Принцип работы электролитической ячейки.

Промышленные электролизеры должны обеспечивать:

1.Высркую производительность.

2.Низкий расход энергии, другими словами магниевый электролизер должен обеспечивать высокий выход по тору при низком напряжении.

3.Высокую концентрацию хлора в анодном газе.

4.Конструкция должна обеспечить разделение продуктов электролиза.

5.Узлы и детали электролизера должны быть термически и коррозионно стойкими и легко заменяться и ремонтироваться.

6.Необходимо обеспечить безопасность обслуживающего персонала, нормальные санитарно-гигиенические условия работы.

7.Операции по обслуживанию электролизера должны быть механизированы и автоматизированы.

Промышленное производство магния осуществляется в электролизерах, представляющих собой ванну, заполненную расплавом электролита, в который опущены электроды – угольно-графитовые аноды и стальные катоды.

В магниевом производстве используют два типа электролизеров:

- диафрагменные: а) с верхним вводом анодов;

                            б) нижним вводом анодов;

                            в)боковым вводом анодов;

- без диафрагменные.

Принцип работы диафрагменных электролизеров заключается в следующем: на катоде выделяется магний на аноде – хлор газ. У анода обе поверхности рабочие, а у катода только та, которая обращена к аноду. Между анодом и каждым из катодов имеется перегородка (диафрагма). Она незначительно погружена в расплав на глубину 15-25 см и служит для разделения продуктов электролиза и предотвращения их взаимодействия, т.к. они движутся в одном направлении вверх. Электроды присоединены к шинам, через которые обеспечивается питание постоянным током.

При прохождении тока через электролит хлор выделяется на всей поверхности анода в виде пузырьков и поднимаясь вертикально вверх, выходит из электролита. Затвор, образованный электролитом и диафрагмами, препятствует выделению хлора в окружающую атмосферу или катодное пространство. При движении пузырьки хлора увлекают с собой массу электролита, который тоже движется снизу вверх и затем в стороны. Электролит циркулирует вокруг катода в плоскости перпендикулярной плоскости электродов. Магний выделяется на рабочей поверхности катода в жидком виде и, отрываясь от катода в виде капель, переносится циркулирующим электролитом в катодное пространство. Здесь скорость циркуляции уменьшается, мелкие капли Мд сливаются в более крупные и остаются на поверхности электролита между двумя нерабочими поверхностями катодов, откуда по мере накопления извлекаются.

В без диафрагменном электролизере имеются две ячейки: электрохимическая и сборная, разделенная стенкой. В ней имеются окна, через которые проходит электролит, который циркулирует в плоскости, параллельно плоскости электродов. Магний выносится электролитом в сборную ячейку откуда извлекается.

11. Показатели работы магниевых электролизеров

 Таблица Показатели работы электролизеров

Конструкция Электролизера	сырье	электролит	Выход по току, %	Напря жение, В	Уд. расход эл.энергии кВтч/сутки	Сьем Мд с 1 м^2площади кг/сут	Потери хлора с газами, кг/т
ДиафрагменныйС верхним вводом анодов	Безводный,     ВозвратныйМдС12     и карналлит	Натриево-кальциевый,   Натриев окалиевый,   калиевый	85-86   86-     80-83	6.0-6.1   5.74     6.2-6.3	16.0. – 16.5   14.7       16.7-16.2	82   84     80	-   240     -
Диафрагменныйс боковым вводом анодов	Безводный карналлит	калиевый	77-78	5.46	15.5	67.5	110-130
Диафрагменныйс нижним вводом анодов	Безводный карналлит	калиевый	79	5.42	15.1	59.6	90-120
Диафрагменный	Возвратный Мдс12,   Безводный карналлит	Натриево-калиевый     калиевый	79.6     76-79	4.67     4.6-5.3	13.0     13.5-14.0	117     87	110     90

 

Показатели электролиза зависят от типа электролизера. Выход по току выше на ваннах с верхним вводом анодов, чем с боковым и нижним на 4-6 %. Это объясняется вредным влиянием железа в электролите из-за растворения чугунного контакта в проникающем к нему электролите.

Удельный расход энергии на ваннах с боковым и нижним вводом анодов меньше, чем с верхним вводом анодов на одинаковом сырье, в виду меньшего напряжения на этих электролизерах. В без диафрагменных электролизерах малый расход энергии объясняется низкой плотность тока (значит и меньшим напряжением), в следствии увеличения рабочей поверхности катодов.

Срок службы электролизеров с верхним вводом анодов больше, чем у других ванн, т.к. аноды можно ремонтировать на ходу, отключая только одну электролитическую ячейку, тогда как при боковым и нижним вводом анодов требуется полное отключение ванн на ремонт. При верхним вводе аноды больше подвержены внешним воздействиям, что требует их замены. Качества магния на таких ваннах выше.