În metoda de producție de magneziu electrolitică a costului energiei electrice este o parte apreciabilă a valorii metalului. Consumul de energie specific în fabricile de magneziu moderne variază în funcție de materia primă utilizată și structurile celulare din cadrul 15-17 kWh / kg magneziu.
Pentru a alege direcția corectă pentru a reduce consumul specific de energie este necesar să se cunoască distribuția de căderile de tensiune în circuitul de curent continuu și echilibrul pierderii de căldură a celulei.
Tensiunea celulei (între punctele de racordare la electrolizor trunking Series) este exprimată prin următoarea ecuație:
f = E + vel + VA + vk + VIII,
în cazul în care v - tensiunea celulei în;
E - tensiune de descompunere în;
vel- căderile de tensiune ohmice în electrolit, în,
VA - la fel ca anod;
VR - la fel ca în catod;
VIII - la fel ca și în canalul de cabluri și contacte în.
Când echilibrul problemei tensiune este redusă la determinarea componentelor individuale de mai sus ecuație, La proiectarea componentelor individuale ale ecuației sunt determinate prin calcul, cu excepția tensiunii de descompunere este luată pe baza datelor experimentale disponibile luate în proiectul condițiile de electroliză.
Atunci când soldul tensiunii celulei cele mai multe dintre termenii actuali ai ecuației poate fi măsurată de tensiune. Unii termeni sunt calculate.
Tensiunea de descompunere (E). expansiune Voltage MgCl2 pentru unele electroliți măsurate în condiții de laborator. Cu toate acestea, date exacte pentru diferite condiții de electroliză nu industriale. Prin urmare, atunci când soldul curentului celulei poate fi determinată prin măsurarea căderii de tensiune între anod și catod, căderea de tensiune în electrolit, anod și catod de tensiune de descompunere este apoi calculat cu formula
E = va-k - (vel + VA + Vk)
unde-va la - cădere de tensiune între electrozi, c.
Aceste calcule sunt aproximative, deoarece toate erorile de măsurare (insuficient de precise) se referă la cantitatea de E. Prin urmare, E este necesar să se determine în diferite condiții, se apropie de producție.
Căderea de tensiune în electrolit (VEL). Căderea de tensiune în electrolit se calculează cu formula
vel = = Irel rlDsr.g,
unde p - electrolit rezistivitate, ohm * cm
Dsr.g - media geometrică a curentului de densitate, A / cm2;
l - spațiere electrod, vezi.
În cazul în care nu există date privind conductivitatea compoziției electrolit, este aproximativ calculat ca un aditiv conductivitățile componentelor electrolitice la o temperatură adecvată.
În cazul în care o tensiune suficient de fiabilă valoare de descompunere pentru electroliza acestor condiții, căderea de tensiune în electrolit poate fi estimată ca diferența dintre căderea de tensiune măsurată între electrozi și extinderea tensiunii măsurate plus căderea de tensiune în electrozi.
Căderea de tensiune în anozi și catozi (VA și vk). Pentru a determina căderea de tensiune în care căderea de tensiune anod este măsurată în porțiunea de mijloc a autobuzului anod până la mijlocul părții de lucru a anodului (de lucru pentru a primi o parte din anod, situat sub diafragmă). Pentru măsurarea căderii de tensiune în anod sunt pini de fier, bine izolate împotriva contactului cu electrolit.
Pierderile de tensiune în sistemul de șină. Aceste pierderi sunt stabilite prin măsurători succesive ale căderii de tensiune în secțiunile individuale ale circuitului și contactele. Cantitatea de pierderi de tensiune în secțiunile individuale ale barei colectoare și contactul trebuie să fie egală cu diferența dintre tensiunea la bornele celulei și căderea de tensiune între electrozi. Coincidența aproape de două dintre aceste valori indică un rezultat de măsurare satisfăcătoare.
Am design anozi are un impact semnificativ asupra balanței de tensiune și a echilibrului termic al celulelor.
Tabel. 22 arată calculate tensiune echilibrele electrolitice cu anozi superioare și laterale de intrare și 60.000.
Tensiunea celulei cu un anozi de admisie superioară la aceeași densitate de curent în electrolit în 0,4 de mai sus, deoarece acești anozi este mai lung, iar densitatea de curent este mai mare. Căderea de tensiune în anod la partea de sus a intrării acestora în celula electrolitică este mai mare, cu atât mai adâncă electrolizor. Cu aceeași densitate de curent pe electrozii (0,45 A / cm2), densitatea maximă curentă a anozii intrării superioare 5,5 A / cm2 în loc de 3,5 A / cm2 pentru intrare laterală Acești factori, cu toate acestea, nu sunt decisive în selectarea tipului de electrolizor .
