ячейки 7 на перекрытии 8 расположены съемные крышки 9 для выполнения технологических операций по обслуживанию электролизера.The drawing shows a cross section and a plan of an electrolyzer for producing magnesium. The cell consists of a steel casing 1, lined with refractory material 2, anodes 3, cathodes 5, anode ceilings 6. The collection cell 7 is covered by a removable overlap 8, and the capacity 4 is installed in the overlap 8 of the collection cell 7. The capacity 4 is integral with the overlap 8 of the assembly cell 7, and the nozzles for loading raw materials 10 and its unloading 11 are located at opposite ends of the tank 4. At the ends of the collection cell 7 on the ceiling 8 are removable covers 9 for performing technological operations for servicing the cell.

Электролизер работает следующим образом. При прохождении через электроды и электролит постоянного тока на анодах 3 выделяется газообразный хлор, на катодах 5 - жидкий магний. Газонаполненный слой электролита вместе с каплями магния поднимается в межэлектродном пространстве, сепарируется от хлора и движется в сторону сборной ячейки 7, где жидкие капли магния сливаются в компактную массу и с помощью вакуумного ковша периодически удаляется через открытые крышки 9 перекрытия 8.The cell operates as follows. When passing through electrodes and a direct current electrolyte, chlorine gas is released at the anodes 3, and liquid magnesium is released at the cathodes 5. The gas-filled electrolyte layer together with magnesium droplets rises in the interelectrode space, is separated from chlorine and moves towards the collecting cell 7, where liquid magnesium droplets merge into a compact mass and are periodically removed through a vacuum ladle through open covers 9 of the ceiling 8.

Расходная емкость 4 установлена в перекрытии 8 сборной ячейки 7, из которой электролизер непрерывно питается безводным карналлитом. По мере опорожнения емкости 4 через сливное устройство 11 в загрузочный патрубок 10 заливается очередная порция расплава до максимального заполнения объема емкости 4. В период заполнения емкости 4 расплавом сливное устройство 11 прекращает подачу сырья в сборную ячейку 7, чтобы взмученный расплавом осадок окиси магния в емкости 4 не попадал в объем рабочего электролита электролизера. Размещение патрубка сырья 10 и патрубка выгрузки 11 в противоположных торцах емкости 4 позволяет в процессе эксплуатации контролировать и регулировать процесс залива расплава солей открыв крышку 9. Кроме того, такое размещение патрубков обеспечивает максимальную зону распределения осадка оксидов на днище расходной емкости 4 из безводного карналлита.The supply tank 4 is installed in the overlap 8 of the collection cell 7, from which the electrolyzer is continuously fed with anhydrous carnallite. As the tank 4 is emptied through the drain device 11, the next portion of the melt is poured into the loading nozzle 10 until the tank 4 is completely filled. During the filling of the tank 4 with the melt, the drain device 11 stops the supply of raw materials to the collection cell 7 so that the magnesium oxide precipitated in the melt is stirred in the tank 4 did not fall into the volume of the working electrolyte of the electrolyzer. The placement of the raw material pipe 10 and the discharge pipe 11 at the opposite ends of the tank 4 allows you to control and regulate the process of pouring molten salts by opening the cover 9. In addition, this placement of the pipes provides the maximum zone of distribution of oxide sediment on the bottom of the supply tank 4 from anhydrous carnallite.

