NO125103B

NO125103B -

Info

Publication number: NO125103B
Application number: NO378970A
Authority: NO
Inventors: V Sheka; V Kolesnikov; P Donskikh; E Chistyakov; V Kuzmin; K Muzhzhavlev; A Rzyankin
Original assignee: Bereznikovsky Titano Magnievyi
Priority date: 1970-10-07
Filing date: 1970-10-07
Publication date: 1972-07-17

Description

Innretning til styring av de termiske betingelser Device for controlling the thermal conditions

i celler for smelteelektrolytisk fremstilling av magnesium. in cells for melting electrolytic production of magnesium.

Foreliggende oppfinnelse angår innretninger til styring av de termiske betingelser i celler for smelteelektrolytisk fremstilling av magnesium. The present invention relates to devices for controlling the thermal conditions in cells for melting electrolytic production of magnesium.

Slike innretninger benyttes i den metall-urgiske industri for fremstilling av lette ikke-jern metaller, f.eks. i elektrolytiske celler for fremstilling av magnesium. Such devices are used in the metallurgical industry for the production of light non-ferrous metals, e.g. in electrolytic cells for the production of magnesium.

Det er kjent en innretning av denne type som omfatter en oppsamlingsinnretning som er koplet til kammere for oppsamling av magnesium og til et system for uttømming av gass, f.eks. i elektrolytiske celler av typen "I.G. Farbenindustrie", der anodene føres inn ovenfra. A device of this type is known which comprises a collection device which is connected to chambers for collecting magnesium and to a system for exhausting gas, e.g. in electrolytic cells of the "I.G. Farbenindustrie" type, where the anodes are introduced from above.

I de vanlige innretninger reguleres de termiske betingelser ved at den mengde kjølemiddel (luft) som suges inn gjennom kammerne til akkumulering av magnesium, varieres. In the usual devices, the thermal conditions are regulated by varying the amount of coolant (air) which is sucked in through the chambers for the accumulation of magnesium.

Den luft som suges inn gjennom kammerne inneholder imidlertid oksygen som reagerer med det magnesium som finnes på elektrolyttens overflate, oksyderer det og reduserer 3 magnesiumproduksjonen i forhold til den elektriske strøm. Dessuten trenger luft fra kammerne til oppsamling av magnesium inn i den elektrolytiske celles anoderom, hvorved konsentrasjonen og produksjonen av klor ved anoden reduseres. The air sucked in through the chambers, however, contains oxygen which reacts with the magnesium found on the surface of the electrolyte, oxidizes it and reduces 3 magnesium production in relation to the electric current. In addition, air from the chambers for collecting magnesium enters the anode compartment of the electrolytic cell, thereby reducing the concentration and production of chlorine at the anode.

Formålet ved foreliggende oppfinnelse er å eliminere de forannevnte ulemper. The purpose of the present invention is to eliminate the aforementioned disadvantages.

Hovedformålet med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en innretning til å regulere de termiske betingelser i elektrolytiske celler, hvilken innretning forhindrer at kjølemidlet reagerer med elektrolytten og det magnesium som er utskilt på overflaten av denne, at magnesium oksyderes og at luft fra kammerne til akkumulering av magnesium trenger inn i anoderom-mene. Innretningen vil videre øke produksjonen av magnesium i forhold til den forbrukte elektriske strøm såvel som konsentrasjonen og produksjonen av klor. The main purpose of the present invention is to provide a device for regulating the thermal conditions in electrolytic cells, which device prevents the coolant from reacting with the electrolyte and the magnesium that is secreted on the surface thereof, that magnesium is oxidized and that air from the chambers accumulates magnesium penetrates into the anode compartments. The device will further increase the production of magnesium in relation to the consumed electrical current as well as the concentration and production of chlorine.

Denne hensikt er nådd ved at det er til-veiebragt en innretning til styring av de termiske betingelser i celler for smelteelektrolytisk fremstilling av magnesium ved å føre et kjølemiddel gjennom kammerne for akkumulering av magnesium, hvilke celler omfatter et rør som er koplet til kammerne for oppsamling av magnesium og til et system for uttømming av kjøleluft, hvilken innretning ifølge foreliggende oppfinnelse er kjennetegnet ved at varmeledende skjermer er plassert mellom cellens vegger hvilket forhindrer at elektrolytten kommer i kontakt med kjøleluften. This purpose has been achieved by providing a device for controlling the thermal conditions in cells for the electrolytic production of magnesium by passing a coolant through the chambers for the accumulation of magnesium, which cells comprise a tube connected to the chambers for collection of magnesium and to a system for exhausting cooling air, which device according to the present invention is characterized by heat-conducting screens being placed between the walls of the cell, which prevents the electrolyte from coming into contact with the cooling air.

