消除镁电解槽阴极钝化膜的装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及有色金属冶炼领域，具体的是用于消除镁电解槽的阴极钝化膜的装置和方法。
【背景技术】
[0002]氯化镁电解工艺是镁热法生产海绵钛，实现全流程镁-氯循环的关键，氯化镁电解在镁电解槽中进行。现有的镁电解槽，包括电解槽内的多块阳极和多块阴极，阳极和阴极均为板状，且交错排布，阳极和阴极电极板均浸没在含有氯化镁的熔盐电解质中，电极通电则对熔盐进行电解。
[0003]在电解槽正常工作时，阴极表面析出的镁聚合成粗大粒子，或呈片状，随着电解进行，不断有镁脱离阴极浮向电解质表面，并在表面汇成一体。
[0004]但电解槽工作一定时间后，其阴极表面会慢慢地被钝化膜覆盖，阴极钝化后，析出的镁呈鱼子状，其外表又易被微细氧化镁包裹，因而不易汇集，镁颗粒进入电解质以后，一部分上浮至表面，但容易燃烧，另一部分随电解质循环进入电解室被氯气氯化，此时电解槽的电流效率急剧下降，能耗显著增加，镁产量相应减少。
[0005]为了消除阴极钝化膜，目前常常采用贫槽的方式，即是让氯化镁在电解质中的浓度低于5%，但这样会导致电解槽热槽的问题，降低电解槽寿命。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是:提供一种消除镁电解槽的阴极钝化膜的装置，其结构适用于电解槽的内部结构，能够将用于消除阴极钝化膜的物料通入到电解槽阴极处去除阴极钝化膜；还提供一种消除镁电解槽阴极钝化膜的方法，采用上述装置，消除电解槽阴极钝化膜。
[0007]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0008]消除镁电解槽阴极钝化膜的装置，包括脱水仓，所述脱水仓横向一端的上部连通有进料管，脱水仓横向另一端的下部连通有出料管，所述出料管为弯曲的L形，L形的竖向部分为出料管竖向段，L形的水平部分为出料管横向段，进料管还连通有进气管，所述进气管设置有进气阀，进料管设置有进料阀。
[0009]进一步的，所述脱水仓内设置有温度探头。
[0010]进一步的，所述脱水仓与出料管竖向段之间，所述出料管竖向段与出料管横向段之间，分别设置有筋板，所述脱水仓与出料管横向段最低点之间的间距为100?200mm。
[0011]消除镁电解槽阴极钝化膜的方法，包括顺序进行的如下步骤:
[0012]A、采用权利要求1、2或3所述消除镁电解槽阴极钝化膜的装置，关闭所述进气阀，开启进料阀，将所述出料管横向段的管口，伸入到正在运行的镁电解槽的阴极、阳极之间的间隙处，调整所述消除镁电解槽阴极钝化膜的装置的高度，使脱水仓与镁电解槽中电解质液面距离100?200mm ;从进料管加入六水氯化镁，使六水氯化镁在所述脱水仓中脱水，脱水时间按照每1kg六水氯化镁脱水I?2h的比例确定；
[0013]B、关闭所述进料阀，开启进气阀，从进气管向脱水仓通入惰性气体，惰性气体的气流带动脱水后的氯化镁水合物进入出料管，并且从出料管横向段的管口进入正在运行的镁电解槽的阴极、阳极之间的间隙中。
[0014]进一步的，所述步骤A中，从进料管加入六水氯化镁的量，按照镁电解槽的阴极和阳极正对面积来确定，其比例为Im2阴极和阳极正对面积，加入10?30kg六水氯化镁。
[0015]进一步的，所述步骤A之前，还包括制取六水氯化镁的步骤:将熔体氯化镁盐置于开口容器中，在空气中冷却至40°C以下，持续时间为2?3天，氯化镁盐结晶形成六水氯化镁；将六水氯化镁破碎形成3?5mm的细块。
[0016]进一步的，所述步骤B中通入的惰性气体为氩气，氩气气压为0.13?0.15Mpa，通气持续时间为2?4h。
[0017]本发明的有益效果是:使用本消除镁电解槽的阴极钝化膜的装置和方法，将六水氯化镁送入上述装置的脱水仓中脱水后，再使用惰性气体将物料吹入电解槽的阴极处，后续的反应能促使阴极钝化膜消除，进而恢复电解槽原有的电流效率，降低能耗。
【附图说明】
