Электролизная ванна для рафинирования тяжелых металлов в расплавленных средах

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУСеез Сфветскня Сецналнстнческнк Реслублнк(51)М, К,з с присоединением заявки Йо(23) Приоритет С 25 С 3/00 Гасуяарственный комитет СССР но деаам изобретений,н открытий(088.8) Дата опубликования описания 15. 10. 81(72) Авторы изобретения Институт общей и неорганической хими АН Украйнской ССРявител 54) ЭЛЕКТРОЛИЗНАЯ ВАННА ДЛЯ РАФИНИРОВАНИ ТЯЖЕЛЬЧЕ МЕТАЛЛОВ В РАСПЛАВЛЕННЫХ СРЕ Изобретение относится к получению и рафинированию легкоплавких цветных металлов электролитическим, способом в расплавах солей.Известен электролизер для разделения жидкого висмутистого свинца в расплавах хлоридов. Катодные и анодные продукты в нем разделены перегородкой из огнеупорного материа-, ла 11.Однако такое устройство ненадежно в эксплуатации.Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является электролиз ная ванна для рафинирования жидких,: тяжелых металлов в расплавленных средах, содержащая котел из огнеупорного материала, обечайку,аиодню емкость.:из диэлектрика, катод.,ка- ," 20 тодный и аиодный токоподводы 2.Недостатком известного устройства является то, что при его использова" нии для рафинирования и разделения сплавов ряда металлов, например ин- дия, кадмия, сурьмы, олова, не обеспечивается высокий выход целевого продукта на катоде.Целью изобретения является сокращение потерь металла. 30 Поставленная цель достигается тем, что в электролизной ванне для рафинирования жидких тяжелых металлов в расплавленных средах, содержащей котел из огнеупорного материала, обечайку, анодную емкость из диэлектрика, катод, катодный и анодный.токоподводы, ванна снабжена графитовым диском с отверстием по центру, верхняя поверхность диска выполнена в виде усеченного коонуса с углом наклона образующей 4-8 ,причем диск расположен в нижней части котлаНаличие диска до минимума сокращает поверхность непосредственного контакта катодно выделенного металла с электролитом, разряд катионов металлов, способных образовывать субионы, осуществляется на поверхности графита. Образовавшиеся капельки жидкого металла стекают по наклонной плоскости к центру и опускаются чере центральное отверстие, сливаясь с массой катодно выделенного металла Плотность графитово.о диска меньше плотности тяжелого металла, но больше плотности расплавленной хлоридной смеси, поэтому он плавает на границе раздела катодный металл - электролит и является катоднополяризованным. Угол наклона образующей4-8 ф к центру диска обеспечиваетминимальный контакт выделенного металла с электролитом и достаточную.для эксплуатации механическую прочность графитового диска. Если угол,наклона верхней поверхности к центрудиска меньше 4, то капли жидкогометалла могут задерживаться на этойповерхности, имеющей шероховатости,скорость стекания их будет замедленная (т.е. будет большим время контакта катодно выделенного металла сэлектролитом и, следовательно,возрастут его потери), Увеличение угланаклона больше 8 приведет к уменьшению механической прочности графитового диска, а также неравномерности распределения плотности тока,что ухудшает работу электролизера.На чертеже схематически изображена электролизная ванна для рафинирования жидких тяжелых металлов врасплавленных средах.Устройство содержит цилиндрический котел 1 из огнеупорного диэлектрика, например из хромомагнезитовогокирпича, жаропрочного бетона. Котелслужит сборником катодного металла2, емкостью для электролита З.Внутри котла на боковых выступах 4 устанавливают цилиндрическую чашу 5из диэлектрика (кварц, базальт,муллит), которая служит емкостьюдля анодного сплава б. Ток к жидкому аноду подводят стальным илиграфитовым стержнем - токоподводом7, изолированным от электролитатрубкой 8 из диэлектрика (кварц,фар,фор), Жидкий анодный сплав перемешивают анодным токоподводом, например вращением последнего, На подинекотла 1 находится катодно выделенный жидкий металл 2, ток к которбмуподводится с помощью вмонтированногов подине токоподвода 9 из чугуна,графита. На поверхности катодного,жидкого металла свободно плаваетграфитовый диск 10, имеющий в центреотверстие, причем поверхность дискаимеет форму перевернутого усеченногоконуса с наклоном в орону отверстия 4-8 . Анодный сплав выгружаетвся с помощью вакуум-ковша, катодный 5 Ометалл - через сливное устройство11. Необходимый температурный режимподдерживается .за счет джоулева тепла в результате пропускания черезрасплав постоянного тока. Первоначальный разогрев электролизера осуществляется переменным током с помощью электронагревателя 12, изготов-.ленного, например, из нихромовойспирали и установленного .между котлом 1 и обечайкой 13. Электролизная ванна работает следующим образом. На подину котла 1 помещают графитовый диск 10, загружают электролит 3 и наплавляют его при помощи.нагревателя 12. Затем на четыребоковые выступа 4 устанавливают емкость для анодного металла, загружают в нее исходный перерабатываемыйсплав б, опускают токоподвод 7 ивключают ток. При электролизе растворившиеся на аноде ионы металлапереходят в электролит, а затемдвижутся к катоду. Графитовый диск,соприкасаясь с катодом, находитсяпод токовой нагрузкой и на нем происходит восстановление ионов металла.Образующиеся капельки металла понаклонной поверхности диска стекаютчерез отверстие на подину ванны. Помере накопления жидкого металла наподине графитовый диск начинает нанем плавать и предотвращает образование субионов металла, за счет чегосокращаются потери металла и повышается выход по току. Периодическикатодный металл выгружается черезсливное устройство 11, анодный продукт извлекается при помощи вакуумного ковша.Электролизную ванну испытали нарагрузку 40-.1800 А в течение 3-12 сутприменительно к рафинированию индияи сурьмы в хлоридных расплавах.Конструкция ванны надежна в эксплуатации, обеспечивает заданные параметрытехнологии и увеличение выходаметалла на катоде на 5-8.Преимущества предлагаемого устройства по сравнению с известнымсостоят в сокращении потерь металлана 5-8, а также в уменьшении удельного расхода электроэнергии за счетсокращения потерь катодно выделенного металла через образование субионов,Формула изобретенияЭлектролизная ванна для рафинирования тяжелых металлов в расплавленных средах, содержащая котел изогнеупорного материала, обечайку,анодную емкость из диэлектрика, катод, катодный и анодный токоподводы,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что,с целью сокращения потерь металла,ванна снабжена графитовым диском сотверстием по центру, верхняя поверхность диска выполнена в видеусеченного конуса с углом наклона образующей 4-8 д, причем диск распо-ложен в нижней части котла.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское сви-етельство СССРР 65015, кл. С 25 С 7/06, 1945.2, Авторское свидетельство СССРР 449990, кл. С 25 С 7/ОО, 1974.872604 10 Составитель Техред А.Ач Ряки Син едактор С. Тимохи оррек Заказ 8957.Тираж исноеВНИИПИ Росударс СССРпо делам изоб3035, Москва, Ж- д.:4/5 707 Подптвенного комитетаретений и открытий35,Раушакая наб.,ал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная,4