ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения конструкторской разработки.

Предназначено для получения щелочных и щелочно­земельных металлов из расплавов их галогенидных солей при вы­соких температурах.

В устройстве токоподвода к электроду для электролиза рас­плавов солей в графитовой части электрода выполняется уг­лубление в виде полусферы на внутреннюю поверхность которого наносится сплошное покрытие из никеля (или другого металла или сплава химически устойчивого в атмосфере галогена) толщи­ной 1-4мм. Зазор между металлическим токоподводом и графито­вой частью заполнен легкоплавким сплавом следующего состава мае. олово 39,9-60; свинец 60-39,9; никеля (или другого металла, который был использован в виде сплошного покрытия на графите) 0,1. Диаметр металлической токоподводящей штанги относится к глубине ее погружения в углубление в графите от 1:2,5 до 1:2,6. Высота уровня легкоплавкого сплава в зазоре не превышает от 3/4 до 4/5 общей глубины углубления. Токоподводящая штанга вы­полнена сплошной из металла, обладающего высокой электропро­водностью. Контакт токоподводящей штанги с графитом осуществля­ется через легкоплавкий сплав и металлическое покрытие. Сплошное покрытие увеличивает срок службы электрода, так как защищает легкоплавкий сплав от взаимодействия с хлором, диф-фундирующим по порам графитового электрода. Вследствие по­ристости графита сплошное покрытие металла толщиной менее 1мм получить сложно, и оно будет не надежно из-за возможности проникновения хлора по микродефектам. При толщине покрытия более 4мм относительно высокое электросопротивление никеля (или другого металла устойчивого к воздействию галогена) вызо­вет дополнительные потери электроэнергии, возможно возникно­вение зон местного перегрева, кроме того получить сплошное по­крытие большой толщины сложно с точки зрения технологии.

По сравнению с прототипом очевидно, что жидкий контакт обеспечивает более надежную и равномерную передачу электро­энергии от токоподвода к графитовому электроду, в результате не возникает зон местного перегрева и увеличивается срок службы электрода. Защита зоны контакта от воздействия газообразного хлора с помощью никелевого покрытия также увеличивает срок службы электрода предлагаемой конструкции по сравнению с прототипом.

Дно углубления в графитовой части, выполненное в виде полусферы, обеспечивает равномерное распределение тока по всей поверхности контакта "жидкий металл-графит", кроме того, такая геометрия углубления облегчает технологию нанесения металлического покрытия одинаковой толщины. В результате по сравнению с прототипом срок службы электрода возрастает.

Для того, чтобы токовая нагрузка на металлический токо-подвод соответствовало переходному сопротивлению "металл-графит" необходимо, чтобы диаметр токоподвода относился к глубине погружения в углубление в графитовой части от 1:2,5 до 1:2,6. Это также увеличивает срок службы предлагаемого устрой­ства.

Чтобы исключить взаимодействие (растворение) металла покрытия со сплавом, последний насыщают материалом покры­тия. Содержание свинца и олова подбирают таким, чтобы темпе­ратура плавления сплава была от 200 до 250°С. Если температура плавления сплава выше 250°С может нарушиться контакт жидкий сплав-никель, если ниже 200°С, то возрастает упругость паров ценных компонентов сплава при рабочих режимах работы элек­трода и как результат ухудшаются условия труда обслу­живающего персонала и возрастают потери ценных компонентов сплава. Чтобы улучшить условия труда и снизить потери жидкого сплава, последний заливают в зазор между токоподводящей штангой и графитовой частью на высоту от 3/4 до 4/5 от нижней точки углубления. Верхняя часть зазора заливается герметизи­рующим составом (жидкое стекло с асбестом, силиконовое мас­ло). Это позволяет снизить взаимодействие жидкого сплава с воз­духом, то есть увеличивает срок службы токоподводящего уст­ройства.

Использование конструкции при получении щелочных и щелочно-земельных металлов электролизом хлоридных распла­вов солей этих металлов позволяет сократить энергозатраты на производство единицы продукции на 10-15%, повысить качество получаемого металла за счет снижения содержания в нем приме­си графита, увеличить срок безостановочной работы электроли­зера, облегчить доступ к контакту электрода и токоподводящей шины, сократить затраты ручного труда обслуживающего персо­нала в атмосфере анодных газов, которые необходимы при заме­не электродов.