Ar trebui, de asemenea, să ia în considerare investițiile capitale specifice, durata de viață a celulei și de alți factori.
Studiul electrolizoare echilibrul energetic al diferitelor modele permite să programeze direcția de îmbunătățire a acestora și la îmbunătățirea performanței procesului de electroliză
Tabel. 23 prezintă o comparație a Balanțe electrolizoare energetice cu anozi de sus și partea de intrare și de masă. 24 prezintă distribuția pierderilor de căldură în aceste celule Parametrii principali ai ambelor Electrolizoare sunt aceleași, dar pierderile de căldură din anozi electrolitice deasupra intrării superioare, în principal datorită pierderilor mari din suprafața anozilor (24% din pierderi).
Eficiența electrolizorului cu anozi de admisie superioară sub aproximativ 2%.
O mai importantă în acest caz, pierderile de căldură specifică, t. E. Cantitatea de căldură pierdută pe 1 kg de magneziu.
După cum se vede din tabelul. 25, pierderile specifice de căldură în electroliză la intrarea superioară a anozilor depind în principal de înălțimea electrolizei anod la intrarea laterală anod se găsește același model (Tabelul 26).
Creșterea înălțimii anozii 20 cm scade pierderile de căldură specifice cu 23%. Astfel, amperaj per 1 m2 crește vatra cu aproximativ 26%. Anozii înălțime mai de lucru (în intervalul de până la 100 cm), cu cât raportul dintre electrozi geometrice medii de suprafață la volumul de electrolit și îndepărtarea metalului mai mare pe unitatea de suprafață a celulei. Trebuie remarcat faptul că o creștere a îndepărtării metalelor de la 1 m2 vatra de electroliză are loc la mai mica densitate de curent medie geometrică la electrozi, dar în timp ce creșterea cea mai mare parte a densității de curent în electrolit. Pentru a reduce pierderile de căldură unitate ar trebui să încerce să maximizeze utilizarea volumului de electrolit.
Compararea soldurilor de stres și bilanțuri energetice cu diferite de intrare anozi electrolitice prezintă unele dintre avantajele de intrare laterală a consumului specific de energie. Cu toate acestea, pentru o comparație completă a eficienței sau a altor mijloace pentru furnizarea de curent la anozii de un singur indicator nu este suficientă, deoarece costul unitar de băi reparații pentru intrarea laterală este mai mare decât limita superioară.
Prin urmare, avantajele unei anumite electrolizoare de tip trebuie să fie determinată în fiecare caz în parte, în funcție de condițiile locale - în principal, costul energiei electrice.
Randamentul curent de intrare laterală anod electrolitic aproximativ 3-4% mai mică decât intrarea superioară a dizolvării fierului în electrolit, la contactele anod de intrare laterală.
În zonele cu energie electrică ieftine Electrolizoare profitabile cu partea de sus a intra anozi datorită unei mai bune performanțe lor acestor avantaje este cu atât mai mare, cu atât mai mare electrolizor. Cu o lățime de 2500 mm Tensiunea spațiului de lucru pe ambele același tip de electroliză.
Luând în considerare echilibrul și energie balanțele de tensiune de celule electrolitice de magneziu, următoarele concluzii
1. Când anodului densitatea de curent de 0,4-0,7 A / cm2% înălțime de 100 cm și anozi l = 4/7 cm tensiune celula anozi de intrare laterale este 5.5. Când alimentat carnalitului și curent de ieșire de 80% a consumului de energie specific de 15,2 kWh / kg, în aceleași condiții, cu o tensiune celulară a anozilor deasupra alimentării superioară 0,4-0,5, iar energia consumată atunci când sunt furnizate, respectiv carnalitului 15,8 kWh / kg și la un nutritiv de clorură de magneziu 15,4 kWh / kg magneziu.
2. Pentru a reduce stresul asupra celulei electrolitice trebuie să fie rulat pe un electroliți conductoare Acest lucru crește densitatea de curent și de a crește capacitatea actuală pe unitatea de suprafață a spațiului de lucru a celulei, fără a reduce în mod nejustificat distanța inter-poli
3. Pierderea de căldură specifică în timpul electrolizei, mai mici celula mai mare capacitate și raportul dintre suprafața electrodului de lucru la suprafața celulei, adică, cu atât mai mare înălțimea anozi.