阿尔肯型镁电解槽的发展_OlivioSivilotti

,
。
由于 极 距小
。
电极 间
,
是 由 于存 在 着许 多 间题 及 不 可 靠性 使这种 具有
吸 引 力 的 结 构 没 能得到 采 用
主要 的 间 题 是 电极
,
的 镁 氯不 能分 离
电解 的两 种 产 品 和 电 解 质 混
合到 一 起上 升 到 电 解 室 的 表 面
,
均 质混 合 物
特 别 是石 墨 阳极
。
在此 过 程 中又 进 行 了大 量设 计修改
。
并在
一 台 工业 规 模 的 电 解 槽进 行 了 实 验
,
开 发 了 一 个新
要 记住
这种 反应
干扰
,
。
,
输入 能 量 的 三分 之 二是 被 电 解 反
,
由于 在 一 个 配 置 紧
。
应 热动 力 学的 需 要 所 吸 收
因 而 必 须 严 格控 制
。
吸
镁 珠 小 和 电 解质 的 激 烈 搅 拌
生氯 化 镁 逆 反 应 的 有 利 因素
,
所有 这 些 都 是 产 但是 电解 产 品可
收 了过量的 热
,
这 会 减 少 内部 生 成的 热
避免
。
轻
金
属 6 不 包 括 一 台月 运 行 时 间 为 9
.
年沁
5
在 电解 质循 环 中分 离 上 升 的 自然结 果
、
n
ie l l e
称 它 为 无 隔 板槽
,
取消
,
在 能源
,
了 I G 电解 槽 的 隔 板
.
简 化 后 的 电解 槽 使工作
密 封 设 施得 到 改 进
危 机和 环 境 保 护 被 提到 重 要 议 题 的 当 今 时代
空 间得 到 更有 效 地 利 用
由于 阴
阳 极 几 何 尺 寸 的 改 进 而导 致 节 能 以
,
2
月 在 大 坂 钦厂
。
原 因 是有 些
,
这 台试 验 电解 槽 生产 指标 超 过 设 计
14k
电流从 双极 板旁 边 通 过 时
绕 过双 极 板
,
直接
能 耗 低于
w
·
h /k g山
对实 验 期
从 阳极 流 到 阴 极 绝 不 会完 全 消 除 供 通道
,
。
可 以用 电绝 缘隔墙 将 电 极 板
12
正 是 加 拿 大 铝 业 公 司 和 专 利用 户 间 的 长期
响
。
该 研究 表 明
额 定 电 流介 于 叨 ~
1 3 。~ 1 4 5 k
.
.
k 0
h
A
的
。
合 作 和 共 同开发 才 获 得 优 异 的 成 绩 并使本 文 的
改 进 后 电解槽 电耗 可 达
,
w
·
/k g
介 绍 成为 可 能
改进 后于
19 6 1 年 被 大 坂 钦 厂
e
,
美的 镁 电 解槽
1 9 6 7 年 被 阿 尔梅
,
加 拿 大 铝 业 公 司 镁 生 产于
1 9 5 9年 停 止
,
但
特 (o e r m
t )
钦 厂 采用
·
。
又 经 过 多年
,
这种 初
,
阿 尔肯 型 ( 加 拿 大 铝 业公 司 研 制 的 ) 镁 电 解 槽 正 被 三 家 主 要 的 钦 生 产 厂 获得 专 利 使 用
。
原 理很 简单
,
如果 把 一 块 导 电 的 金 属 板 插
当 电流 通 过 金属 板
,
第 一 步 是 确认 和 实现 加 拿
k
入 传 统 电解 槽 阴 阳 极 之 间
时 极
电 解槽 设 计
。
大坂 钦
k
。
该 板 面 向 阳 极 的 一 侧变 为 阴 极
,
相反 一 面
。
厂 又 要 求 加 拿大 铝 业 公 司 将 设 计 改 至
何 暴露 出的 问 题 从 设 计 和 操 作上 作 了进 一 步 修
。
封闭起来 以 减 少 这 种 绕 流 的 程度
,
但 这种 损失
因为 必 须 为 电 解 质 的 循 环 提
。
由 于 加 拿 大 铝 业 公 司和大 坂 钦 公 司 的 共 同
因 而 根 据 假定 产 能 成 倍 增长 来 计 算 出
年伸
轻
金
属
及 由于 全 密 闭 设 计 而 得 到 环 境 改 善 的 结果 都是
这 个 问 题 最直 接 的方 法是 多次 利用 流 入
电解 槽 的 电 流
,
、
流出
很 受欢 迎的
。
即 采 用 多 极 电解 槽
, ,
。
年加 拿 大 铝 业 公 司和 大 坂 钦 厂 签 署 了
一 项合 作开 发协 议 大 铝 业 公 司 所做 的
,
车 间 的 产 能增 加 了
13k w
·
一 倍多
,
能 耗 减 少 到 接近
,
极 间 插入 附加双 电极 板
以进 一 步 增 加产 能 却
1 9 8 0年 阿 尔 肯 型
0 k A 电 解 槽 技 术 准许蒂 8
以 实 现 其 在 亨得 森和
。
变 成 了一 个 限定 因 素
最 佳设 计 结果
,
。
t ) 使用 梅 特 钦厂 ( iT m e
继 续努 力
,
在 8 0 k A 电 解槽 实验 完 成 后
4 Ok A
,
,
大坂
的 电流 效 率 必 然 有所 减 少
到 一 个 固 定 的 极小 值
,
的 一 个 电 解 车 间 就 将原 有 的 为 1 0 k A 倾 斜 阳 极 电 解槽
电 解槽 改 造
h / g k
。பைடு நூலகம்
通 过 认 真 设 计 可 把 这 种 电流 效率 损失 减 少 但这 种 损失 对 于在 阴 阳
一 台 电解槽 带有 许多 个 双
内 华达 的 镁 厂 现 代 化 计 划
在现 代化 电解车 间
电 解槽
。
极 电极 上
。
,
连 续配 置在 阴 阳极 间 电 流 通 过 的 通 道
,
内 停止 使 用 I G
.
