§ 2 Циркуляция электролита

Циркуляция электролита в диафрагменном электролизере.

1-подина,

2-графитовый анод,

3-стальной катод,

4-шамотная перегородка –«диафрагма»

5-катодные штанги,

6-магний.

Рисунок 1.13 - Схема циркуляции электролита в ячейке диафрагменного электролизера.

Диафрагма электролиза состоит из нескольких ячеек, включенных параллельно. Пузырьки хлора, образующегося на аноде, поднимаясь, создают восходящий поток, увлекающий с собой электролит. Это объясняется разностью в объемной массе потока электролита, насыщенного пузырьками хлора, и плотной части электролита в катодной ячейке (эффект аэролифта). Восходящий поток электролита в межэлектродном пространстве, поворачивая в промежуток между наклонной плоскостью катодного листа и нижней кромкой диафрагмы, попадает в катодное пространство - зону скопления магния. Часть потока электролита, прилегающего к аноду и наполненного газовыми пузырьками, попадает в зону газосборника (между анодом и диафрагмой), в которой пузырьки хлора покидают электролит, проходя через границу раздела электролит-газ. Поверхностное натяжение на этой границе раздела затормаживает выход пузырьков хлора, отчего объем электролита в зоне газосборника насыщается пузырьками хлора, и скорость этой части потока затухает.

Капельки магния, поднимаясь по поверхности катода, увлекаются электролитом в зону скопления магния, часть капель магния направляется к зоне газосборника, но не попадают в нее, т.к. объемная масса хлоронаполненного электролита а зоне газосборника ниже плотности жидких капель магния. Поэтому капельки магния, встречая газонаполненный слой электролита, перетекают в зону скопления магния. В этой зоне магний отстаивается, происходит слияние отдельных капель в общую массу жидкого металла на поверхности электролита, а поток электролита медленно течет вниз, к подине ванны, где отстаивается шлам. Электролит вновь подсасывается в межэлектродное пространство .

Циркуляция выравнивает температуру и концентрацию хлорида магния в объеме электролита. На характер циркуляции и ее скорость в разных точках ячейки оказывают влияние межэлектродное расстояние, глубина погружения анода, расстояние от анода до диафрагмы и от диафрагмы до катода, а также размер щелей между кромкой катода и подиной электролизера. Хорошо организованная циркуляция электролита способствует снижению потерь магния и хлора.

Циркуляция электролита в бездиафрагменном электролизере.

В бездиафрагменном электролизере циркуляция электролита принципиально не отличается от циркуляции в диафрагменном электролизере, но имеет некоторые отличия, обусловленные конструкцией.

I - рабочая ячейка, II - сборная ячейка, 1- графитовый анод, 2- рамочный катод,

3- магний, 4- шамотная перегородка (штора), 5- переточные каналы.

Рисунок 1.14 - Схема циркуляции электролита в бездиафрагменном электролизере.

Вовремя электролиза поток электролита в межэлектродном пространстве рабочей ячейки поднимается с помощью выделяющихся пузырьков хлора, образуя над электролитом газонаполненный слой. В результате этого образуется разница между уровнями электролита в рабочей и сборной ячейках, что вызывает горизонтальное перемещение верхнего слоя электролита вдоль электродов из рабочей ячейки в сборную. В сборной ячейке движение электролита направлено вниз вследствие всасывания его через нижний канал в рабочую ячейку. Как и в диафрагменных электролизерах, движущей силой циркуляции электролита является эффект аэролифта.

Хлор, собирающийся в пространстве над электролитом, отсасывается по трубам. Электролит с каплями магния поступает в сборную ячейку, где капли магния сепарируются и сливаются в большие массы, а электролит движется вниз. Небольшие капельки магния могут уноситься электролитом из сборной ячейки и попадать в зоны, насыщенные хлором. Унос магния уменьшается при увеличении плотности и снижении вязкости электролита и правильном подборе ширины сборной ячейки, т.к. от ее ширины зависит скорость движения электролита.

ВОПРОСЫ

1. В чем различие циркуляции в бездиафрагменном электролизере от циркуляции в диафрагменном электролизере?

2. Почему магний не попадает в зоны, насыщенные хлором?

3. Что влияет на характер и скорость циркуляции электролита?

4. Как можно увеличить скорость циркуляции электролита в диафрагменных электролизерах, в бездиафрагменных?