При расплавленном питании электролизера через емкость-дозатор непрерывной подачи сырья поступление вредных примесей (MgO, MgOHCl, SО 2- 4 ), изменяет соотношение их содержания в рабочем электролите к содержанию примесей в порции расплава, поступающей в единицу времени. При существующей технологии питания расплавом разовая максимальная загрузка сырья составляет величину около 13900 г/сек. Скорость загрузки расплава в предлагаемом электролизере колеблется в пределах от 50 до 100 г/сек. Эта скорость подачи сырья позволяет резко изменить соотношение поступления примесей во времени к общему объему электролита и позволяет работать электролизеру без периодов кипения электролита во время основных заливок сырья. Как правило кипение электролита достигает 60 минут на каждый электролизер в сутки. Кроме этого, непрерывное питание электролизера сырьем позволяет резко изменить график ручного удаления шлама в сторону увеличения сроков, т.к. улучшаются условия естественного хлорирования вредных примесей активным хлором и основная доля оксида магния и взвесь углерода задерживаются в расходной емкости. Организация непрерывной подачи расплавленного сырья в электролизер позволяет работать при минимально оптимальном перекрытии циркуляционных каналов в разделительных стенках, это приводит к увеличению срока службы футеровки в зоне колебания уровня электролита и повышения выхода магния по току, т.к. из литературы известно, что резкое увеличение уровня электролита приводит к задержке магния в анодном пространстве и сгоранию его в хлоре.When the electrolyzer is fed with molten material through a dosing tank of a continuous feed of raw materials, the influx of harmful impurities (MgO, MgOHCl, SO 2- 4 ), changes the ratio of their content in the working electrolyte to the content of impurities in a portion of the melt entering per unit time. With the existing technology for supplying melt, the one-time maximum load of raw materials is about 13900 g / s. The melt loading speed in the proposed electrolyzer ranges from 50 to 100 g / s. This feed rate allows you to drastically change the ratio of the flow of impurities in time to the total volume of the electrolyte and allows the electrolyzer to operate without periods of boiling of the electrolyte during the main fill of the raw material. Typically, electrolyte boiling reaches 60 minutes per electrolyzer per day. In addition, the continuous feed of the electrolyzer with raw materials allows you to drastically change the schedule for manual removal of sludge in the direction of increasing time, because The conditions for the natural chlorination of harmful impurities with active chlorine are improved, and the main share of magnesium oxide and a suspension of carbon are retained in the supply tank. The organization of a continuous supply of molten raw materials to the electrolyzer allows you to work with the minimum optimal overlap of the circulation channels in the separation walls, this leads to an increase in the service life of the lining in the zone of fluctuation of the electrolyte level and increase the current yield of magnesium, since From the literature it is known that a sharp increase in the level of electrolyte leads to a delay in magnesium in the anode space and its combustion in chlorine.

Предложенный электролизер позволит увеличить производительность, не изменяя геометрических размеров электродов и объема электролита, сократятся выбросы хлора в окружающую среду и уменьшатся трудозатраты на извлечение шлама.The proposed electrolyzer will increase productivity without changing the geometric dimensions of the electrodes and the volume of the electrolyte, reduce emissions of chlorine in the environment and reduce labor costs for the extraction of sludge.

Claims (1)

Электролизер для получения магния, содержащий кожух, футеровку, аноды, катоды, перекрытия и сборную ячейку, отличающийся тем, что он снабжен емкостью-дозатором непрерывной подачи сырья, установленной в перекрытии сборной ячейки, с патрубками загрузки и выгрузки сырья, расположенными в противоположных торцах емкости.An electrolyzer for producing magnesium, containing a casing, lining, anodes, cathodes, floors and a collection cell, characterized in that it is equipped with a metering tank for continuous supply of raw materials installed in the overlap of the collection cell, with raw material loading and unloading nozzles located at opposite ends of the tank .
RU2003128050/02A 2003-09-18 2003-09-18 Electrolyzer for producing magnesium RU2245944C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003128050/02A RU2245944C1 (en) 2003-09-18 2003-09-18 Electrolyzer for producing magnesium

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003128050/02A RU2245944C1 (en) 2003-09-18 2003-09-18 Electrolyzer for producing magnesium

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2245944C1 true RU2245944C1 (en) 2005-02-10

Family

ID=35208795

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003128050/02A RU2245944C1 (en) 2003-09-18 2003-09-18 Electrolyzer for producing magnesium

