Электролизер для рафинирования и разделения металлов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 1 п 947227(23) Приоритет Государственный комитет СССР по деяам изобретений.7(088.8) Опубликовано 300782. Бюллетень М 28 Дата опубликования описания 30.07.82(72) Авторы Л.Ф,Козин, А.В.Городыский, В.Ф.Козин, В.И.Стеценко,4) ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ РАФИНИРОВАН И РАЗДЕЛЕНИЯ МЕТАЛЛОВ О 5 Изобретение относится к техноло гии производства редких цветных металлов, в частности к устройствам для разделения и рафинирования металлов до особой чщстоты, и может быть использовано в технологии рафинирования свинца, висмута; кадмия, индия, галлия, ртути и др.Йзвестны электролизеры для рафинирования металлов , в которых процесс многостадийного переосаждения рафииируембго металла протек ет на биполярных электродах 11 Недостатком данных электролизеров являются загрязнение электролитов и биполярных электродов материалами (продуктами износа) трущихся деталей перемешивающих устройств, находящихся внутри электролизера в биполярных камерах, кроме того трудность обслуживания при эксплуатации ,вследствие выхода из строя мешалок, износа подшипников скольжения, являющихся причиной частых остановок.электролизера, а также просачивание электролитов из секции в секцию.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является электролизер для рафинирования и разделения металлов, содержащий корпус перегородки с циркулирующими между нийи жидкими электродами, циркуляци- онные и распределительные каналы анод ного и катодного цикла, токоподводящие устройства. Внутри электролизера имеются канавки, выполненные в виде Архимедовой спирали, состоящей из дугообразных участков разного радиуса, соединенных под углом с прямыми участками, донные части канавок наклонены в разные стороны Г 33.Недостатком известной конструкции электролизера при рафинировании металлов являются низкая степень очистки рафинируемого металла иэ-эа наличия канавок, расположенных по Архимедовой спирали, движение жидкого рафинируемого металла по которым приводит к возникновению центробежных сил и, как следствие, его диспергированию, распылению, уносу потоком струи электролита и взаимному смешиванию металлов анодных и катодных камер электролизерат снижение эффективности очистки рафинируемого металла во времени, вследствие образования дисперсных час 947227электродных перегородок 5, образующих анодные и катодные каналы на поверхности днища, по которым циркулирует рафинируемый металл, несущейплиты б, циркуляционных каналов 7анодного цикла, распределительногоканала 8 катодного цикла электромагнитного индукционного насоса 9катодного цикла, установочных домкратов 10, токоподвода к аноду 11,циркуляционного канала 12 катодного цикла, токоподвода к катодуканала 14 анодного цикла, электромагнитного индукционного насоса 15анодного цикла, сборного канала 16анодного цикла,Р -образного сливного устройства 17 Отрафинированного металла в катодномцикле сборногоканала 18 катодного цикла, Ч-образного питателя 19 рафинируемым металлом анодного цикла.Электролизер работает следующимобразом,тиц в электролите и катофоретического переноса частиц под действием тока в катодный осадок 1 снижение эффективности рафинирования из-за просачивания электролитов из секции в секцию 1 низкая рабочая плотность тока не позволяет интенсифицировать процесс рафинирования; наличие мертвых зон в углах электролизера, уменьшает рабочие площади анодных и катодных участков и снижает производительность злектролиэера.Цель изобретения - увеличение степени частоты металла и интенсификация процесса рафинирования.Указанная цель достигается тем, 15 что электролизер для рафинирования и разделения металлов, содержащий корпус, перегородки с циркулирующими (между ними жидкими электродами циркуляционные и распределительные ка налы анодного и катодного цикла, токоподводящие устройства, снабжен черокасмЦнснскнкнпфинмиРнредующимися межэлектродными перего- В корпусе 1 электролизера залидками, Расположенными .в виде змееви .вается электролит. В анодный цикли образующими камеры, соедииенные 15 через Ч-образный питатель 19 постуциркуляционными и распределительны- . пает жидкий рафинируемый металли каналами анодного и катодного (ртуть, галлий или РасплавленнЫй друикла, Ч-образным питателем рафи- гой металл), который с помощью элекируемого металла и омегаобразнымтромагнитного индукционного насосаливным устройствоме 30 15 циркулирует по замкнутому кругуЭлектролизер снабжен Ч-образныи подвергается анодному раствореи патрубками, соединяющими отдель- нию и электролитическому переосажые модули электролизеров при много дению на жидком катоде катодного тадийном РафинирОВании металлов.цикла. В катодном цикле отрафинироВ днище электролизера выпол ены 35 ванный металл также циРкулиРует ваналы, соединяющие анодные и катод- замкнутом цикле с помощью электроые камеры под прямым углом. магнитного индукционного насоса 9Донная поверхность анодных и и непрерывно отбирается с помощьюатодных каналов выполнена с Укло- р-образного сливного устройства 17.