БЕЗДИАФРАГМЕННЫЙ ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИЯ И ХЛОРА

Полезная модель относится к цветной металлургии, в частности к конструкции бездиафрагменного электролизера, и может быть использована для получения магния и хлора электролитическим способом.
Известен бездиафрагменный электролизер для получения магния и хлора (кн. Производство магния. - А.И. Иванов, М.Б. Ляндрес, О.В. Прокофьев - М.: Металлургия, 1979, стр. 158-175), принятый по количеству общих признаков за ближайший аналог-прототип и включающий металлический кожух, футеровку, два рабочих отделения, в которых находятся катоды, введенные через продольные стенки, аноды, с чугунными токоподводами, размещенными в подине, и отделенные от сборной ячейки разделительной перегородкой с переточными окнами для циркуляции электролита. Выделяющийся на анодах хлор собирается в пространстве, ограниченном с боков стенками и разделительной перегородкой, погруженными нижними концами в электролит, сверху - перекрытиями, а снизу - зеркалом электролита. Для отсоса хлорсодержащих газов применяют асбоцементные патрубки. Асбоцементные патрубки входят в чугунные патрубки, присоединенные к хлорному коллектору, который подсоединен к магистральному хлоропроводу.
Недостатком данной конструкции бездиафрагменного электролизера является то, что во время эксплуатации подъем перекрытия и термические расширения приводят к растрескиванию асбоцементных патрубков и бетона, к прососам хлорсодержащих газов через эти щели и места соединений с хлорным коллектором, к нарушению герметичности хлорного коллектора и перекрытия электролизера. Кроме того, увеличиваются потери хлора, это приводит к загазованности и к высокому риску травмирования обслуживающего персонала.
Задачей, на решение которой направлена данная полезная модель, является усовершенствование конструкции бездиафрагменного электролизера для получения магния и хлора с целью исключения загазованности и потерь хлора.
Техническими результатами, достигаемыми при осуществлении полезной модели, являются повышение герметичности, улучшение условий эксплуатации и обслуживания бездиафрагменного электролизера при обеспечении безопасности и надежности его работы.
Указанный технический результат достигается тем, что в бездиафрагменном электролизере для получения магния и хлора, включающем футерованную ванну, разделенную перегородкой с переточными окнами на сборную ячейку и рабочие отделения, с размещенными в них анодами и катодами, закрытые сверху перекрытиями, патрубок отвода хлорсодержащих газов, установленный внутри перекрытия, патрубок хлорного коллектора, хлорный коллектор, новым является то, что патрубок отвода хлорсодержащих газов установлен внутри перекрытия с металлической защитой, выполненной в виде полого металлического стакана, и герметично соединен с патрубком хлорного коллектора с помощью асбоцементной трубы, нижняя часть которой введена между патрубком отвода хлорсодержащих газов и полым металлическим стаканом, при этом полость между нижней частью асбоцементной трубы и полым металлическим стаканом заполнена уплотнителем, а верхняя часть асбоцемнентной трубы и патрубок хлорного коллектора герметично соединены с помощью уплотнителя и хомута.
Кроме того, в бездиафрагменном электролизере новым является то, что соотношение диаметра полого металлического стакана к диаметру асбоцементной трубы равно 1:(0,8-0,9).
Кроме того, в бездиафрагменном электролизере для получения магния и хлора новым является то, что в качестве уплотнителя использован асбестовый шнур, укрепленный обмоткой стеклотканью на эпоксидный клей.
Установка патрубка отвода хлорсодержащих газов внутри перекрытия с металлической защитой, выполненной в виде полого металлического стакана, и герметично соединенного с патрубком хлорного коллектора с помощью асбоцементной трубы, нижняя часть которой введена между патрубком отвода хлорсодержащих газов и полым металлическим стаканом, заполнение полости между нижней частью асбоцементной трубы и полым металлическим стаканом уплотнителем, и соединение верхней части асбоцементной трубы и патрубка хлорного коллектора с помощью уплотнителя и хомута, позволяет получить прочные и герметичные соединения, которые не допускают растрескивание патрубков отвода хлорсодержащих газов и перекрытия, ликвидируют просос хлорсодержащих газов в атмосферу цеха, что снижает потери хлора, не допускает загазованность, улучшает условия эксплуатации и обслуживания бездиафрагменного электролизера при обеспечении безопасности и надежности его работы.
Оптимальный подбор соотношения диаметра полого металлического стакана к диаметру асбоцементной трубы, равного 1:(0,8-0,9), позволяет исключить коробление металлического стакана и повысить срок его службы для защиты патрубка отвода хлорсодержащих газов от растрескивания во время эксплуатации, тем самым исключить просос хлорсодержащих газов в атмосферу цеха, что снижает потери хлора, не допускает загазованность, улучшает условия эксплуатации и обслуживания бездиафрагменного электролизера при обеспечении безопасности и надежности его работы.
