RU218233U1

RU218233U1 - DIAPHRAGM-FREE ELECTROLYSER FOR OBTAINING MAGNESIUM AND CHLORINE

Info

Publication number: RU218233U1
Application number: RU2022125863U
Authority: RU
Inventors: Татьяна Александровна Гладикова; Андрей Геннадьевич Калмыков; Сергей Владимирович Ведерников; Татьяна Васильевна Бояршинова
Original assignee: Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма"
Filing date: 2022-10-03
Publication date: 2023-05-17

Abstract

Полезная модель относится к цветной металлургии, в частности к конструкции бездиафрагменного электролизера, и может быть использована для получения магния и хлора электролитическим способом. Бездиафрагменный электролизер для получения магния и хлора включает 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. 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 асбоцементной трубы и патрубок хлорного коллектора герметично соединены с помощью уплотнителя и хомута. Обеспечивается повышение герметичности бездиафрагменного электролизера для получения магния и хлора. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

The utility model relates to non-ferrous metallurgy, in particular to the design of a diaphragmless electrolyzer, and can be used to produce magnesium and chlorine by electrolytic method. A non-diaphragm cell for magnesium and chlorine production includes a lined bath, separated by a partition with overflow windows into a collection cell and working compartments, with anodes and cathodes placed in them, covered from above by ceilings, a branch pipe for removing chlorine-containing gases installed inside the ceiling, a branch pipe of a chlorine collector, a chlorine collector . The branch pipe for the removal of chlorine-containing gases is installed inside the ceiling with a metal protection made in the form of a hollow metal cup, and is hermetically connected to the branch pipe of the chlorine collector using an asbestos-cement pipe, the lower part of which is inserted between the branch pipe for the removal of chlorine-containing gases and the hollow metal cup, while the cavity between the lower part of the asbestos-cement pipe and a hollow metal cup is filled with a sealant, and the upper part of the asbestos-cement pipe and the branch pipe of the chlorine collector are hermetically connected using a sealant and a clamp. EFFECT: increased tightness of a non-diaphragm electrolyzer for magnesium and chlorine production. 2 w.p. f-ly, 2 ill.

Description

Полезная модель относится к цветной металлургии, в частности к конструкции бездиафрагменного электролизера, и может быть использована для получения магния и хлора электролитическим способом.The utility model relates to non-ferrous metallurgy, in particular to the design of a diaphragmless electrolyzer, and can be used to produce magnesium and chlorine by electrolytic method.

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.Known non-diaphragm cell for the production of magnesium and chlorine (book. Manufacture of magnesium. - A.I. Ivanov, M.B. Lyandres, O.V. Prokofiev - M.: Metallurgy, 1979, pp. 158-175), adopted by quantity common features for the closest analogue prototype and including a metal casing, a lining, two working compartments, in which there are cathodes inserted through the longitudinal walls, anodes, with cast-iron current leads placed in the hearth, and separated from the prefabricated cell by a dividing wall with overflow windows for circulation electrolyte. The chlorine released at the anodes is collected in a space limited from the sides by walls and a dividing wall, immersed in the lower ends in the electrolyte, from above - by ceilings, and from below - by an electrolyte mirror. Asbestos-cement nozzles are used to suck chlorine-containing gases. The asbestos-cement pipes enter into cast-iron pipes attached to the chlorine collector, which is connected to the main chlorine pipeline.

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.The disadvantage of this design of a non-diaphragm electrolyzer is that during operation, the rise of the ceiling and thermal expansion lead to cracking of asbestos-cement pipes and concrete, to the leakage of chlorine-containing gases through these slots and junctions with the chlorine collector, to the violation of the tightness of the chlorine collector and the ceiling of the electrolyzer. In addition, the loss of chlorine increases, which leads to gas contamination and a high risk of injury to the operating personnel.

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.The task to be solved by this utility model is to improve the design of a non-diaphragm electrolyzer for the production of magnesium and chlorine in order to exclude gas contamination and loss of chlorine.

Техническими результатами, достигаемыми при осуществлении полезной модели, являются повышение герметичности, улучшение условий эксплуатации и обслуживания бездиафрагменного электролизера при обеспечении безопасности и надежности его работы.The technical results achieved in the implementation of the utility model are to increase the tightness, improve the operating and maintenance conditions of the non-diaphragm electrolyzer while ensuring the safety and reliability of its operation.

