Отличительные особенности электролизеров

В кожухе диафрагменных электролизеров установлено 5 - 6 параллельно включенных электролитических ячеек, в которых верхняя часть анодного и катодного пространства разделена диафрагмой. Катод и анод частично, в верхней части электролита и газовом пространстве, разделены плотной керамической перегородкой - диафрагмой. Диафрагмы устанавливают в ванну для разделения продуктов электролиза, т.е. для отделения хлора от магния. Диафрагмы выполнены в виде плоской арки из нескольких шамотных плит толщиной не менее 90 мм. Нижняя часть диафрагмы погружена в электролит на 150-300 мм .

Современные диафрагменные электролизеры работают при силе тока 65-150 кА. Напряжение на шунтах электролизеров с верхним вводом анодов 5,7 - 6,4 В, на электролизерах с нижним вводом анодов 5,4-5,9 В.

Отличительная особенность конструкции бездиафрагменного электролизера в том, что она имеет несколько (1 - 3) рабочих ячеек и только 1 – 2 сборные ячейки для извлечения магния, шлама и загрузки сырья. Взаимное расположение электролитных отделений и сборных ячеек разнообразно, но интенсивно внедряются два типа компоновок:

1) одно­рядное размещение электродов при расположении сборной ячейки в одной из продольных стенок ванны,

2) четырехрядное размеще­ние электродов и расположение между этими рядами двух сборных ячеек.

а — с однорядным расположением электродов и сборной ячейкой, размещенной в продольной стенке электролизера; б, в — соответственно с двумя—четырьмя рядами электродов и двумя сборными ячейками; г — параллельное размещение электродов и сборных ячеек; 1 — катод-рама; 2 — анод; 3 — сборная ячейка

Рисунок 1.12 - Различные типы компоновки бездиафрагменных электролизеров:

Расположение сборной ячейки параллельно рабочим поверхностям электродов позволяет резко увеличить ширину анодов, сни­зить потери хлора и затраты электроэнергии, увеличить выход по току.

В бездиафрагменных электролизерах катоды и аноды чередуются в объеме электролита, размещены в едином герметизированном пространст­ве электролизера. В межэлектродном пространстве между катодом и анодом возникает направленная циркуляция газо­жидкостной смеси электролита, капель магния и пузырьков хлора. Этот поток выносит магниевые капли, постоянно укрупняющиеся по мере движения и все большего отъединения от пузырьков хлора в сборную ячейку, отделенную от электролизного отделения аппарата гидрозатвором, образуемым керамической арочной перегородкой или шторой, частично погруженной в расплав. Заливку сырья, удаление металла, отработанного электроли­та и шлама осуществляют через сборную ячейку.

Хлор отводится из газового объема этого отделения ванны, а металл интенсивным потоком электролита выносит­ся в сборную ячейку, отделенную от электролизного пространства жид­костным затвором. Затвор образован полупогруженной в расплав пере­городкой и имеющимися в ней каналами для преимущественного вы­ведений магния.

Создание бездиафрагменного электролизера позволило резко увеличить единичную мощность аппарата, снизить энергетические зат­раты и себестоимость процесса, изменить условия труда, возможность непрерывного и автоматизированного процесса.

Недостатки:

- более длительный пусковой период;

- трудности теплового регулирования;

- более неустойчивый технологический процесс;

- более продолжительный период ремонта

ВОПРОСЫ:

1. Какие типы электролизеров применяются в магниевой промышленности?

2. Что такое диафрагма и её назначение?

3. Преимущества и недостатки электролизеров с различным вводом анодов7

Циркуляция электролита

Циркуляция электролита в диафрагменном электролизере.

1-подина,

2-графитовый анод,

3-стальной катод,

4-шамотная перегородка –«диафрагма»

5-катодные штанги,

6-магний.

Рисунок 1.13 - Схема циркуляции электролита в ячейке диафрагменного электролизера.

