2022年镁电解槽技术应用分析 .pdf
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1、镁电解槽技术的发展与应用黄子良郎晶( 攀钢钛业公司海绵钛项目部四川 攀枝花 617063) 摘要:本文简要介绍了镁还原法生产海绵钛工艺中镁电解槽技术的发展及应用,并对其中的流水线电解槽技术、 多极槽技术以及电解槽耐火材料和石墨阳极材料进行了重点分析。关键词 :海绵钛生产镁电解槽发展 应用Application and development of magnesium electrolytic cell technology Huang Ziliang Lang Jing (Titanium Sponge Project of Titanium Industry Co., Ltd., of Pa
2、nzhihua Iron & Steel Group Company, Panzhihua 617063 ) Abstract: This paper introduced the application and development of magnesium electrolysis cell in titanium sponge production by magnesium reductant, analyzed the flow cell technology and multipolar magnesium electrolytic cell technology and the
3、refractory materials and the anode graphite materials used in cells. Keywords:titanium sponge production; magnesium electrolysis cell; development; application 1 前言近年来,随着钛金属应用范围的不断扩大,海绵钛生产企业逐渐增多。在四川省攀枝花市就已投产或在建多家海绵钛生产企业,如恒为制钛公司、钢城企业总公司海绵钛厂、攀钢海绵钛项目,设计海绵钛年总产量超过2.5 万吨。这些海绵钛生产项目均采用镁还原法生产海绵钛。镁电解工序成为各海绵钛生
4、产企业工艺流程的重要组成部分:还原四氯化钛过程产生的副产品氯化镁作为镁电解工序的原料,经过电解得到粗镁和阳极氯气,粗镁精炼后得到的精镁再用于还原四氯化钛,阳极氯气净化后用于钛渣氯化生产四氯化钛。镁电解工序的存在使海绵钛生产实现了镁、氯循环,是海绵钛生产企业实现循环经济,降低生产成本的关键。2 镁电解槽技术发展在镁电解槽中,熔融氯化镁电解产生金属镁和氯气:MgCl2 Mg + Cl2自18世纪开始镁的工业生产以来,世界各国均采用电解法炼镁。镁电解槽在19世纪末期应用于工业生产。初期的镁电解槽是一种简单的无隔板电解槽。它的结构简单,极距易于调整, 但不能密封,氯气不能回收, 电流效率和电能效率很低
5、。 20世纪30年代后,这种电解槽被有隔板槽取代,电解过程各项指标得到明显改善。60年代以后,工业上又出现了新型无隔板镁电解槽,将镁工业推向了一个新水平。70年代后,以海水、盐卤为原料,电解无水氯化镁制取镁和氯的工艺有了新的进展。第一作者:黄子良( 1971-),男,高级工程师,现从事海绵钛相关技术工作,邮编:617063;E-mail: 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 5 页 - - - - - - - - - 传统的镁电解槽依其供电方式及整个配置的不同
6、,可分为有隔板电解槽、道屋型电解槽和无隔板电解槽1,电流强度由 130kA增至300kA。前苏联、美国、日本、挪威都采用无隔板电解槽。目前 , 无隔板电解槽技术应用最为广泛。无隔板电解槽一般有两种类型:一种是借助电解质的循环带动镁进入集镁室,其结构如图1所示,另一种是借助导镁槽使镁进入集镁室,其结构如图2所示。图 1 105kA 无隔板电解槽纵剖面图图 2 阿尔肯型无隔板电解槽(框式阴极)横剖面图1- 调温管; 2-出镁井; 3- 阴极; 4-集镁室; 5-电解室; 6-阳极; 7-导镁槽; 8- 隔墙无隔板电解槽由电解室和集镁室组成。电解室设有阴极和阳极。集镁室收集从电解室随电解质循环带来的
7、金属镁。集镁室和电解室之间用隔墙隔开,镁和氯被分离。在循环集镁的无隔板槽中,电解质在电解室和集镁室之间循环流动。随电解质循环流动,镁从电解室进入导镁槽,在电解质浮力的作用下顺导镁槽流入集镁室。其阴极是双面工作且固定的。电解室中没有阴极室和阳极室之分,结构较为紧凑。阴极是从纵墙插入槽内名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 5 页 - - - - - - - - - 的,阴极为框式结构,以增加有效工作面。电解室采用全密闭,加料、出镁、出渣都在集镁室内进行。同有隔板电
8、解槽相比,无隔板电解槽具有很多优点2。(1)电耗低,吨镁电耗比有隔板槽低2000kWh 。(2)无隔板电解槽电流可增大至3040 万A,比有隔板槽高很多,这是由于无隔板槽工作容积与集镁室容积的比值较大所确定的。(3)电解室密闭性好,氯气浓度较高。(4)氯气与镁分离较好,电流效率较高。与有隔板槽相比,由于无隔板电解槽电解室结构紧凑,所以单位槽底面积镁的生产率较高。(5)无隔板电解槽没有阴极室排气,集镁室排气量较少,因而热损失小。(6)无隔板槽是低温生产,在670690温度下电解,电流效率高,故能量消耗显著下降。我国镁电解技术起步较晚,从1957年抚顺铝厂镁电解投产以来,我国镁电解槽经历了64kA
9、有隔板电解槽、 62.5kA无隔板电解槽、 105kA无隔板电解槽、 120kA无隔板电解槽等多代镁电解3。1961年起国内又进行过有隔板槽、无隔板槽的工业试验研究和生产工作。1987年11月青海民和镁厂建成了国内自行设计的110kA、14台有隔板槽和 2台无隔板电解槽并顺利投产,使我国电解法炼镁工业生产跃上一个新台阶。1993年8月中国核工业总公司 202厂镁厂 105kA无隔板槽顺利投产, 9 #电解槽运行寿命达 25个月零5天,创该厂历史最好水平。 1994年贵州万山氯碱镁厂规模为1400t/ 年电解镁厂投产。 2001年遵义钛厂电解镁车间投入生产(规模为 5000t/ 年) ,使我国电
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