Dette forhindrer at kjøleluften reagerer med elektrolytten og det magnesium som er utskilt på overflaten av denne, slik at oksydering av magnesium forhindres og produksjonen av magnesium i forhold til forbrukt elektrisk strøm,, økes, og luft forhindres fra å trenge inn i anoderommet fra kammerne for oppsamling av magnesium, hvorved konsentrasjonen av og den produserte mengde klor økes. This prevents the cooling air from reacting with the electrolyte and the magnesium that is separated on the surface thereof, so that the oxidation of magnesium is prevented and the production of magnesium in relation to the electrical current consumed is increased, and air is prevented from entering the anode space from the chambers for collection of magnesium, whereby the concentration of and the amount of chlorine produced is increased.

Det er fordelaktig å lage skjermen som en plate som er festet til veggene i et kammer for oppsamling av magnesium og er plassert under katodetaket, i hvilket tilfelle den termiske skjerm er meget enkelt konstruert. It is advantageous to make the shield as a plate attached to the walls of a chamber for the collection of magnesium and placed under the cathode roof, in which case the thermal shield is very simply constructed.

Det er mulig å utforme innretningen som et trau som har renneformet tverrsnitt og det er plassert under katodetaket, i hvilket tilfelle det tar kortere tid å skifte ut skjermen. It is possible to design the device as a trough having a trough-shaped cross-section and it is placed under the cathode roof, in which case it takes less time to replace the screen.

Det er ønskelig å lage innretningens skjerm som ett eller flere rør, i hvilket tilfelle skjermens kontaktareal økes. It is desirable to make the device's screen as one or more tubes, in which case the screen's contact area is increased.

I den foreliggende beskrivelse av et ut-førelseseksempel for foreliggende oppfinnelse henvises det til teg-ningene, der: Fig. 1 viser et grunnriss av en elektrolytisk celle med en innretning ifølge foreliggende oppfinnelse, med deler fjernet. Fig. 2 er et tverrsnitt etter linje II-II på fig. 1 og viser den samme celle med innretningen ifølge oppfinnelsen . Fig. 3 viser et kammer for akkumulering av magnesium med en skjerm utformet som en plate. Fig. 4 viser et kammer for oppsamling av magnesium med en skjerm utformet som et trau etter et delvis langs-gående snitt etter linje IV-IV på fig. 1. Fig. 5 viser et kammer for oppsamling av magnesium med en skjerm utformet som et rør. In the present description of an embodiment of the present invention, reference is made to the drawings, where: Fig. 1 shows a plan of an electrolytic cell with a device according to the present invention, with parts removed. Fig. 2 is a cross-section along line II-II in fig. 1 and shows the same cell with the device according to the invention. Fig. 3 shows a chamber for the accumulation of magnesium with a screen designed as a plate. Fig. 4 shows a chamber for collecting magnesium with a screen designed as a trough after a partial longitudinal section along line IV-IV in fig. 1. Fig. 5 shows a chamber for collecting magnesium with a screen designed as a tube.

En elektrolytisk celle for fremstilling av magnesium omfatter et hus 1 (fig. 1) med en kledd indre overflate, hvilket hus av delevegger 2 er delt inn i kammere 3 til oppsamling av magnesium og kammere 4 til oppsamling av klor. I hvert av kammerne 3 for oppsamling av magnesium er det anbragt en katode 5, og i hvert av kammerne 4 for oppsamling av klor er det anbragt en anode 6. En av veggene i hvert av kammerne til oppsamling av klor har et hull 7 til uttømming av klor som er utskilt på anoden 6. Hvert av kammerne 3 for oppsamling av magnesium er utstyrt med et lokk 8 som dekker hullet for uttømming av magnesium. An electrolytic cell for the production of magnesium comprises a housing 1 (fig. 1) with a lined inner surface, which housing is divided by partition walls 2 into chambers 3 for collecting magnesium and chambers 4 for collecting chlorine. In each of the chambers 3 for collecting magnesium, a cathode 5 is placed, and in each of the chambers 4 for collecting chlorine, an anode 6 is placed. One of the walls in each of the chambers for collecting chlorine has a hole 7 for draining of chlorine separated on the anode 6. Each of the chambers 3 for collecting magnesium is equipped with a lid 8 which covers the hole for draining magnesium.