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.The specified technical result is achieved by the fact that in a non-diaphragm electrolytic cell for producing magnesium and chlorine, including a lined bath, divided by a partition with overflow windows into a collection cell and working compartments, with anodes and cathodes placed in them, closed from above by ceilings, a branch pipe for removing chlorine-containing gases installed inside the ceiling, the branch pipe of the chlorine collector, the chlorine collector, what is new is that the branch pipe for the removal of chlorine-containing gases is installed inside the ceiling with a metal protection made in the form of a hollow metal cup, and is hermetically connected to the branch pipe of the chlorine collector using an asbestos-cement pipe, the lower part of which is inserted between branch pipe for removal of chlorine-containing gases and a hollow metal cup, while the cavity between the lower part of the asbestos-cement pipe and the hollow metal cup is filled with a sealant, and the upper part of the asbestos-cement pipe and the branch pipe of the chlorine collector are hermetically connected using a sealant and a clamp.

Кроме того, в бездиафрагменном электролизере новым является то, что соотношение диаметра полого металлического стакана к диаметру асбоцементной трубы равно 1:(0,8-0,9).In addition, in a non-diaphragm electrolyzer, it is new that the ratio of the diameter of a hollow metal cup to the diameter of an asbestos-cement pipe is 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.In addition, in a non-diaphragm electrolyzer for the production of magnesium and chlorine, it is new that an asbestos cord is used as a sealant, reinforced with fiberglass winding on epoxy glue.

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.Installation of a branch pipe for the removal of chlorine-containing gases inside the ceiling with metal protection, made in the form of a hollow metal cup, and hermetically connected to the branch pipe of the chlorine collector using an asbestos-cement pipe, the lower part of which is inserted between the branch pipe for the removal of chlorine-containing gases and a hollow metal cup, filling the cavity between the lower part of the asbestos-cement pipe pipes and a hollow metal cup with a sealant, and the connection of the upper part of the asbestos-cement pipe and the branch pipe of the chlorine collector with the help of a sealant and a clamp, makes it possible to obtain strong and tight connections that prevent cracking of the branch pipes for the removal of chlorine-containing gases and overlap, eliminate the leakage of chlorine-containing gases into the workshop atmosphere, which reduces the loss of chlorine, prevents gas pollution, improves the operating and maintenance conditions of the non-diaphragm electrolyzer while ensuring the safety and reliability of its operation.

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.The optimal selection of the ratio of the diameter of a hollow metal cup to the diameter of an asbestos-cement pipe, equal to 1: (0.8-0.9), makes it possible to eliminate warping of the metal cup and increase its service life to protect the chlorine-containing gas outlet from cracking during operation, thereby eliminating suction of chlorine-containing gases into the workshop atmosphere, which reduces the loss of chlorine, prevents gas contamination, improves the operating and maintenance conditions of the non-diaphragm electrolyzer while ensuring the safety and reliability of its operation.

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.The use of an asbestos cord as a sealant, reinforced with fiberglass winding on epoxy glue, makes it possible to obtain strong and tight connections between the chlorine-containing gases suction pipe, the asbestos-cement pipe and the chlorine collector pipe and, thereby, to exclude the formation of gaps and cracks between them during further operation of the non-diaphragm electrolyzer, which reduces the loss of chlorine, eliminates gas pollution, improves the operating and maintenance conditions of the non-diaphragm electrolyzer for the production of magnesium and chlorine.

Полезная модель поясняется чертежами.The utility model is illustrated by drawings.

На фиг. 1 показан бездиафрагменный электролизер для получения магния и хлора, на фиг. 2 - разрез узла отвода хлорсодержащих газов.In FIG. 1 shows a non-diaphragm cell for the production of magnesium and chlorine, FIG. 2 - section of the chlorine-containing gases removal unit.

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.A diaphragmless electrolytic cell for producing magnesium and chlorine consists of a lined bath 1, divided by a partition 5 with overflow windows 6 into a collection cell and working compartments 2, with anodes 4 and cathodes 3 placed in them, closed from above by ceilings 7, a branch pipe 8 for removing chlorine-containing gases, installed inside the ceiling 7, branch pipe 9 of the chlorine collector, chlorine collector 10. The branch pipe 8 for the removal of chlorine-containing gases is installed inside the ceiling 7 with a metal protection made in the form of a hollow metal cup 11, and is hermetically connected to the branch pipe 9 of the chlorine collector using an asbestos-cement pipe 12, while the lower part of the asbestos-cement pipe 12 is inserted between the branch pipe 8 for the removal of chlorine-containing gases and the hollow metal cup 11. The cavity between the lower part of the asbestos-cement pipe 12 and the hollow metal cup 12 is filled with a sealant 13. The upper part of the asbestos-cement pipe 12 and the pipe 9 of the chlorine collector are hermetically connected using a sealant 13 and clamp 14. As a sealant 13, an asbestos cord is used, reinforced with fiberglass winding on epoxy glue.

