Катод двухслойного электролизера

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СфветснмкСоциапистическикРеспублик п 990883 г/лье(22) Заявлено 26.0831 (21) 3328199/22-02 И) М. Кл.з С 25 С 5/02 с присоединением заявки Йо Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(33 УДК 621. 762. . 274 (088. 8) Дата опубликования описания 23 ь 01 ВЗ в. П.еесилеико, Тви. Юеец, в.ьв. ДВьВьеИВео, авиа:Филь 1 -, . ь Е;;. зьь ь. и 1",т 1 в Институт коллондной химии и химии воды им. Ъв 9. уманского(54) КАТОД ДВУХСЛОЙНОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА сается с грайицей раздела кая среда - электролит. О ся на поверхности катода талла при переходе в верх ческий слой днспергируютс концентрируются в рабочей тролизера 523. органичеств разующиеасткчки меий органив нем и зоне элекИзобретение относится к.порошковой металлургии, в частности к устрой ствам для получения металлических порошков.Известен катод двухслойного электролизера, рабочий элемент которого представляет собой коаксиально расположенные кольца или полые цилинд-. . ры. Во время электролиза на находящихся в электролите поверхностях рабочих элементов осаждаются частички металлов, которые затем, после перехода этих поверхностей в верх ннй органический слой, диспергируются и концентрируются в этом слое 13.Недостатками указанной конструкции катода являются экраннрование рабочей поверхности катода и низкий выход по току.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является катод двухслойного электродизера, рабочий элемент которого представляет собой горизонтально вращающийся цилиндр. Цилиндрический катод погружается в двухслойную электролитическую ванну такчм образом, что во время вращения он находится в органическом слое и лишь поверхностью своей соприка 10 К недостаткам известной конструкции следует отнести то, что образующиеся во время электролиза порошкиметаллополимеров и металлов концентрируются в рабочей зоне на границераздела органкческая среда - электро.лит, экранируя рабочую поверхностькатода и резко снижая тем семам выход по току. Так, при применениицилиндрического горизонтально вращающегося катода выход по току,прею- ставляющий собой основную характеры"стику.эективностк электролиткческого процесса, в лучших случаях достигает 85-92%. Кроме тогО, для вы-грузки образующихся во время элек тролиза порошков щюцесс требует остановки, поскольку при применении такой конструкции рабочего элементакатода операция выгрузки продуктовэлектролиза трудно поддается меха низации и автоматизации.990883 1 1 Выход тока, Ъ Шаг витка Опыт 97 10 Целью изобретения является увеличение выхода по току, непрерывное удаление продуктов электролиза из рабочей зоны и их транспортировка в зону выгрузки..Поставленная цель достигается тем5 что в катоде двухслойного электролизера, включающем рабочий элемент и вал, рабочий элемент катода выполнен в виде полого коаксиально:. расположенного на валу цилиндра с ребрами на наружной поверхности, выполненными в виде винтовой спирали.При этом ребра выполнены из диэлектрика.При этом ребра выполнены из проводника.15При этом поперечное сечение ребер имеет форму квадрата или прямоугольника, или треугольника, или параллелограмма, или трапеции, или сегмента круга.20При этом ребра выполнены полыми.На чертеже схематически представлена предлагаемая конструкция вращающегося катода двухслойного электролизера. 25Расположенный на валу 1 рабочий элемент 2 катода представляет собой горизонтально вращающийся цилиндр, на наружной поверхности которого расположены ребра 3, образующие винто вую спираль.Катод работает следующим образом.Катод погружается в двухслойную электролитическую ванну 4 так, что во время вращения его поверхность пе 356 риодически проходит органический слой 5 и электролит б. Во время электролиза на рабочей поверхности вращающегося катода 2 образуются порошки металлополимеров и металлов, которые при переходе из электролита б в орга-. нический слой 5 диспергируются и концентрируются в этом слое. Накапливающиеся в прикатодной рабочей зоне порошки непрерывно захватываются выполненными в виде винтовой спирали ребрами 3 и транспортируются из этой зоны в расположенную за пределами катода зону выгрузки, откуда дальнейший сбор продуктов электролиза осуществляется известными методами.50Ребра могут быть выполнены как из нерастворяющегося в электролите и органической среде диэлектрика, так и из проводника, в последнем случае более эффективно используется рабочая 55 поверхность электролизерапоскольку частички металлов осаждаются не только на цилиндрической поверхности катода, но и на ребрах.