For å styre de termiske betingelser for en elektrolysør i drift, er det anordnet en innretning som ofatter et rør 9 som er -koplet til et system for uttømming av et kjølemiddel (ikke vist på tegningen) og til kammerne 3 for oppsamling av magnesium, hvilke kammere 3 gir plass for skjermer 10 som er utført som plater 11 (fig. 2) av et varmeledende materiale og er festet til deleveggene 2 (fig. 3) i kammeret 3 under katodetaket 12. In order to control the thermal conditions of an electrolyser in operation, a device is provided which comprises a tube 9 which is connected to a system for exhausting a coolant (not shown in the drawing) and to the chambers 3 for collecting magnesium, which chambers 3 provide space for screens 10 which are designed as plates 11 (fig. 2) of a heat-conducting material and are attached to the dividing walls 2 (fig. 3) in chamber 3 under the cathode roof 12.

Mellom katodetaket 12 og platen 11 (skjermen) er det et rom 13 som er isolert fra elektrolytten. Between the cathode roof 12 and the plate 11 (screen) there is a space 13 which is isolated from the electrolyte.

For å lede kjølemidlet (luft) inn i rommet To lead the refrigerant (air) into the room

13 har lokket 8 (fig. 2) et hull 14. 13, the cover 8 (fig. 2) has a hole 14.

Hver av kammerne 3 til oppsamling av magnesium står i forbindelse med samleinnretningen 9 gjennom hullet 15 som er anordnet i veggen. Each of the chambers 3 for collecting magnesium is connected to the collection device 9 through the hole 15 which is arranged in the wall.

Innretningen virker som'følger: The device works as follows:

I løpet av elektrolysen av saltsmelten ut-skilles magnesium ved katoden 5 (fig. 1) og akkumuleres på overflaten av elektrolytten i kammeret 3 for oppsamling av magnesium. Klor ut-skilles på anoden 6, oppsamles i kammeret 4 og fjernes fra den gjennom hullet 7 og føres inn i systemet for uttømming av klor (ikke vist på tegningen). En uunnværlig betingelse for stabil drift av den elektrolytiske celle er opprettholdelse av en optimal termisk tilstand som reguleres ved hjelp av kjølemidlet. During the electrolysis of the salt melt, magnesium is separated at the cathode 5 (Fig. 1) and accumulates on the surface of the electrolyte in the chamber 3 for collecting magnesium. Chlorine is separated on the anode 6, collected in the chamber 4 and removed from it through the hole 7 and introduced into the chlorine depletion system (not shown in the drawing). An indispensable condition for stable operation of the electrolytic cell is the maintenance of an optimal thermal condition which is regulated by means of the coolant.

Kjølemidlet (luft) føres gjennom hullene 14 som er laget i lokket 8, inn i rommet 13 (fig. 2) der den varmes opp av platens 11 (skjermen 10) overflate, og fjernes fra kammeret 3 gjennom hullet 15 og oppsamlingsinnretningen 9 gjennom systemet for uttømming av kjølemiddel (ikke vist på tegningen). Den hastighet som varme overføres til kjølemidlet med, avhenger av kjølemiddel-typen, de varmeledende egenskaper til det materiale som skjermene 10 (platene 11) er laget av, mengden og hastigheten til det til- The coolant (air) is led through the holes 14 made in the lid 8, into the room 13 (Fig. 2) where it is heated by the surface of the plate 11 (the screen 10), and is removed from the chamber 3 through the hole 15 and the collection device 9 through the system for draining refrigerant (not shown in the drawing). The speed with which heat is transferred to the coolant depends on the type of coolant, the heat-conducting properties of the material from which the screens 10 (plates 11) are made, the amount and speed of the

førte kjølemiddel, såvel som skjermenes 10 plassering i forhold til elektrolyttens nivå. Valget av denne plass bestemmes i hvert enkelt tilfelle og avhenger av de på forhånd bestemte grenser for termiske betingelser og cellens konstruksjon. led coolant, as well as the screen's 10 location in relation to the level of the electrolyte. The choice of this space is determined in each individual case and depends on the predetermined limits of thermal conditions and the construction of the cell.