Пример работы бездиафрагменного электролизера для получения магния и хлора.An example of the operation of a diaphragmless electrolyzer for the production of magnesium and chlorine.

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.Prior to carrying out the process of electrolytic production of magnesium and chlorine, a non-diaphragm electrolyzer is installed. A dividing wall 5 is installed in a non-diaphragm electrolyzer, which separates the lined bath 1 into working compartments 2 and a prefabricated cell. In the longitudinal wall of the working compartment 2 cathodes 3 with cathode current leads are installed. Anodes 4 are installed through the bottom. A ceiling 7 is installed on the lined bath 1. A branch pipe 8 for the removal of chlorine-containing gases with metal protection made in the form of a hollow metal cup 11 is installed inside the ceiling. An asbestos-cement pipe 12 is installed, which is hermetically connected to the branch pipe 9 of the chlorine collector. The lower part of the asbestos-cement pipe 12 is installed between the branch pipe 8 for the removal of chlorine-containing gases and the hollow metal cup 11. The ratio of the diameter of the hollow metal cup to the diameter of the asbestos-cement pipe is 1:(0.8-0.9). The cavity between the lower part of the asbestos-cement pipe 12 and the hollow metal cup 12 is sealed with a sealant 13. The upper part of the asbestos-cement pipe 12 and the branch pipe 9 of the chlorine collector are hermetically connected using a sealant 13 and a clamp 14 (TU 4599-001-99713160-2010 "Worm-wheel clamp"). As a sealant 13, an asbestos cord (GOST 1779-83 “Asbestos cords”) of at least 4 turns is used, reinforced with fiberglass winding (for example, TSF brand GOST 10146-74 “Filtered fabrics from glass twisted complex threads”) on epoxy glue (grade B GOST 13078-81 "Soda liquid glass"). After that, the chlorine collector 10 is connected. Subsequently, the non-diaphragm electrolyzer is heated and put into operation. In the lined bath 1 load the molten electrolyte containing 4-14 wt.% magnesium chloride. Anodes 4 and cathodes 3 placed in the working compartment 2 are supplied with direct electric current. In this case, magnesium is released at the cathode 3, and chlorine is released at the anode 4. Chlorine released at anode 4 rises in the interelectrode space between cathode 3 and anode 4 together with electrolyte and magnesium. Having reached the electrolyte surface, chlorine passes into the gas phase and is discharged through the branch pipe 8 for the removal of chlorine-containing gases, the asbestos-cement pipe 12, the branch pipe 9 of the chlorine collector, the chlorine collector 10 from the working compartment 2 to the consumer. Magnesium, together with the flow of electrolyte from the working compartment 2, is discharged through the overflow channel 6 of the dividing partition 5 into the collection cell. Magnesium is removed from the collection cell using a vacuum ladle and sent to the consumer.

Таким образом, предложенная конструкция бездиафрагменного электролизера позволяет повысить герметичность, улучшить условия эксплуатации и обслуживания бездиафрагменного электролизера при обеспечении безопасности и надежности его работы.Thus, the proposed design of a non-diaphragm electrolyzer makes it possible to increase the tightness, improve the operating and maintenance conditions of a non-diaphragm electrolyzer, while ensuring the safety and reliability of its operation.

Claims

1. A non-diaphragm electrolytic cell for the production of magnesium and chlorine, including a lined bath, divided by a partition with overflow windows into a collection cell and working compartments, with anodes and cathodes placed in them, closed from above by ceilings, a branch pipe for removing chlorine-containing gases installed inside the ceiling, a chlorine collector, branch pipe of the chlorine collector, characterized in that the branch pipe for the removal of chlorine-containing gases is installed inside the ceiling with metal protection, made in the form of a hollow metal cup, and is hermetically connected to the branch pipe of the chlorine collector using an asbestos-cement pipe, the lower part of which is inserted between the branch pipe for the removal of chlorine-containing gases and the hollow metal a glass, while the cavity between the lower part of the asbestos-cement pipe and the hollow metal glass is filled with a sealant, and the upper part of the asbestos-cement pipe and the branch pipe of the chlorine collector are hermetically connected using a sealant and a clamp.

2. Diaphragmless electrolyzer according to claim 1, characterized in that the ratio of the diameter of the hollow metal cup to the diameter of the asbestos-cement pipe is 1:(0.8-0.9).

3. A non-diaphragm electrolyzer according to claim 1, characterized in that asbestos cord is used as a sealant, reinforced with fiberglass winding on epoxy glue.