способ получения магния на графитовом электроде

Формула изобретения

Способ получения магния на графитовом электроде, включающий электролиз в смеси хлоридов магния, щелочных и щелочноземельных металлов с добавкой фторида при температуре выше температуры плавления магния, отличающийся тем, что электролиз проводят при 651 - 660^oC в электролите с содержанием MgCl₂ - 15 - 18%, CaCl₂ - 38 - 40% при плотности тока 0,5 - 1,0 А/см².

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано при электролитическом получении магния.

Известен способ получения магния электролизом на стальном катоде в электролите состава: 18-23% MgCl₂; 20-25% CaCl₂; 55-58% NaCI; 2% MgF₂ при температуре 660-685^oC /1/.

Применение этого способа при использовании графитового электрода приведет к резкому снижению выхода по току магния, так как магний будет выделяться в виде мелких капель. Улучшение смачивания твердой поверхности магнием заметно обнаруживается лишь при концентрации CaCl₂ выше 30% /2/.

Наиболее близким к предлагаемому способу получения магния на графитовом электроде является способ получения магния в электролизере с графитовыми биполярными электродами, который принят за прототип /3/.

Согласно этому способу электролиз магния ведут в смеси хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов и фторидов, включающих хлорид магния. Электролизер работает при температуре от 655 до 695^oC и плотности тока от 0,3 А/см² до 1,5 А/см². Схема электролизера-прототипа представлена на фигуре 5. Катоды -1 представляют собой стальные пластины, аноды-2 - графитовые, биполярные электроды -3 также являются графитовыми пластинами. Расплавленный магний образуется на стальных катодах и на противоположных аноду поверхностях графитовых биполярных электродов.

В примере осуществления способа - прототипа электролизер был задействован при плотности тока 0,7 А/см², полученный выход по току магния составил 70%.

Недостатком способа-прототипа является недостаточно высокий выход по току магния.

В случае выделения магния на графитовом электроде требуется специальный режим электролиза, обеспечивающий, прежде всего, выделение магния в компактной массе. Для этого необходим определенный состав электролита, температура электролиза и плотность тока. Без осуществления всех этих параметров получить магний на графитовом электроде с высоким выходом по току невозможно.

Технической задачей изобретения является повышение выхода по току при получении магния в электролизере с графитовыми биполярными электродами.

Поставленная задача решается за счет того, что электролиз проводят при температуре 651-660^oC в электролите, содержащем MgCl₂ - 15-18%, CaCl₂ - 38-40%, при плотности тока 0,5-1,.0 А/см².

Способ проверен в лабораторных условиях. Проведенные исследования подтвердили, что параметры процесса обеспечивают получение магния на графитовом электроде с выходом по току более 80%.

В таблице и фиг. 1-4 приведены результаты по получению магния на графитовом катоде при различных условиях эксперимента.

С ростом температуры выход по току магния падает (фиг. 1), наиболее резко это проявляется с 660^oC. При температуре ниже 651^oC магний будет выделяться в твердом виде.

При увеличении плотности тока от 0,4 А/см² до 1 А/см² выход по току возрастает с 75,3% до 85,4% (фиг. 2). Поднимать плотность тока более 1 А/см² нецелесообразно, так как при этом существенно возрастает напряжение и, соответственно, расход электроэнергии.

Максимальные выходы по току магния получены в электролите с содержанием MgCl₂ - 15-18% и CaCl₂ - 38-40% (фиг. 3, 4).

Как видно из таблицы и фигур 1-4 оптимальными параметрами электролиза, обеспечивающими выход по току магния более 80%, являются: температура - 651-660^oC, плотность тока - 0,5-1,0 А/см², содержание в электролите MgCl₂ - 15-18%, CaCl₂ - 38-40%.

Таким образом, использование способа получения магния на графитовом электроде позволяет получить выход по току магния более 80%.