Диафрагма электролиза состоит из нескольких ячеек, включенных параллельно. Пузырьки хлора, образующегося на аноде, поднимаясь, создают восходящий поток, увлекающий с собой электролит. Это объясняется разностью в объемной массе потока электролита, насыщенного пузырьками хлора, и плотной части электролита в катодной ячейке (эффект аэролифта). Восходящий поток электролита в межэлектродном пространстве, поворачивая в промежуток между наклонной плоскостью катодного листа и нижней кромкой диафрагмы, попадает в катодное пространство - зону скопления магния. Часть потока электролита, прилегающего к аноду и наполненного газовыми пузырьками, попадает в зону газосборника (между анодом и диафрагмой), в которой пузырьки хлора покидают электролит, проходя через границу раздела электролит-газ. Поверхностное натяжение на этой границе раздела затормаживает выход пузырьков хлора, отчего объем электролита в зоне газосборника насыщается пузырьками хлора, и скорость этой части потока затухает.

Капельки магния, поднимаясь по поверхности катода, увлекаются электролитом в
зону скопления магния, часть капель магния направляется к зоне газосборника,
но не попадают в нее, т.к. объемная масса хлоронаполненного электролита а
зоне газосборника ниже плотности жидких капель магния. Поэтому капельки
магния, встречая газонаполненный слой электролита, перетекают в зону скопления
магния. В этой зоне магний отстаивается, происходит слияние отдельных капель в
общую массу жидкого металла на поверхности электролита, а поток электролита
медленно течет вниз, к подине ванны, где отстаивается шлам. Электролит вновь
подсасывается в межэлектродное пространство .

Циркуляция выравнивает температуру и концентрацию хлорида магния в объеме электролита. На характер циркуляции и ее скорость в разных точках ячейки оказывают влияние межэлектродное расстояние, глубина погружения анода, расстояние от анода до диафрагмы и от диафрагмы до катода, а также размер щелей между кромкой катода и подиной электролизера. Хорошо организованная циркуляция электролита способствует снижению потерь магния и хлора.

Циркуляция электролита в бездиафрагменном электролизере.

В бездиафрагменном электролизере циркуляция электролита принципиально не отличается от циркуляции в диафрагменном электролизере, но имеет некоторые отличия, обусловленные конструкцией.

I - рабочая ячейка, II - сборная ячейка, 1- графитовый анод, 2- рамочный катод,

3- магний, 4- шамотная перегородка (штора), 5- переточные каналы.

Рисунок 1.14 - Схема циркуляции электролита в бездиафрагменном электролизере.

Вовремя электролиза поток электролита в межэлектродном пространстве рабочей ячейки поднимается с помощью выделяющихся пузырьков хлора, образуя над электролитом газонаполненный слой. В результате этого образуется разница между уровнями электролита в рабочей и сборной ячейках, что вызывает горизонтальное перемещение верхнего слоя электролита вдоль электродов из рабочей ячейки в сборную. В сборной ячейке движение электролита направлено вниз вследствие всасывания его через нижний канал в рабочую ячейку. Как и в диафрагменных электролизерах, движущей силой циркуляции электролита является эффект аэролифта.

Хлор, собирающийся в пространстве над электролитом, отсасывается по трубам. Электролит с каплями магния поступает в сборную ячейку, где капли магния сепарируются и сливаются в большие массы, а электролит движется вниз. Небольшие капельки магния могут уноситься электролитом из сборной ячейки и попадать в зоны, насыщенные хлором. Унос магния уменьшается при увеличении плотности и снижении вязкости электролита и правильном подборе ширины сборной ячейки, т.к. от ее ширины зависит скорость движения электролита.

ВОПРОСЫ

1. В чем различие циркуляции в бездиафрагменном электролизере от циркуляции в диафрагменном электролизере?

2. Почему магний не попадает в зоны, насыщенные хлором?

3. Что влияет на характер и скорость циркуляции электролита?

4. Как можно увеличить скорость циркуляции электролита в диафрагменных электролизерах, в бездиафрагменных?

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: