Заливка сырья и удаление отработанного электролита

30.01.2017

При электролизе концентрация хлористого магния понижается по мере его разложения. Одновременно понижается уровень расплава вследствие удаления из электролизера продуктов электролиза.
Периодической заливкой хлористого магния или безводного карналлита достигается одновременно повышение концентрации MgCl2 и сохранение нормального уровня электролита. Минимально допустимое содержание MgCl2 в электролите равно 6—7%. Верхний предел содержания MgCla в рабочем электролите при хлормагниевой схеме питания ванн составляет 15%, при карналлитовой и смешанной он может быть снижен до 10—12%.
Заливку обычно производят три-четыре раза в сутки. Количество заливаемого расплава определяют в зависимости от содержания хлористого магния в электролите и заливаемом продукте.
Режим заливки зависит также от применяемой схемы питания и характера сырья.
Если бы продукт из шахтных печей состоял только из хлористого магния, то частота и размер заливки его в электролизер определялись бы только уровнем электролита и содержанием MgCl2 в нем.
Технический хлористый магний содержит 80—92% MgCl2 и определенное количество хлоридов калия, натрия и кальция. Некоторая часть KCl, NaCl и CaCl2 удаляется из электролизера в виде возгона и главным образом со шламом. Однако количество вводимых с техническим хлористым магнием указанных солей превышает их расход и поэтому они накапливаются в электролите. Это приводит к постепенному изменению состава рабочего электролита, причем в направлении отклонения от оптимального состава. Особенно отрицательно влияет повышение концентрации CaCl2 выше 50%, при этом значительно возрастает вязкость электролита и ухудшается работа электролизера. Кроме того, уровень электролита в электролизере постепенно повышается настолько, что нехватает объема для заливки хлористого магния, хотя это необходимо делать для повышения содержания MgCl2 в электролите. Поэтому при хлормагниевой схеме питания периодически (1 раз в 2—3 месяца) освобождают часть объема ванны и затем заполняют его хлористым натрием или специально приготовленным сплавом солей с расчетом получения электролита оптимального состава. Эту операцию называют корректировкой состава электролита.
Можно путем соответствующей дозировки компонентов сухой шихты шахтных электрических печей, получать в них технический безводный хлористый магний, содержащий 2,5% CaCl2, 5% NaCl и не более 1 %; КСl.
При применении такого сырья для электролиза, состав электролита практически не изменяется и необходимость в корректировке его специальными сплавами солей отпадает.
Когда применяют расплавленный безводный карналлит, содержащий в среднем 45% MgCl2, то по указанной выше причине повышение концентрации балластных солей и заполнение ими объема ванны происходит значительно быстрее, чем при хлор магниевой схеме питания. В этом случае приходится удалять часть электролита перед каждой заливкой безводного карналлита. При этом количество заливаемого расплава на 1 т получаемого магния в два раза больше, чем при хлормагниевой схеме. Это является одним из существенных недостатков карналлитовой схемы питания электролизеров. Вследствие частого удаления отработанного электролита при карналлитовой и смешанной схемах питания допускают снижение предельной концентрации MgCl2 до 4—5%.
Расплав заливают в катодное пространство электролизера через воронку из ковша, в котором его привозят от печей Ковши перевозятся электрокарами, либо мостовыми кранами. Возможно также комбинированное транспортирование расплава, на электрокарах и с помощью мостового электрического крана.
Отработанный электролит удаляют из электролизера специальным центробежным насосом, подвешенным на мостовом кране. Можно также удалять отработанный электролит вакуум-ковшами, применяемыми для удаления металла из электролизеров. При откачке отработанного электролита необходимо следить за тем, чтобы уровень его не был ниже диафрагмы, в противном случае воздух засасывается в анодное пространство и концентрация хлора в анодном газе снижается.
Непосредственно после заливки в электролизер загружают фтористый кальций (плавиковый шпат) или фтористый натрий, в количестве 1—2% от веса загруженного расплава. Перед загрузкой в ванны фтористые соли должны быть хорошо просушены. В случае применения плавикового шпата его предварительно размалывают на молотковой дробилке и просеивают через сито с отверстиями 2 мм.
Для питания электролизеров следует применять только расплавленное сырье, нагретое до 700—720°. Загрузка застывших твердых безводного хлористого магния или карналлита разрешается только как исключение, в особых случаях.