.
电 解槽
,
代 之以加拿 大铝 业公
k A
由于在 一 个双 极 电 极 的 体 积 内不 能容 纳整
( 1 )
。
始 的 电 解槽 已被 进一 步 改 进 槽 容量 达 4 0 kA
电 耗达 到 1 8 k w h /k g 划
,
。
日本 大 坂 钦 厂
。
1 9 7 1 年加 拿大 铝业 公
司 开 始 了 一 项 研 究计
,
( 2 ) 美 国俄 勒 冈阿 尔 梅 特 ( O e t ) 钦 r me
目的 是 改 进 阴
研究
该厂 于
。
所开 始 用
的 电 化学
1 0 0 0 安 培 电 解 槽 研究 无水 熔 融氯 化 镁
。
1 9 5 9年 关 闭 ,
完 整 的 操 作技术 得到 了确 立
,
在
从 那 时 以来 完成 了许 多 出色 的 研 究
,
工作
。
结果
经 过 多年 的 努 力 研 制 出 了一 种 完
。
当 时 来说 0 2 一 2 k w h /k g 的 能 耗 不 被看 作 是 主 要 的 经 济 因素 所 以 同 样 的 电解 槽 经少 许
。 、
、
阳 极 的 几 何尺 寸
增加 电
厂
’
。
解槽 的 规 模
(
3 )
采 用 各 种 数 学 和 物理 的 模 型 技 术
不 同 电 极 尺寸 和 斜 度 对 电解
、
美 国 内 华 达 亨 得森 蒂 梅 特 ( i T me t)
研 究 了不 同 极 距
质 循环
、
钦厂
。
电 流分 布
,
槽 电压 和 单位 电 耗 的 影
加 拿 大 铝业 公 司 早 期对 于 导 致 倾 斜 阳极 电
与 由于 电 流 绕行
这种 损失 更 难 预
,
解 槽 发 展 的阴
阳 极 结 构研 究 表 明
,
可 以 采用
。
引 起 的 电 流 效 率 损失不 一 样
测
,
,
狭 窄 的极 距
,
以 利 于 进 一 步 降低单位 能 耗
。
但
而 且 损失也 许 更 大
。
司 对生 产 铝 的 水平 多 极 电解 槽进 行 了 广 泛 研
台 4 o k A 的 这 种 电 解 槽 启 动共 花 费 了 几 年 时 间 流 效率 损失 的 初 步 估 算 问题
。
究
,
七 十年代 以来 发 表 了 3 6 项 以上 的 专 利
、
要 克 服 的 第 一个 障碍是对 逆 反 应 造 成 的 电
,
以
变为 阳 极
,
因 而 该 板 的 功能 就 象 一 个 双 极 电
,
适 应 当 时大坂 钦 公 司 拥有 的 整 流器 容量
作 在 两 个 公 司 合 作下 于 1 9 7 5 年 开 始进 行
水平 改
(·,
,
。
该工
电 解槽 的生 产 能 力 几 乎 成 倍增 长
严 能 并不 是 精 确 的 成 倍 增长
2 千 安 的 电解 槽 3
。
,
使 用 的 原 料 是 来 自安 大 略矿
,
动就 不 大 为 人 所 知
。
这种 活 动 始 于
S o
年
,
当
场 的 锻 后 水 氯 镁 石 经加 碳 氯 化制得 的 无水氯 化 镁
由于 朝 鲜 战 争 后 镁 的 需 求量 下 降
,
·
n g 丈n ) 时加 拿 大 铝 业公 司 在 金 斯 屯 ( K i
。
,
这 种 循 环是 电 极 间 气 体
,
% 的 实验 槽
。
这
台 电 解槽 是
这种 反
,
4
号设 计
。
,
安 装在 系 列 内 是 为 了探
。
幸 运 的 是 对 大 量 的 文献研 究 表 明
应 的 速 度不是 太 快 山
室研 究
`
索 电 解槽 设 计 的 某 一 极 限 值
于
1 1k
。
车 间平 均 能 耗 低
可 在 阳 极 的 一 侧到另 一 阴
,
司 工程 处 按 合 同 设 计 的 8 0
个 电 解槽 的 安培数
阿 尔肯 型 多极镁 电解 槽 的 发 展
1 9 7 9 年 加拿 大 铝 业 公 司 决 定 从事 一 项新 的
