Усовершенствование технологии и интенсификация электролитического производства магния

• Автор: Грищенко, Роман Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 116 с. : ил

ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. Усовершенствование технологии и интенсификация электролитического производства магния за счет принудительного охлаждения анодных головок.

1.1 Обзор данных литературы.

1.2 Методика проведения исследований

1.3 Результаты исследований и их обсуждение.

1.3.1 Зависимость температуры анодных головок от режима

охлаждения анода

1.3.2 Зависимость теплосъема теплоносителем от режима охлаждения анода

1.3.3 Определение динамики изменения температуры электролита в

зависимости от изменения параметров отвода тепла теплоносителем

1.3.4. Результаты эксплуатации электролизеров с водяным

охлаждением анодов.
1.4 Выводы
ГЛАВА 2. Интенсификация процесса электролиза магния за счет загрузки твердого глубоко обезвоженного карналлита.
2.1 Обзор данных литературы.
2.2 Термодинамический анализ процессов, протекающих при
загрузке сырья в электролит.
2.3 Разработка методики оценки качества глубоко обезвоженного
карналлита
2.4 Результаты исследований и их обсуждение.
2.5 Выводы
ГЛЛВЛ 3. Электролитическое получение магния
на графитовом катоде
3.1 Обзор конструкций биполярных электролизеров
для получения магния
3.2 Теоретическое обоснование возможного состава электролита,
обеспечивающего эффективное выделение магния на графитовом катоде
3.3 Методика проведения исследований.
3.4 Результаты исследований и их обсуждение
3.5 Выводы.
ОБЩИЕ ВЫ ВОДЫ
ЛИТЕРАТРУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ.
ВВЕДЕНИЕ


Более перспективным является использование в качестве хладагента воды, что позволит не только более эффективно охладить анодные головки и повысить силу тока на электролизере, но и осуществить тепловое регулирование электролизера в более широком диапазоне. Однако, оптимальные режимы охлаждения не разработаны, так как отсутствуют данные о влиянии температуры теплоносителя на температуру анодных головок и на теплосъем с анодов электролизера. Так же не определены пределы регулирования теплового режима электролизера с помощью изменения режима охлаждения анодных головок, которые необходимы для эффективной эксплуатации электролизеров с водяным охлаждением анодных головок. Одним из вариантов утилизации избыточного тепла является работа электролизера на твердом сыпучем глубоко обезвоженном сырье, полученном при одностадийном обезвоживании в аппаратах КС. Добавочные потери энергии, расходуемые на плавление твердого сырья, компенсируются повышением силы тока на электролизере. Это дает возможность интенсифицировать процесс электролиза. Согласно расчетам , переход на твердую загрузку карналлита при выходе по току позволяет повысить силу тока и производительность электролизера на . Напряжение на шунте электролизера возрастает на 7,5, а удельный расход электроэнергии на 7. Однако отсутствие второй стадии обезвоживания, связанной с плавлением карналлита, снижает общий расход электроэнергии на 3 тыс. Втч на тонну магния. Основным недостатком загрузки твердого сырья является попадание в электролит оксида магния и недоудаленной влаги, содержащихся в твердом карналлите, что вызывает быстрый износ анодов и выход их из строя. Следовательно, необходимо определить то содержание кислородсодержащих примесей в глубоко обезвоженном карналлите, которое обеспечивало бы необходимый срок службы анодов. Другим перспективным направлением интенсификации процесса электролиза магния является использование биполярных электролизеров. Основные особенности биполярных электролизеров подвод тока к однополярным электродам анодам и катодам и наличие биполярных электродов, расположенных между однополярными электродами. Так использование электрохимической ячейки с одним биполярным электродом, установленным между анодом и катодом, позволит снизить примерно вдвое потери электроэнергии в ошиновке, в анодной и катодной системах и повысить удельную производительность электролизера при сохранившейся силе тока примерно в два раза. Главная трудность в создании магниевого биполярного электролизера конструкция устойчиво работающего биполя. Известные конструкции комбинированных биполярных электродов для магниевых электролизеров, состоящие из графитированной и стальной пластин с различными вариантами крепления, сложны в эксплуатации. Как правило, не удается осуществить плотный контакт между пластинами, особенно при нагреве, когда изза разного термического расширения, между ними могут образовываться зазоры, в которые проникает электролит, и электрод выходит из строя. Кроме того, трудно защитить от разрушения хлором места стыка графита со сталью. Графит является наиболее привлекательным материалом для изготовления биполярных электродов. Однако выделение магния на катодной поверхности графитового биполярного электрода сопряжено со значительными трудностями, так как в отличие от традиционных стальных катодов, графитовые плохо смачиваются жидким магнием. Следовательно, необходимо определить те параметры электролиза магния на графитовом катоде, которые обеспечивали бы удовлетворительный выход по току. Различные направления исследований, решающие единую задачу, определили целесообразность изложения в отдельных главах не только результатов исследований, но и обзора данных литературы по каждому направлению. Установлены пределы теплового регулирования электролизеров при помощи изменения режима водяного охлаждения и определена динамика изменения температуры электролита в зависимости от изменения параметров отвода тепла теплоносителем. Получена зависимость теплосъема с анодов электролизера от средней температуры воды в кессонах в пределах, характерных для работы промышленных электролизеров.