ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Электролиз и конструкции ванн из "Прикладная электрохимия Издание 3" Попытки применить в качестве электролита расплав оксида магния во фторидах щелочных металлов не увенчались успехом растворимость MgO в расплаве фторидов очень низка. В то же время освоение такого электролита могло бы значительно облегчить подготовку исходных соединений к ведению процесса. [c.486] Электролит для получения магния должен обладать высокой электропроводимостью, большой плотностью, малой вязкостью, высоким поверхностным натяжением на границах расплав — еоздух и металл — электролит. [c.486] В зависимости от характера исходного сырья для получения магния электролизом применяют калиевый, натриево-калиевый и натриево-кальциевый электролиты, составы и свойства которых приведены в табл. 5.4 и 5.5. [c.486] Натриево-калиевый электролит наиболее целесообразно применять в тех случаях, когда сырьем является практически чистый безводный хлорид магния, например, получаемый при восстановлении Ti U магнием. Этот электролит нашел широкое-применение с развитием комбинированного производства титана и магния. Состав электролита регулируют главным образом путем добавления чистого хлорида натрия. [c.487] Наличие соединения в твердой фазе существенно сказывается на основных физико-химических свойствах расплавов системы Mg la —КС1 (рис. 5.23). [c.488] Плотность электролитов должна быть выше плотности жидкого магния (рис. 5.24), тогда металл всплывает на поверхность электролита, что исключает обратное окисление его на аноде. Добавление СаСЬ увеличивает плотность электролита. [c.488] Вязкость электролита может быть снижена введением КС1 и Na l (см. рис. 5.23). При уменьшении вязкости капли магния всплывают на поверхность расплава, а частицы MgO, образующиеся при окислении магния, не задерживаются в электролите. [c.488] Путем введения КС1 и Na l может быть увеличена электропроводимость расплава, но снижено поверхностное натяжение. При получении магния важно достичь увеличения поверхностного натяжения на границе воздух— расплав, чтобы капли магния не соприкасались с воздухом и не окислялись. Желательно увеличить поверхностное натяжение и на границе металл — электролит для получения крупных капель металла. Для этой цели в электролит добавляют СаРг, который растворяет пленку MgO, обволакивающую капли магния, и способствует их слиянию. [c.488] Стальной корпус ванны футерован шамотом, плавленым диабазом и изолирован для снижения потерь тепла. Анодами являются графитовые блоки, катодами — листы стали. В диафрагменных электролизерах аноды вводятся сверху, сбоку или снизу, в бездиафрагменных — сверху или снизу. [c.489] Диафрагменные электролизеры работают при силе тока 65—125 кА. Они состоят из ячеек, смонтиро(ванных параллельно друг другу внутри корпуса одной герметизированной ванны (рис. 5.25), Высокая сила тока и хорошая теплоизоляция обеспечивают поддержание нужной температуры за счет тепла Джоуля — Ленца. Между анодами 3 я катодами 4 в электролит погружают на глубину 150—200 мм ке рам ческие диафрагмы 7, благодаря которым наданодное пространство, куда всплывают пузырьки хлора, отделяется от катодных ячеек, где скапливается магний. [c.489] Вредными примесями являются сульфаты железа и другие примеси, увеличивающие количество шлама, образующегося при взаимодействии этих солей с магнием с выделением MgO, и снижающие выход магния по току. Соли железа и никеля восстанавливаются магнием и его субсоединениями выделяющееся при этом губчатое железо скапливается у катода, адсорбирует оксид хмагния и создает непроводящий слой, который нарушает нормальный ход электролиза. [c.490] При электролизе основным процессом является разложение солей магния с выделением на катоде магния, а на аноде — хлора. Протекание этого первичного процесса подтверждается тем, что напряжение разложения Mg b ниже напряжения разложения остальных хлоридов — составляющих электролита. Напряжение разложения (в В) хлорида магния, рассчитанное по термодинамическим данным, равно 2,52 В при 700 °С, 2,49 В при 750 °С и 2,46 В при 800 °С. При 700 °С и в присутствии хлоридов щелочных металлов разл=2,6—2,7 В. В переносе тока ионы магния принимают значительно меньше участия, чем ионы К+ и С1-. [c.490] Выход магния по току зависит от ряда факторов плотности тока, температуры, концентрации Mg b, расстояния между электродами, содержания примесей и др. Плотность жидкого магния меньше плотности электролита, поэтому капли магния и хлор поднимаются вверх. При взаимодействии между ними монсет образоваться хлорид магния и соответственно снизиться выход металла по току. В овязи с этим в магниевых электролизерах исключительно важна циркуляция электролита. [c.490] Выход магния по току,. . [c.491] Удельный расход электроэнергии, кВт-ч/т. [c.491] Съем магния, кг/сут с 1 площади пода. [c.491] К числу основных недостатков диафрагменных электролизеров относятся большой удельный расход электроэнергии, низкая степень полезного использования рабочего объема электролизера, высокие потери хлора, трудность механизации обслуживания ванны из-за большого числа ячеек, недостаточная стойкость диафрагм, а следовательно, и малый срок службы электролизера (до 16—18 мес). [c.491] Отличительной особенностью бездиафрагменных электролизеров является небольшое число электролизных отделений, в которых установлены аноды и двусторонне работающие катоды и только одна или две сборные ячейки для накапливания магния, выборки шлама и заливки расплавленного электролита. Благодаря отсутствию диафрагм электроды можно располагать более компактно при этом уменьшаются тепловые потери, снижается удельный расход энергии, повышается съем магния с 1 м площади пода, уменьшаются потери хлора. [c.491] В отличие от диафрагменных электролизеро1В, в которых электролит циркулирует в плоскости, перпендикулярной к поверхности электродов, в бездиафрагменных электролизерах циркуляция электролита происходит вдоль рабочей поверхности электродов (см. рис. 5,26). В межэлектродном пространстве между катодом 2 и анодом 1 возникает направленная циркуляция газожидкостной смеси электролита, капель магния и пузырьков хлора. Этот поток выносит магниевые капли, постоянно укрупняющиеся по мере движения в так называемую сборную ячейку и удаления от пузырьков хлора. Ячейка отделена от электролизной секции аппарата гидрозатвором, образуемым керамической арочной перегородкой или шторой, частично погруженной в расплав. [c.491] Вернуться к основной статье