Патент на изобретение №2206638

(54) СПОСОБ ПУСКА БЕЗДИАФРАГМЕННЫХ МАГНИЕВЫХ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ С ВОДООХЛАЖДАЕМЫМИ АНОДАМИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к производству магния электролитическим способом. В способе пуска бездиафрагменных магниевых электролизеров с водоохлаждаемыми анодами, включающем сушку электролизеров с постепенным повышением температуры до 400^oС, выдержку при этой температуре, заливку расплава, подачу постоянного тока к электродам и постепенное повышение уровня расплава в электролизере, при повышении уровня расплава до 0,4-0,8 высоты катода и достижении расплавом температуры 690-720^oС подают воду в систему водяного охлаждения анодов, после чего отключают от токовой нагрузки 25-35% анодов. Способ пуска электролизера с водоохлаждаемыми анодами позволяет сократить продолжительность пуско-наладочного периода, повысить выход по току и обеспечить безопасные условия труда при пуске электролизера.

Изобретение относится к производству магния электролитическим способом.

Известен способ пуска бездиафрагменных магниевых электролизеров, включающий сушку, заливку электролита из работающих электролизеров до погружения катодов на 0,3-0,35 их высоты, подачу постоянного тока при включении 60-75% анодов и дальнейшую заливку электролита с загрузкой сырья до погружения верхних кромок катодов в расплав, включение ранее отключенных анодов и замену части загрязненного шламом электролита (а.с. 1125995 от 20.05.83 г., С 25 С 3/04).

Недостатком известного способа является то, что при подключении постоянного тока к 60-75% анодов, охлаждаемых водой, при появлении анодного эффекта, когда напряжение на электролизере резко возрастает от 7-10 В до 30-40 В, происходит перераспределение постоянного тока, который, в основном, начинает проходить по ранее отключенным от магистрального шинопровода 25-40% анодов по стальным трубкам, подводящим для охлаждения воду к анодам. Прохождение большей части серийного тока по стальным трубкам к ранее отключенным анодам приводило к перегоранию этих трубок, в результате чего происходила протечка воды из системы водяного охлаждения, что приводило к аварийной ситуации на электролизере.

Известен способ пуска магниевого электролизера, описанный в книге Эйдензон М.А., Металлургия магния и других легких металлов, Москва, Металлургия, 1974, с. 105-107, который выбран нами за ближайший аналог и согласно которому осуществляют сушку электролизеров с постепенным повышением температуры до 400^oС, выдержку при этой температуре, заливку расплава, подачу постоянного тока к электродам и постепенное повышение уровня расплава в электролизере. Недостатком этого способа является то, что на электролизерах с водоохлаждаемыми анодами подача токовой нагрузки ко всем анодам и катодам, не обеспечивает необходимый нагрев и повышение уровня расплава в электролизере. За счет интенсивного теплоотвода водой и футеровкой ванны происходит резкое снижение температуры расплава, которая может понизиться ниже 651^oС, что приводит к выделению на катоде магния в твердом виде, замыканиям катодов на аноды и снижению греющей мощности на ванне.

В результате чего продолжительность пуска электролизеров увеличивается в несколько раз, что отрицательно сказывается на работе электролизеров после пуска, т.е. в пуско-наладочном периоде, который увеличивается до 30-60 суток и выход по току на них не превышает 65-70%.

Задачей настоящего изобретения является получение более высокого выхода магния по току в пусконаладочном периоде, сокращение срока пускового периода, а также обеспечение безопасных условий труда для обслуживающего персонала.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе пуска бездиафрагменных магниевых электролизеров с водоохлаждаемыми анодами, включающем сушку электролизеров с постепенным повышением температуры до 400^oС, выдержку при этой температуре, заливку расплава, подачу постоянного тока к электродам и постепенное повышение уровня расплава в электролизере, воду подают в систему водяного охлаждения анодов после погружения катодов в расплав на глубину 0,4-0,8 высоты их и повышения температуры расплава до 690-720^oС, после чего отключают от токовой нагрузки 25-35% анодов.