П р и м е р 1. Цилиндрический катод, выполненный из нержавеющей стали 1 Х 18 Н 9 Т и имеющий на своей поверхности ребра из фторопласта, расположенные в виде винтовой спирали, помещается в двухслойную ванну таким образом, что его поверхность во время вращения периодически проходит органический слой и электролит. Анод - армко-железо. Верхний органический слой представляет собой 1 толуольный растворолеиновой кислоты, нижний - водныйраствор хлористого железа концентрации 50 г/л, Площадь рабочей поверхности катода 4,5 дм , шаг винтовой2спирали 25 мм, высота ребра 5 мм,катодная плотность тока 20 А/дмфотемпература 20 С, скорость вращениякатода 20 об/мин,Выход по току дислерсного железав процессе электролиза составляет97, средний размер частиц 0,5 -2 мкм, часовая производительностьзлектролизера 1,042 г/А 4,5 дм20 А/дм0,97 = 91 г,П р и м е р 2Этот пример идентичен примеру с той лишь разницей, чторебра на цилиндрической поверхностикатода выполнены из нержавеющей стали и рабочая поверхность катода возросла вследствие этого до 9,3 дм.Выход по току дисперсного железав процессе электролиза составляет96%, средний размер частиц 0,55 мкм,часовая производительность электролизера 1,042 г/А 20 А/дм д.1 ч 0,96=- 186 г.Высота образующих винтовую спираль ребер должна быть не менее 5 мм.Исследования показали, что ребра сменьшей высотой захватывают не весьобразующийся в рабочей зоне порошок,плохо перемешивают электролит и неэффективно осуществляют теплоотводиз рабочей эоны,Кроме того, для определения граничных значений шага витка винтовойспирали на цилиндрической поверхности катода проделаны опыты, идентичные примеру 1. Зависимость выхода по току процесса электролизаот длины шага приведена в таблице,990883 Шаг витка Выход тока,Опыт 50 97 100 94 250 90 500 90 еащв таюив вфла 3Как видно из таблицы, при шаге витка до 50 мм при одинаковой скорости вращения катода выход по току максимален и составляет 97, При ;Щ дальнейшем увеличении шага выход по току уменьшается,поскольку образующиеся в прикатодной рабочей зоне порошки не успевают захватываться ребрами и транспортироваться из этой 25 зоны, вследствие чего явление экранирования рабочей поверхности катода образующимися порошками устраняется не полностью.Кроме того, ребра в поперечном ЗО сечении могут иметь форму квадрата или прямоугольника или треугольника, или параллелограмма, или сегмента круга, которая выбирается в зависимости от условий электролиза и требований к полученному порошку. Ребра любой форьи могут быть также выполнены полыми.Таким образом, применение предлагаемой конструкции вращающегося катода двухслойного электролизера увеличивает выход по току, являющийся основной характеристикой эффективности процесса электролиза,на 4-12 по сравнению с известным, что достигается за счет устранения явления 45 зкранирования рабочей поверхности катода образующимися горошкаии,снижения диффузионных затруднений в прикатодном слое благодаря перемешива-нию электролита и улучшения теплоот дачи из рабочей зоны.Кроме того, большим техническим преимуществом данного изобретения по сравнению с известным является значительное упрощение процесса сбо ра порошков и возможность механизи Продолжение таблицы ровать и автоматизировать этот процесс. Формула изобретения 1. Катод двухслойного электролизера, включающий рабочий элемент и вал, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения выхода по току, непрерывного удаления продуктов электролиза из рабочей эоны и их транспортировки в зону выгрузки, рабочий элемент катода выполнен в виде полого коаксиальио расположенного на вану цилиндра с ребрами на наружной поверхности, выполиенными в виде винтовой спирали.2. Катод по и. 1, о т л и ч а ющ и йс я тем, что ребра выполнены из диэлектрика.3. Катод по п, 1, о т л и ч а ющ н й с я тем, что ребра выполнены из проводника.4. Катод по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что поперечное сечение ребер имеет форму квадрата или прямоугольника, или треугольника или параллелограмма, или трапецииу или сегмента круга.5; Катод по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что ребра выполнены полыми. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 482249, кл. С 25 С 5/02, 1975.2. Натансон Э, И. Коллоидныеметаллы, Киев, Изд-во АН УССР, 1959,с. 75.990883 Составитель И. КостронойРедактор Н. РФгулич . Техред М.Коаюура рректор И. Ша ал ППП "Патент", г. Уюород, ул. Проектна Заказ 66/40 Тирам 641 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Ра