Ом 1:100-3:100 Это иск "ает дис- О Скорость Отбора Отрафинированного меергирование жидких металлов, ката- т ла зависит от рабочей плотностиоретический перенос частиц металла ка и осуществляется самопроизшлама, смешивание анодных и катод- вольно (автоматически). ток к электых камер электродов, устраняет 1 ролизеру подводят через токопроводыертвые эоны и перенос электролита :11 и 13, В процессе электролитичесз секции в секцию. многократное че кого переосаждения, например ртути,едование узких прямоугольных анод- совместно с ртутью нэ ртутного аноых и катоДнЫХ КаНалОВ ПРИВОДит к а раотзоРЯютсЯ более электроотрималому напряжению на клеммах эле Ро- цательные металлы-примеси: висмут,теливера и к равномерномУ РаспРеделению медь, сурьма, свинец, никель, жесиловых линий тока на электродах, 50 лезо, олово, кадмий, галлий, индий,что обеспечивает работу электролизера таллий, цинк, :арганец и др. апри высоких плотностях тока с высо- лее электроположительные по сравнекой производительностью. нию с ртутью металлы-примеси (сеНа фиг.1 приведен электролизер, ребро, золото, платиновые металлы) Разрез; на фиг.2 - разрез А-А на 55 остаются в ртутном аноде. На ртутном фиг 1; на Фиг.З - разрез Б-Б на фиг.1 непрерывно движущемся катоде совместилектролизер представляет собой но с ртутью разряжаются только иоемкость прямоугольной формы, выпол- ны более электроположительных меиенной из материала, не подвергаю- таллов-примесей, которые могут быть щегося растворению или коррозии в 60 занесены только с электролитом. Поэхлоридных или сернокислых электро- тому перед пуском электролизера элеклитах (оргстекло, фторопласт, нит- тролит, приготовленный из особо чисб и .), Электролизер сос- тых солей и кислот подвергают дополтоит из корпуса 1, днища 2, гидро- нительной электролитической очистэатвора 3, крышки 4, П-образных меж ке с. вспомогательным ртутным катодом и нерастворимым платиновым илистеклографитовым анодом. При работеэлектролизера анодная ртуть в анод"ном циркуляционном цикле и катоднаяртуть в катодном циркуляционном цикле, перемещаясь по замкнутому кругусамотеком по наклонным каналам, образованным с помощью П-образных межэлектродных перегородок 5, расположенных на поверхностях днища 2(угол наклона 1:100-2:100), интен" 10сивно перемешиваются, что снижаетдиффузионные ограничения скоростиразряда и способствует достижениювысоких скоростей межфазового обменамежду более электроотрицательными 15металлами-примесями в ртутном анодеи ионами ртути в электролите. Интенсивному перемешиванию жидких электродов способствует их движение понаклонным плоскостям днища 2, смешивание и движение в циркуляционныхканалах 7 и 12 и сборных каналах 16и 18 катодного и анодного циклов,Движение анодной ртути и катоднойпротекает по электролизеру слеванаправо по 7 и справа налево по6-ти параллельно расположенным каналам. В связи с увеличением электролита жидкой ртутью в электролизересоздаются два ламинарных потока 30электролита, которые приводят и кперемешиванию электролита, что позволяет проводить процесс рафинирования при высоких рабочих плотностяхтока. Гидродинамический перепад (разность уровней) между распределительными каналами 8, 14 и сборнымиканалами 16 и 18 анодного и катодного циклов, который в данной конструкции электролизера являетсямалым (5-10 см), устраняется с по 40мощью электромагнитных индукционныхнасосов 9 и 15,Описанная конструкция электролизера позволяет электролитически рафинировать металлы до любой степени частоты (высокой и свеохвысокойчастоты), интенсифицировать процессрафинирования, исключает мертвыезоны, а при многостадийном рафинировании перенос электролита из секции в секцию. Наличие Ч-образных питателей и Й-образные сливные устройства позволяет непрерывно вести электролиз,Экономический эффект от проведения рафинирования ртути в предлагаемсйа электролизере составляет 550 тыс.руб. в год.формула изобретения1. Электролизер для рафинирования и разделения металлов, содержащий корпус, перегородки с циркулирующими между ними жидкими электродами, циркуляционные и распределительные каналы анодного и катодного цикла, токо- подводящие устройства, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью увеличения степени чистоты металла и интенсификации процесса рафинирования, он снабжен чередующимися межэлектродными перегородками, расположенны ми в ниде змеевика и образующими камеры, соединенные с циркуляционными и распределительными каналами анод- ного и катодного цикла, 0-образным питателем рафинируемого металла и омегаобразным,сливным устройством.2. Электролизер по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что он снабжен 0-образными патрубками, соединяющими отдельные модули электролизерон при многостадийном рафинировании металлов.3, Электролизер по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что в днище электролизера выполнены каналы, соединяющие анодные и катодные камеры между собой под прямым углом.4. Электролизер по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что донная поверхность анодных и катодных каналов выполнена с уклоном 1:100-3 г 100,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1Авторское свидетельство СССРЮ 113686, кл. С 25 С 1/04, 1957.2. Авторское свидетельство СССР9 136565, кл. С 25 С 1/04, 19613. Авторское свидетельство СССРВ 377412, кл. С 22 Й 8/02, 1973.