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2245944C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2405067C1 (en) * 2009-04-14 2010-11-27 Открытое Акционерное Общество "Российский научно-исследовательский и проектный институт титана и магния" (ОАО "РИТМ") Bottom-anode electrolytic furnace for production of magnesium and chlorine
RU2768897C2 (en) * 2017-09-18 2022-03-25 Бостон Электрометаллурджикал Корпорейшн Systems and methods for electrolysis of molten oxides

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4308116A (en) * 1979-06-26 1981-12-29 Norsk Hydro A.S. Method and electrolyzer for production of magnesium
RU2186154C1 (en) * 2001-01-09 2002-07-27 Открытое акционерное общество "АВИСМА титаномагниевый комбинат" Electrolyzer for production of magnesium and chlorine

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4308116A (en) * 1979-06-26 1981-12-29 Norsk Hydro A.S. Method and electrolyzer for production of magnesium
RU2186154C1 (en) * 2001-01-09 2002-07-27 Открытое акционерное общество "АВИСМА титаномагниевый комбинат" Electrolyzer for production of magnesium and chlorine

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЛЕБЕДЕВ О.А Производство магния электролизом. Москва, Металлургия, 1988, с.196-199. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2405067C1 (en) * 2009-04-14 2010-11-27 Открытое Акционерное Общество "Российский научно-исследовательский и проектный институт титана и магния" (ОАО "РИТМ") Bottom-anode electrolytic furnace for production of magnesium and chlorine
RU2768897C2 (en) * 2017-09-18 2022-03-25 Бостон Электрометаллурджикал Корпорейшн Systems and methods for electrolysis of molten oxides
US11591703B2 (en) 2017-09-18 2023-02-28 Boston Electrometallurgical Corporation Systems and methods for molten oxide electrolysis

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2002236366B2 (en) A method and an electrowinning cell for production of metal
EP0101243B1 (en) Metal production by electrolysis of a molten electrolyte
US4518475A (en) Apparatus for metal production by electrolysis of a molten electrolyte
AU2002236366A1 (en) A method and an electrowinning cell for production of metal
US5855757A (en) Method and apparatus for electrolysing light metals
EP1423555B1 (en) Aluminium electrowinning cells with inclined cathodes
RU2245944C1 (en) Electrolyzer for producing magnesium
US3418223A (en) Continuous process for producing magnesium metal from magnesium chloride including fused bath electrolysis
AU709541B2 (en) Method and apparatus for electrolysing light metals
AU2002352568B2 (en) Maintaining molten salt electrolyte concentration in aluminium-producing electrolytic cell
RU2760025C1 (en) Method for obtaining magnesium and chlorine and electrolyzer for its implementation
US5660710A (en) Method and apparatus for electrolyzing light metals
US6402911B2 (en) Apparatus for the production of magnesium
RU2128730C1 (en) Process of winning of magnesium and chlorine, production line for its implementations and its units
RU2840274C1 (en) Method of electrolytic refining of aluminium or alloys thereof from metal impurities (embodiments)
JPS5839789A (en) Electrolyzing method for molten chloride
US3676323A (en) Fused salt electrolyzer for magnesium production
RU217407U1 (en) DIAPHRAGM-FREE ELECTROLYSIS FOR PRODUCING MAGNESIUM AND CHLORINE WITH BOTTOM ANODES INLET
RU2100486C1 (en) Production line for winning of magnesium and chlorine
RU2186154C1 (en) Electrolyzer for production of magnesium and chlorine
US2785121A (en) Electrolytic apparatus
RU2190703C1 (en) Electrolyzer to produce magnesium and chlorine
RU2244046C1 (en) Electrolyzer for producing magnesium and chlorine
RU2332526C2 (en) Method of preparation of chlormagnesium raw material to electrolytic production of magnesium and device for therefor
WO2024177534A1 (en) Method and device for electrorefining aluminium in electrolysis cells (embodiments)

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080919