[0018]图1是本发明的消除镁电解槽的阴极钝化膜的装置一种实施例的示意图；
[0019]图中附图标记为:进料管1、进料阀11、进气管2、进气阀21、出料管3、出料管竖向段31、出料管横向段32、筋板33、脱水仓4。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明:
[0021]消除镁电解槽阴极钝化膜的装置，包括脱水仓4，所述脱水仓4横向一端的上部连通有进料管1，脱水仓4横向另一端的下部连通有出料管3，所述出料管3为弯曲的L形，L形的竖向部分为出料管竖向段31，L形的水平部分为出料管横向段32，进料管I还连通有进气管2，所述进气管2设置有进气阀21，进料管I设置有进料阀11。
[0022]本消除镁电解槽阴极钝化膜的装置，能够将氯化镁水合物送入到电解槽阴极处，用于消除电解槽阴极钝化膜。
[0023]其使用时，将装置的出料管3浸没到镁电解槽的熔盐电解质中，并且让出料管横向段32的开口处于电解槽的阴极和阳极之间的间隙处。
[0024]用于消除镁电解槽阴极钝化膜的物料是采用六水氯化镁，即MgCl2.6H20o六水氯化镁在送入到电解槽阴极之前，需要先去除其部分结晶水，以免大量结晶水进入到电解质中引起电解槽异常。六水氯化镁脱水后得到二水氯化镁和/或一水氯化镁，然后将二水氯化镁和/或一水氯化镁混合物通入电解槽阴极处。
[0025]如图1所示，脱水仓4用于存储六水氯化镁，此处进行分结晶水部脱水和烘干。
[0026]脱水仓4的横向两端分别在上部和下部连通有进料管I和出料管3，进料管I和出料管3分别位于脱水仓4的横向两端，是为了避免进料管I和出料管3的流通方向处于同一条直通路径上，防止物料从进料管I直接进入出料管3。
[0027]六水氯化镁在脱水仓4临时存储时，电解槽中电解质的热量会沿出料管3向上到达脱水仓4，使六水氯化镁受热脱水。
[0028]根据六水氯化镁的特性，在温度低于120°C时，六水氯化镁会脱水生成四水氯化镁；在温度为120?230°C时，四水氯化镁会脱水生成二水氯化镁和/或一水氯化镁，而高于230°C时，二水氯化镁和/或一水氯化镁会生成碱式氯化镁、氯化氢和水。
[0029]因此应该尽量保证脱水仓4的温度处于230°C以下，该温度可以通过控制脱水仓4与电解槽的电解质液面距离来实现，将本发明的消除镁电解槽阴极钝化膜的装置下部浸入电解质时，让脱水仓4与电解质液面保持100?200mm的距离，此处脱水仓4的温度处于180 ?230°C。
[0030]也可以根据电解槽的尺寸，设计出料管3在高度方向的尺寸，使所述脱水仓4与出料管横向段32最低点之间的间距为100?200mm。出料管3最低处抵紧电解槽底部时，脱水仓4正好位于高出电解质液面100?200mm的位置。
[0031]优选的，也可以在脱水仓4中设置温度探头，对脱水仓4中的温度进行监控，便于调整装置设置的高度。
[0032]当脱水仓4中的六水氯化镁物料脱水后，可以关闭进料阀11，开启进气阀21，通过外部的惰性气体源向进气管2输入惰性气体，气流吹向脱水仓4将脱水后的物料沿出料管3吹出。
[0033]所述出料管3为弯曲的L形，是为了与电解槽的结构相适应，便于出料管3管口伸入到阳极、阴极的电极间隙处。
[0034]所谓的L形，也包括L形的变形，例如出料管竖向段31并非绝对竖直，出料管横向段32并非绝对水平，均可以是带有一定倾斜或者弯曲。
[0035]二水氯化镁和/或一水氯化镁混合物被惰性气体吹出，到达阳极、阴极的电极间隙处，由于电解质熔盐中温度高于230°C，二水氯化镁和/或一水氯化镁反应生出碱式氯化镁、氯化氢和水，与阴极钝化膜反应，使其消除，进而恢复电解槽原有的电流效率。
[0036]此外，为了增加本装置的整体强度，可以在所述脱水仓4与出料管竖向段31之间，所述出料管竖向段31与出料管横向段32之间，分别设置有筋板33。
[0037]为了避免本装置浸入电解质后，因毛细现象引起管内液面过于高出外部液面，应该让出料管竖向段31与液面接触的位置具有足够大的内径，防止发生毛细现象。比较优选的是，出料管竖向段3