极 的 通 路 上 作镜 相 配 置
的 总安 培 数
。
用 对 称 的 集 合 电极和
轻
金
属
年沁
阿 尔肯 型镁 电解 槽 的发展
l
加 拿 大铝 业 公 司 国 际 有 限公 司
巨
吴贤 熙
译
霍光 庶
校
,
因而 也 改 善 了 操 作 环 境
最 后 导 至 槽 结 构更 加
。
引
言
坚 固 和 在 大 电 流 下 更 容 易操作 在 四 十年 代用
5
加 拿 大 铝 业 公 司在镁 工业 中 主要 是 作为 一
。
重 要 的 发 现 是 阳极 排 放 的 气体 产生 一 缕 缕 气 泡
气泡 缕是 稳 定 的
,
。
,
而 且 不 受 气 流 速度 ( 电
:
背
`’
、 。
景
流密 度 )
极 距和 阳 极 面 斜 率 ( 最 大 斜 度 2 0
〔` ,
) 1
阿 尔肯 型 镁 电 解槽 的 原 始 方案 可 在 两 篇 早
千 安 的 试 验 槽 试 验后
。
,
于
个 良好 的 主 雇 和 原 镁 锭 的 国 际 贸 易 单 位 而 闻
名
。
五 十 年 代 初 在 魁 北 克 的 阿 尔 维 达 建 立一座 年 产
4 0 0 0 吨 的 半工 业 试 验 厂
该 厂 装 设 了 额 定 电流
加 拿 大 铝 业公 司 在镁 生产 技 术 领 域 中 的 活
的 明显影 响
期 的专 利
幻
中找 到
。
该 专 利 包 括 设 计 及操 作 底特 律 召 开 的 国
〔”
,
这 种 倾 斜 型 阳极 获 得 了 专 利
一
。
而 且是 第 二
。
的 主要 特 点 和 细 节 际 镁 会议 上 D a
.
1 98 2 年在
a
。
代 阿 尔 肯 型 镁 电解 槽 优 化 操 作 的 关 键 因 素 之 我们 称 这 种槽 为 倾 斜 阳极 电解 槽
、
重 复安 装 足 够多 的 这种集 合 电 极 来 获 得 所 需要
按标 准 设 计
制 造 和 装 配 的 结果
。
开 发 计划
,
进 行 第 三 代 电解槽 设 计
。 。
:
阿 尔 肯型
(D OW) 就
与阿 尔 肯 型 原 来 的 镁 电 解 槽 一 致
,
这 样为 什 么
多 极 镁 电解 槽
设 计 多 极 电 极结 构的 电 解 槽 生
这个 实 验 鼓 起 了 建 立 这
,
中
,
5
号设 计 的 图 纸 已 绘 制 完毕
。
。
现在 我 们 已
种 电解槽 的 勇 气
间
,
进 而 启 动 了 一 个 工 业 电解 车
知 道 预 期 的 结果 以 及 在 运 行 中 需要 控 制 的 参 数 是什么
本文 介 绍 的 这 些 最 新 进 展
的 更经 济 的 生 产 镁 的 领 域
而 且 通 过 小规模 的 实 验
,
w
·
h
/ k g 实 验 槽 的 能 耗也 从 这 个 结 果 中
lJ .
证实
,
这 种 电流 效 率 的 损失 可 以 控
!
扣出
制
。
在
4k A
电 解槽 上 进 行的 可 行 性 实 验 结果
,
电解 槽 设 计 和 操 作 的 最 优 化工 作 仍 在 进 行
电 流 效 率为 2 0 % 4 ~ 3
,
凑 的 厂 房 内 装有成 套 大 型 生产设 备 的 有 利 条
任何 电流 效 率 损 失
电 极过 电 压 的
件
,
致 使 投 资 降低而 劳动 生 产 率提 高
,
,
单位 能
四 十年 代道 屋
` ,
、
不 设 计 大量 适 合现 存 电解槽 结 构 的 集合 多 极 电
产 镁 并非 新 的 想 法
极 并 进 行 整 体试验 呢 ? 于 是 阿 尔 肯 型 的 多极 电 解槽 诞 生 了
。
探 索过 这 种 电解 槽 设计
”
。
近来 加 拿 大铝 业 公
。
0 月第 一 从有 这 种 想 法到 1 9 8 口 年1