Использование в качестве уплотнителя асбестового шнура, укрепленного обмоткой стеклотканью на эпоксидный клей, позволяет получить прочные и герметичные соединения между патрубком отсоса хлорсодержащих газов, асбоцементной трубой и патрубком хлорного коллектора и, тем самым, исключить между ними образование зазоров и трещин при дальнейшей эксплуатации бездиафрагменного электролизера, что снижает потери хлора, исключает загазованность, улучшает условия эксплуатации и обслуживания бездиафрагменного электролизера для получения магния и хлора.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг. 1 показан бездиафрагменный электролизер для получения магния и хлора, на фиг. 2 - разрез узла отвода хлорсодержащих газов.
Бездиафрагменный электролизер для получения магния и хлора состоит из футерованной ванны 1, разделенной перегородкой 5 с переточными окнами 6 на сборную ячейку и рабочие отделения 2, с размещенными в них анодами 4 и катодами 3, закрытые сверху перекрытиями 7, патрубок 8 отвода хлорсодержащих газов, установленный внутри перекрытия 7, патрубок 9 хлорного коллектора, хлорный коллектор 10. Патрубок 8 отвода хлорсодержащих газов установлен внутри перекрытия 7 с металлической защитой, выполненной в виде полого металлического стакана 11, и герметично соединен с патрубком 9 хлорного коллектора с помощью асбоцементной трубы 12, при этом нижняя часть асбоцементной трубы 12 введена между патрубком 8 отвода хлорсодержащих газов и полым металлическим стаканом 11. Полость между нижней частью асбоцементной трубы 12 и полым металлическим стаканом 12 заполнена уплотнителем 13. Верхняя часть асбоцементной трубы 12 и патрубок 9 хлорного коллектора герметично соединены с помощью уплотнителя 13 и хомута 14. В качестве уплотнителя 13 использован асбестовый шнур, укрепленный обмоткой стеклотканью на эпоксидный клей.
Пример работы бездиафрагменного электролизера для получения магния и хлора.
Предварительно перед проведение процесса электролитического получения магния и хлора осуществляют монтаж бездиафрагменного электролизера. В бездиафрагменный электролизер устанавливают разделительную перегородку 5, которая разделяет футерованную ванну 1 на рабочие отделения 2 и сборную ячейку. В продольной стенке рабочего отделения 2 устанавливают катоды 3 с катодными токоподводами. Через подину устанавливают аноды 4. На футерованную ванну 1 устанавливают перекрытие 7. Внутри перекрытия устанавливают патрубок 8 отвода хлорсодержащих газов с металлической защитой, выполненной в виде полого металлического стакана 11. Устанавливают асбоцементную трубу 12, которую герметично соединяют с патрубком 9 хлорного коллектора. Нижнюю часть асбоцементной трубы 12 устанавливают между патрубком 8 отвода хлорсодержащих газов и полым металлическим стаканом 11. Соотношение диаметра полого металлического стакана к диаметру асбоцементной трубы равно 1:(0,8-0,9). Полость между нижней частью асбоцементной трубы 12 и полым металлическим стаканом 12 герметизируют уплотнителем 13. Верхнюю часть асбоцементной трубы 12 и патрубок 9 хлорного коллектора герметично соединяют с помощью уплотнителя 13 и хомута 14 (ТУ 4599-001-99713160-2010 «Хомут червячный»). В качестве уплотнителя 13 применяют асбестовый шнур (ГОСТ 1779-83 «Шнура асбестовые») не менее 4 витков, укрепленный обмоткой стеклотканью (например, марки ТСФ ГОСТ 10146-74 «Ткани фильтрованные из стеклянных крученных комплексных нитей») на эпоксидный клей (марки Б ГОСТ 13078-81 «Стекло натриевое жидкое»). После подсоединяют хлорный коллектор 10. В дальнейшем производят разогрев бездиафрагменного электролизера и запуск его в рабочее состояние. В футерованную ванну 1 загружают расплавленный электролит, содержащий 4-14 мас.% хлорида магния. На аноды 4 и катоды 3, размещенные в рабочем отделении 2, подают постоянный электрический ток. При этом на катоде 3 выделяется магний, а на аноде 4 - хлор. Хлор, выделившийся на аноде 4, поднимается в межэлектродном пространстве между катодом 3 и анодом 4 совместно с электролитом и магнием. Достигнув поверхности электролита, хлор переходит в газовую фазу и отводится через патрубок 8 отвода хлорсодержащих газов, асбоцементную трубу 12, патрубок 9 хлорного коллектора, хлорный коллектор 10 из рабочего отделения 2 потребителю. Магний вместе с потоком электролита из рабочего отделения 2 выводится через переточный канал 6 разделительной перегородки 5 в сборную ячейку. Магний извлекают из сборной ячейки с помощью вакуум-ковша и направляют потребителю.
Таким образом, предложенная конструкция бездиафрагменного электролизера позволяет повысить герметичность, улучшить условия эксплуатации и обслуживания бездиафрагменного электролизера при обеспечении безопасности и надежности его работы.