ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Кармамы электролизеров из "Электролиз с ртутным катодом" Первоначально корпус электролизеров имел форму стального ящика или корыта, футерованного изнутри бетоном, как показано на рис. 21 (хотя еще в прошлом веке предлагались конструкции с нефутерованным стальным дном [6]). Ртутный катод протекал по тщательно выровненному бетонному дну электролизера ток к аноду подводился вмонтированными в дно медными токоподводами в виде стержней с расширенными контактными головками. Иногда корпус ванн целиком отливали из бетонэ. Применялась облицовка бетона стеклянными, керамическими, гранитными или пластмассовыми плитками [7]. [c.92] Из-за недостаточной ровности бетонного дна в электролизере необходим относительно толстый слой ртути (примерно 5—7 мм). Бетонная футеровка корпуса электролизера служила около двух лет. За это время возникали повреждения боковых стенок и днища, в которые через трещины проникала ртуть. Частично ртуть попадала в поры бетона. При ремонте ванн бетон взламывали и термически обрабатывали в ретортах для отгонки ртути с целью ее регенерации. Трудоемкая и вредная работа по ремонту ванн являлась существенным недостатком бетонных электролизеров. [c.92] Следующим шагом в усовершенствовании конструкции явилось оголение большой части стального дна для использования его в качестве токоподвода к ртутному катоду и закрепление гуммировки по краям дна прижимными планками (как показано на рис. 21,в). Необходимость в прижимных стальных планках вызвана тем, что не закрепленная механически гуммировка постепенно отрывается и вздувается в процессе катодного выделения водорода, постепенно распространяющегося под слой гуммировки. [c.93] Одним из недостатков такой конструкции является то, что при нарушении циркуляции ртуть сходит прежде всего с гуммированной (не смачиваемой амальгамой) части. В результате открывается часть дна, над которой аноды не изнашиваются. Это затрудняет дальнейшее опускание анодов и приводит к повышению напряжения. Кроме того, на гуммированной поверхности часто задерживается неполяризованная ртуть, подвергающаяся хлорированию. Поэтому в более поздних конструкциях прижимные планки начали ставить возможно ближе к стенкам электролизера. [c.93] Другой недостаток электролизера с прижимными планками заключается в необходимости ремонта всего корпуса электролизера при замене поврежденной гуммировки. Причем самым трудоемким процессом является удаление ртути из днища для безопасной работы при гуммировании. Кроме того, при ремонте электролизеров с прижимными планками трудоемка замена прижимных планок, так как в процессе электролиза изнашиваются головки крепящих шурупов, а резьбовое соединение прочно схватывается с телом электролизера. Поэтому широкое распространение получили электролизеры рамной конструкции, показанные на рис. 21,г. [c.93] В этой конструкции стальное дно устанавливается на все время работы ванны и ремонта его не требуется. [c.93] Боковые стенки электролизера, образуемые гуммированной рамой из швеллера, съемные. Кроме простоты конструкции и удобства ремонта, рамные электролизеры обладают тем преимуществом, что амальгама в них соприкасается не с гуммировкой, а с резиновой прокладкой между дном и рамой. [c.94] В электролизерах же корытного типа амальгама соприкасается с гуммировкой, которая на линии контакта амальгамы с рассолом разрушается значительно быстрее. Это происходит прежде всего потому, что в щелочном растворе у поверхности амальгамы разрушается защитный хлорированный слой гуммировки, гуммированная поверхность хлорируется вновь и подвергается коррозии на большую глубину, чем в хлорном рассоле выше уровня амальгамы. [c.94] В электролизерах рамной конструкции со стальным дном по периметру про.