Устройство для электрохимического получения металла с использованием прерывистого тока

аВтентно- ма рм д О П И -М Союз Советских Социалистицеских Реслублик(51) М. Кл. С 25 С 3/20 присоединением заявки-Государственный квинтет СССР ее делам нзебретеннй н открытей(72) Авторы изобретения 1) Заявитель 54) УСТРОЛСТВОДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ПОЛУЧЕНИ МЕТАЛЛА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРЕРЫВИСТОГО ТОКАИзобретение относится к производству металлов путем электролиза.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для электрохимического получения металла с использованием прерывистого тока, содержащее электролизер с электродами, шунт, тиристорный источник катодного тока, фазоимпульсный блок, блок зашиты. Продолжительность бестоковой паузы в устройстве задается произвольно или на основании результатов электролиза, при которых достигается минимальный расход электроэнергии, максимальная величина выхода металла по току и наилучшее качество катодного осадка. Величина бестоковой паузы выбирается опытным путем и через задающее устройство вводится в схему управления источником прерывистого тока 11.Однако недостатком этого устройства является то, что величина бестоковой паузы завышена. При завышенной величине бестоковой паузы процесс электроосаждения прекращается, и начинается интенсивное растворение уже осажденного катодного осадка. Это приводит к снижению выхода металла по току, увеличению расхода электроэнергии на восстановление растворенного, катодного осадка и снижению производительности электролизера и степени использова ния катодного тока.Целью изобретения является увеличениевыхода металла по току, снижение расхода электроэнергии и улучшение свойств катодных осадков.Цель достигается тем, что устройство 1 Одополнительно снабжено блоком регистрации переходных процессов, первый вход которого соединен с электродами электролизера, второй - с шунтом, а выход соединен со вторым входом блока управления.15 Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлейа структурная схема устройства для электрохимического получения металла с использованием прерывистого тока; на фиг. 2 - структурная схема блока регистрации переходных процессов на электродах электролизера; на фиг. 3 - осциллограммы тока и напряжения электролизера; на фиг, 4 - токовая осциллограмма устройства для электрохимическоФормула изобретекия 50 го получения металла с использованием прерывистого тока.Устройство для управления процессомэлектроосаждения с использованием прерывистого тока состоит из электролизера 1с электродами и раствором, тиристорногоисточника 2 катодного тока и системы управления и защиты,Система управления и зашиты состоитиз задающего органа 3, блока 4 регистрациипереходных процессов, блока 5 управления,фазоимпульсного блока 6 и блока 7 защиты.С помощью задающего органа 3 устанавливается амплитуда катодного тока, величина длительности катодного периода ипродолжительность бестоковой паузы.Блок 4 регистрации переходных процессов определяет продолжительность протекания переходных процессов на электродахэлектролизера.В блоке 5 управления происходит отрабатывание сигнала для управления блокомфазоимпульсного регулирования,Блок 7 зашиты осуществляет зашитутиристорного преобразователя от аварийныхрежимов, 8 - шунт в цепи катода.Блок 4 регистрации переходных процессов имеет два входа. Вход А связан с электроннолучевым осциллографом 9 (фиг. 2),с помощью которого осуществляется из ерение и визуальное наблюдение за переходнымпроцессом, а вход Б - с усилителем 10,который собран по известным схемам импульсных усилителей, Выход усилителя 1 Освязан с входом блока 5 управления нефиг. 1).Устройство для электрохимического получения металла с использованием прерывистого тока работает следующим образом.Задающим органом 3 устанавливаетсянеобходимая для процесса электроосаждения металла величина катодного тока и продолжительность катодного периода.Период прерывистого тока Т определяется по формулеТ= л+ 1,где 1 - бестоковая пауза, сек,к - катодный период, сек.В задачу устройства входит определениеоптимальной величины бестоковой паузы,исходя из условий работы электролизера,После включения катодного тока 1(фиг. 2) на границе металл-электролит анода и катода электролизера устанавливаетсястационарный режим, характеризуюшийсяпостоянной поверхностной концентрациейреагирующих ионов, постоянным градиентомконцентрации и состоянием поверхностиэлектродов. В электрической емкости приэлектродного слоя анода и катода при протекании тока 1 накапливается энергия, пропорциональная величине емкости и квадратупотенциала электрода.При прерывании катодного тока электрохимическая система металл-электролит, об,з;.: ошая определенным запасом энергии,4 не может мгновенно перейти из одного со стояния в другое. Переход системы на более низкий энергетический уровень, когда тиристорный источник 2 катодного тока, обеспечиваюший поддержание реакции восстановления металла, отключен, будет сопровождаться разрядом емкости двойного электрического слоя, концентрационными изменениями и др. Переходный процесс длится в течение времени Ь 1 и сопровождается возникновением обратного тока 1 , падением напряжения О электролизера до величины Е, обратной ЭДС.С помощью блока 4 регистрации переходных процессов измеряется продолжительность протекания переходного процесса. В режиме ручного регулирования для измерения продолжительности времени Ь 1 используется электронный осциллограф 9, По изображению кривой 1 (1) на экране с помошью отметчика времени производят отсчет времени между точками 1 к = О и 1 об = О. Оптимальная величина бестоковой паузы 1 выбирается равной длительности переходного процесса, т. е. 1 п -- Ь 1, После проведенных измерений с помощью задающего органа 3 оператор устанавливает величину бестоковой паузы, которая отрабатывается блоком 5 управления фазоимпульсным блоком 6,В автоматическом режиме измерение величийы Ь 1 производится с помошью усилителя 10 (фиг. 2), который выдает сигнал в блок 5 управления.На фиг. 4 показана осциллограмма тока, полученная с помощью устройства для электрохимического получения металла с использованием прерывистого тока.Устройство обеспечивает включение катодного тока в нужный момент времени при любых возможных изменениях технологических параметров процесса электролиза (плотности тока, состава раствора и др.). Устройство для электрохимического получения металла с использованием прерывистого тока, содержащее электролизер с электродами и раствором электролита, шунт, соединенный последовательно с одним из электродов, тиристорный источник катодного тока, периодически подключаемый к электролизеру с помощью фазоимпульсного блока, один вход которого соединен с выходом блока защиты, а второй вход - с выходом блока управления, первый вход которого соединен с выходом задаюшего органа, отличаюащееся тем, что, с целью увеличения выхода металла по току, снижения расхода электроэнергии и улучшения свойств осадков, оно дополнительно снабжено блоком регистрации переходных процессов, первый вход которого соединен с электродами электролизера, второй - с шунтом, а выход соединен со вторым входом блока управления. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Тиристорные преобразователи для электролизера. ПТО Уралэнергоцветмет, Свердловский ЦНТИ, 1973,