Заявляемый способ пуска электролизера с водоохлаждаемыми анодами позволяет сократить продолжительность пуско-наладочного периода, повысить выход по току и обеспечить безопасные условия труда при пуске электролизера.

Подача воды в систему водяного охлаждения анодов при погружении катодов в расплав на глубину менее 0,4 высоты их и температуры расплава ниже 690^oС с последующим отключением от токовой нагрузки 25-35% анодов может привести к появлению анодного эффекта на подключенных к токовой нагрузке анодах и, как следствие, к перераспределению тока, который начнет протекать по стальным трубкам к ранее отключенным анодам, что может привести к аварийной ситуации на пусковом электролизере.

Подача воды в систему водяного охлаждения анодов после достижения погружения катодов в расплав на глубину более 0,8 высоты их и повышения температуры расплава свыше 720^oС приводит к значительным гидравлическим ударам в системе водяного охлаждения анодов, что может привести к нарушению герметичности системы и поломке отдельных графитовых брусьев анодов.

После погружения катодов в расплав на глубину 0,4-0,8 высоты их и подачи воды в систему охлаждения анодов отключение 25-30% анодов от токовой нагрузки позволит увеличить приход тепла в электролизер и компенсировать рост тепловых потерь электролизера с водой, что обеспечивает сокращение продолжительности пускового периода, исключению появления анодного эффекта на электролизере и созданию безопасных условий труда на электролизере с водоохлаждаемыми анодами.

Пример 1 (известный способ)
При включенной системе водяного охлаждения анодов осуществляют заливку расплава в электролизер до погружения катодов в расплав на 0,3 их высоты, после чего ко всем анодам и катодам подается токовая нагрузка. За счет интенсивного теплоотвода водой и футеровкой ванны происходит резкое снижение температуры расплава в электролизере, которая может понизиться ниже 651^oС – точки плавления магния, что приведет к выделению магния на катоде в твердом виде, росту твердой магниевой губки на катоде, снижению напряжения на ванне и дальнейшему понижению температуры расплава, замыканию катодов на аноды, что потребует дополнительных мер по предотвращению замыканий электродов.

При этом продолжительность пускового периода электролизера, в течение которого уровень расплава в электролизере повышается до рабочего и температура расплава составит 700^oС, увеличивается до 24-36 часов, что приводит к увеличению пуско-наладочного периода до 1-2^х месяцев, в котором выход по току не превышает 65-70%.

Пример 2 (предлагаемый способ)
Выполнение предложенного способа пуска бездиафрагменного магниевого электролизера с водяным охлаждением анодов заключается в том, что заливку расплава в электролизер осуществляют при отключенной системе водяного охлаждения анодов до погружения катодов в расплав на 0,3 их высоты, после чего подается токовая нагрузка ко всем анодам и катодам. При этом температура расплава постепенно повышается до 690^oС, после чего подается в электролизер новая порция расплава и происходит выдержка до появления роста температуры расплава.

После погружения катодов в расплав на глубину 0,5 их высоты и достижения температуры расплава 700^oС подают воду в систему водяного охлаждения анодов, а для компенсации роста тепловых потерь за счет водяного охлаждения увеличивают поступление тепла в электролизер путем отключения от токовой нагрузки 25-35% анодов, что позволяет повысить напряжение на ванне на 0,6-1,0 В. При таком способе пуска продолжительность его не превышает 12-14 часов, что положительно сказывается на работе электролизера в пуско-наладочном периоде, который сокращается до 20 суток, при этом выход по току увеличивается с 65 до 80%.

Формула изобретения

Способ пуска бездиафрагменных магниевых электролизеров с водоохлаждаемыми анодами, включающий сушку электролизеров с постепенным повышением температуры до 400^oС, выдержку при этой температуре, заливку расплава, подачу постоянного тока к электродам и постепенное повышение уровня расплава в электролизере, отличающийся тем, что при повышении уровня расплава до 0,4-0,8 высоты катода и достижении расплавом температуры 690-720^oС подают воду в систему водяного охлаждения анодов, после чего отключают от токовой нагрузки 25-35% анодов.