кладки под рамой наблюдается коррозия стального дна. В результате коррозии в первое время после включения в работу новой ванны по периметру образуется неровная канавка глубиной 2— 3 мм, после чего дальнейшая коррозия приостанавливается. Это обусловлено тем, что на границе с прокладкой образуется выпуклый мениск амальгамы, и хлорный рассол получает доступ к стальному дну. Для предотвращения этого по краям стального дна на 2—3 мм ниже его уровня было предложено выстругивать плоскость, на которой затем вдоль края электролизера делать углубление [11]. [c.94] Как показано в работе [12], образование канавок на дне электролизера вдоль его бортов происходит при отключениях электролизера. [c.94] В ваннах с тарелочными контактами при сильных перебоях циркуляции ртути наблюдается образование искр в случае отрыва потока ртути от контакта и набегания потока ртути на неомываемый контакт. При повышенном содержании водорода в хлоре, вызванном нарушением циркуляции ртути, это может привести к взрьшам. Следует иметь в виду, что при прекращении циркуляции ртути в ваннах со стальным дном не происходит полного его оголения, так как хотя поток амальгамы и стекает, но остается ее тонкий слой, насыщенный натрием до образования твердой амальгамы. В результате по всей поверхности катода начинается выделение водорода, и весь ток электролиза расходуется на разряд водорода на катоде. [c.95] За счет увеличения межэлектродного расстояния и катодного потенциала напряжение на ванне немного возрастает. С прекращением циркуляции ртути в ванне с гуммированным дном происходит его оголение, и весь ток проходит лишь через катодные стальные диски. Количество ртути, оставшейся на дисках, мало, поэтому амальгама на них быстро затвердевает и весь ток также расходуется на разряд водорода. [c.95] Площадь дисков составляет обычно около 10% об-.щей площади дна, Таким образом, плотность тока на дисках возрастает примерно в 10 раз, и резко увеличивается напряжение на ванне. Вследствие этого возобновление циркуляции ртути в ваннах с гуммированным дном приводит к упомянутому выше образованию искр. [c.95] Фирмой Krebs была использована аналогичная конструкция электролизера, дном которого был швеллер, повернутый полками вниз, а фигурные боковые стенки имели горизонтальный участок на уровне дна. Эта же фирма для увеличения ширины ванны предлагала дно, состояшее из нескольких швеллеров [13]. [c.96] Высокие требования предъявляются к тому, чтобы поверхность дна электролизера была ровной, так как важно получить возможно более тонкий и равномерно распределенный слой ртути по всей длине и ширине электролизера. Требования к плоскостности в продольном направлении снижаются с увеличением уклона дна электролизера, а требования к поперечной плоскостности возрастают с увеличением ширины дна, так как усиливается опасность стекания потока к одному краю. [c.96] Днища электролизеров делают либо возможно более жесткими для предотвращения перекоса при установке, либо эластичными, позволяющими выравнивать их при установке. Для жесткости днища снабжают продольными ребрами, служащими обычно для подвода тока к катоду. Иногда дополнительно применяют и поперечные ребра жесткости. Для улучшения распределения тока и придания дну электролизера большой ровности фирма Uhde предложила [14] делать днища электролизеров значительно более толстыми или составными (с более электропроводной подложкой). [c.96] Сварные днища отжигают в печах для снятия напряжений и предотвращения короблений при эксплуатации. Отожженные днища выстругивают так, чтобы отклонения плоскости дна в продольном и поперечном направлениях не превышали 0,5 мм/м. [c.96] Из известных конструкций ванн наибольшую длину (24 м) имеют ванны фирмы Solvay типа V-200, а наибольшую ширину (2,12 м) ванны фирмы De Nora. Таким образом, конструктивное оформление электролизеров с площадью дна около 50 м (что соответствует при плотности тока 10 кА/м нагрузке 500 кА) не представляет затруднений. Самая крупная ванна СЧР-44 имеет площадь катода 44 м . [c.96] Отметим, что для эффективной работы электролизера необходим некоторый минимум удельной скорости подачи ртути, поэтому до некоторого предела длина электролизера не влияет на закладку ртути. Увеличение длины электролизера сверх этого предела ограничивает возможность повышения уклона дна либо вызывает необходимость увеличения высоты электролизера для того, чтобы все межэлектродное пространство было заполнено электролитом. В первом случае возрастает закладка ртути, во втором — увеличивается расход материала на электролизер и удлиняются токоподводы к анодам. [c.97] Вернуться к основной статье