I en annen utførelsesform for oppfinnelsen, kan skjermene 10 utføres som trau 16 -(fig. 4) som har et rennéaig.-. nende tverrsnitt. Innretningen virker i dette tilfelle på samme måte som ovenfor beskrevet, skjønt dettar lengre tid å bytte ut skjermene. In another embodiment of the invention, the screens 10 can be designed as a trough 16 - (Fig. 4) which has a gutter. nende cross-section. In this case, the device works in the same way as described above, although it takes longer to replace the screens.

I ennå en utførelsesform for oppfinnelsen In yet another embodiment of the invention

kan skjermene 10 bli laget som minst ett rør 17 (fig. 5). Også i dette tilfelle virker innretningen på samme måte som tidligere beskrevet, men den ene forskjell at skjermens samlede kontaktoverflate the screens 10 can be made as at least one tube 17 (fig. 5). In this case too, the device works in the same way as previously described, but the one difference is that the screen's overall contact surface

vil bli større og at varmeoverføringen finner sted hurtigere. Dessuten kan en væske (vann) bli benyttet som kjølemiddel i rørene 17. will be larger and that the heat transfer takes place faster. In addition, a liquid (water) can be used as a coolant in the pipes 17.

Alle de tidligere nevnte varianter av ut-førelsesf ormen for skjermene 10 forhindrer at kjølemidlet reagerer med elektrolytten og det magnesium som er utskilt på overflaten av den. •Prøver som er utført med innretninger der skjermene er utført som stålrør som er plassert i kammerne 3 for akkumulering av magnesium på elektrolyttoverflaten, har vist at det er tilstrekkelig å variere den mengde av atmosfærisk luft som suges inn gjennom innretningen for å regulere de termiske betingelser i en elektrolytisk celle. Por å senke elektrolyttens tempera-tur med 20 - 30°C var det tilstrekkelig å øke den innsugde luftmengde med 500 - 800 mm^. Samtidig fant heller ingen oksydering sted i cellene for akkumulering av magnesium, og klorproduksjonen økte med 0,1 - 0,15 kg pr. kg fremstilt magnesium. All of the previously mentioned variants of the embodiment of the screens 10 prevent the coolant from reacting with the electrolyte and the magnesium that is separated on its surface. • Tests carried out with devices where the screens are designed as steel tubes placed in the chambers 3 for the accumulation of magnesium on the electrolyte surface, have shown that it is sufficient to vary the amount of atmospheric air sucked in through the device to regulate the thermal conditions in an electrolytic cell. In order to lower the temperature of the electrolyte by 20 - 30°C, it was sufficient to increase the intake air amount by 500 - 800 mm^. At the same time, no oxidation took place in the cells for the accumulation of magnesium, and chlorine production increased by 0.1 - 0.15 kg per kg manufactured magnesium.

Den tidligere nevnte innretning kan benyttes i elektrolytiske celler der katodene er fritt opphengt og kan mest fordelaktig bli benyttet i celler som anvender stasjonære katoder. The previously mentioned device can be used in electrolytic cells where the cathodes are freely suspended and can most advantageously be used in cells that use stationary cathodes.

Claims

1. Device for controlling the thermal conditions in cells for melting electrolytic production of magnesium, which cells comprise a pipe (9) which is connected to chambers. (3) for collecting magnesium and for a system for exhausting cooling air which is led through the chambers, characterized in that heat-conducting screens (10) are placed between the walls of the chamber (3), which prevents the electrolyte from coming into contact with the cooling air.

2. Device according to claim 1, characterized in that the screen (10) is designed as a plate (11) which is attached to the walls (2) of the chamber (3) for collecting magnesium, which plate (11) is placed under the cathode roof ( 12).

3. Device according to claim 1, characterized in that the screen (10) is designed as a trough (16) which has a trough-like cross-section and which is placed under the cathode roof (12).

4. Device according to claim 1, characterized in that the screen (10) is designed as one or more tubes (17).