[發明專利]制備鎂和氯氣的方法及用于實施該方法的電解池

在審

• 申請號: 201880096479.X
• 申請日: 2018-11-07
• 公開（公告）號: CN112912545A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 謝爾蓋·阿歷克山大維奇·羅斯卡維夫;葉甫蓋尼·阿勒科斯維奇·卡哈玲
• 申請（專利權）人: 烏斯季卡面諾戈爾斯克鈦和鎂種植股份有限公司;謝爾蓋·阿歷克山大維奇·羅斯卡維夫;葉甫蓋尼·阿勒科斯維奇·卡哈玲
• 主分類號: C25C3/04
• 分類號: C25C3/04;C25C7/00
• 代理公司: 上海尚寶律師事務所 31372
• 代理人: 張力允;張宏佐

本發明涉及使用電解池從含氯化鎂的鹽溶液中生產鎂和氯氣的方法。無隔膜電解池包括具有交替的陽極和陰極的電解室；通過具有上部V形流通通道和下部流通通道的分隔部與電解室隔開的鎂分離池。電解在電極間間隙中的具有氯氣泡的電解質的6?25氣體飽和度下進行。上流通通道中的電解質的流速為20?60。電流強度與電解質質量之比為8?10。電解室與鎂分離池的寬度之比為1.6?2.7。在上下流通通道之間，在分隔部中設有附加通道，所述附加通道的流路面積是上部V形通道面積的0.016?0.048。附加通道由熔融澆鑄的結晶云母材料、即氟金云母制成。結果是電解池使用壽命的增加以及管道氣體中氯氣損失的減少。

技術領域

本發明涉及通過電解從含氯化鎂的鹽熔體中生產鎂和氯氣的方法。

背景技術

現有技術公開了一種從電解池中的含MgCl₂的鹽熔體生產鎂和氯氣的方法，該電解池具有帶有交替的陽極和陰極的電解室、和通過具有上下流通通道的分隔部與電解室隔開的鎂分離池。已知的方法包括：在電極間間隙中保持帶有氯氣泡的電解質的氣體飽和度，其提供了電解質在電解室和鎂分離池之間的閉合循環，并防止電解質在電極間間隙中向下流動；以及引發陰極上的電解質和鎂流，該流被引向上流通通道。該已知方法的特征在于，通過根據平均電極間距離改變上流通通道的高度來調節陰極上的電解質和鎂流的速率，該高度選自以下條件：

h_通道＝(1.0-10.0·l_平均，

其中h_通道是上流通通道的高度，單位為cm；

l_平均是平均電極間距離，單位為cm；

電極間間隙中帶有氯氣泡的電解質的氣體飽和度保持等于6-25常規單位，由下式確定：

其中G是在電極間間隙中帶有氯氣泡的電解質的氣體飽和度；

d_k是陰極電流密度，單位為A/cm²；

H_k是陰極高度，單位為cm。

電解以在向上電解質流的方向上電極間間隙的可變截面積進行，該截面積沿熔體的路徑增加。

RU 2243295公開了一種用于生產鎂和氯氣的電解池，其包括具有交替的陽極和陰極的電解室和通過具有上下流通通道的分隔部與電解室隔開的鎂分離池。該電解池的特征在于，陰極的高度比電極間間隙高25-60倍，并且陰極或陽極的工作表面相對于垂直方向傾斜38'-1°26'的角度(RU 2243295)。

RU 2243295中公開的電解池的缺點在于，在上部V形流通通道中提供了從電解室流向鎂分離池的高速電解質和鎂流，從而增加了從電解室向鎂分離池的氯氣泡的遺留(carryover)，即增加了管道(plumbing)氣體中氯氣的損失并使收集池中的鎂分離條件惡化。小的鎂珠被向下的電解質流從分離池帶走進入電解室，從而由于電解室中鎂氯化的逆反應而降低了鎂的電流輸出，并增加了比電能消耗。在電解池運行期間，由于在陰極上并靠近分隔部的襯里形成了鎂和氧化鎂生長物，因此上下流通通道之間的分隔部處于陰極電勢下，從而導致破壞分隔部并縮短電解池的使用壽命。

RU 2220232公開了一種用于生產鎂的電解池，該電解池包括襯有耐火材料的槽、具有與鋼陰極交替的石墨陽極的電解室、平行于電極布置并通過分隔部與電解室隔開的收集池。電解室中的電極并聯電連接，并且每個電解室的電極與相鄰室的電極串聯連接。該已知的電解池的特征在于，布置在串聯連接的電解室之間的收集池布置在具有相同電位的異種電極之間，并且在0.40A/cm²-0.60A/cm²的陰極電流密度下，電解室中的電極間距離設置為20mm至30mm。