Электролизер для получения и рафинирования металлов

ОПИСАН И ЕИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ640669 Союз Советских Социалистических Республик51) М. К,.- С 25 С 7/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088,8) но 30.12.78. Бюллетень48икованпя описания 30,12.78 вар (ЮАР)Швейцария) 2) Авторы изобретени Иностранцы орж Стефан Ямес, Брюс Ян Д Вальтер Рудольф Моергели ( Иностранная фирма сПарель С, А. (Люксем(54) ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ПОЛУЧЕ И РАФИНИРОВАНИЯ МЕТАЛЛО Элекгролизленный ионоо мой) 2 на ка 4 соответстве жена анодом крытую пори о ку, пагрубка ер включает бменной мем тодную и ан нно, Анодна 5, представ стой пластин ми 6 и 7 для раздеафрагеры 3 п 4 снаббой повую сет- отвода корпусбргной (одную кая камераляющим сой титанподвода Изобретение относится к области металлургии, в частности к оборудованию для электролитического получения и рафиниро 1 вания металлов с использованием псевдоожиженных электродов,Известен электролизер для получения и рафинирования металлов, включающий корпус, разделенный диафрагмой на камеры, электрод, расположенный в одной камере, электродную систему, расположенную в другой камере и выполненную в виде распределителя потока электролита для создания псевдоожиженного слоя из дисперсных частиц и токоподвода, патрубки для подвода и отвода электролита, ввода и вывода дисперсных частиц 11.В известном электролизере диафрагма выполнена пористой и установлена вертикально, а стенки камер параллельны диафрагме,Недостатком известного электролизера является хаотичность движения дисперсных частиц электродной системы, что не позволяет достигнуть достаточно высоких скоростей осаждения из-за возможного слипа 1 ния частиц (увеличение скорости подачи электролита может воспрепятствовать слипанию, однако в этом случае может начаться осаждение металла на токоподводе). Целью изобретения является повышениеэффективности электролиза и/или качества получаемого металла.Поставленная цель достигается тем, что 5 диафрагма выполнена в виде ионообменной мембраны и установлена под углом 1 - 45 к вертикали, преимущественно 3 - 25, а также тем, что в поперечном вертикальном сечении камера с электродной системой выполнена У-образной, а в поперечном горизонтальном сечении - в виде параллелограмма, что гокоподвод выполнен в виде пластины, расположенной на задней стенке камеры,На фиг. 1 и 2 изображен предлагаемыйэлектролизер, поперечный вертикальный раз 1 рез (два варианта); на фиг. 3 - пластина - токоподвод электродной системы; на фиг. 4 - сечение А - А на фиг. 2; на фиг. 5 - электролизер, поперечный вертикальный разрез (еще один вариант); на фиг. б - общая схема установки.анолита соответственно, и отбойными перегородками 8.Катодная камера 3 снабжена электродной системой, выполненной в виде распределителя 9 потока электролита для создания псевдоожиженного слоя из дисперсныхчастиц 10 и пластины-токоподвода 11, Электролит в камеру 3 подается по патрубку 12и выводится по патрубку 13. Токоподводымогут быть выполнены также в виде стерж оней 14. Распределитель 9 потока электролита может быть выполнен в виде решетки15 или сопл 16, или серии отверстий 17.Для удаления частиц 10 из камеры 3 предусмотрен патрубок 18.15Установка для получения и рафинирования металлов включает электролизер, систему для рециркуляции анолита, содержащую бак 19, трубопроводы 20, 21, соединенные с патрубками б и 7 соответственно,насос 22 и клапаны 23 и 24, систему длярециркуляции католита, содержащую бак25, трубопроводы 26 и 27, соединенные сбаком 25 и патрубками 12 и 13 соответственно, насос 28 и клапаны 29 и 30. 25Ток к электролизеру подается от источника тока 31, содержащего выпрямитель,Частицы 10 подаются из бункера 32 и выводятся через патрубок 18 по трубопроводу33 с клапаном 34. зоПредлагаемый электролизей работаетследующим образом.В камеры 3 и 4 подают электролит. Одновременно в камеру 3 из бункера 32 подают дисперсные металлические частицы ивключают источник тока 31,Католит подают через распределитель 9потока со скоростью, достаточной для подьема самых тяжелых частиц 10. Католитблагодаря наклону диафрагмы 2 попадает,главным образом, в соседнюю с ионопроницаемой мембраной 2 зону 35 камеры 3,создавая тем самым низкую концентрациючастиц 10 и высокую скорость потока католита в этой зоне. Концентрация частиц 10 45и скорость потока католита в этой зоне являются низкой и высокой соответственноотносительно зоны 36 камеры 3, расположенной около токоподвода, причем зона 36имеет тенденцию оставаться в менее нару Ошенком состоянии из-за более медленногодвижения католита вверх и таким образомконцентрация частиц 10 в ней больше, чемв зоне 35, соседней с ионопроницаемоймембраной 2. В зоне 36 частицы 10 имеют 55тенденцию к скольжению или вращениювдоль мокрой наклонной задней стенки камеры 3, как правило, в контакте одна сдругой, Стрелки, изображенные на фиг, 1,2, 5, указывают на направление движениячастиц 10 в потоке, которое в действительности имеет место. Оказывается, что частицы 10 увлекаются католитом от районаоколо распределителя 9 потока в зону 35по соседству с ионопроницаемой мембраной 65 2, откуда они под действием силы тяжести переносятся в зону 36, расположенную около токоподвода.Поток католита, проходящий через зону 36, не обладает достаточной скоростью для того, чтобы захватывать частицы 10, ионн в этой области имеют тенденцию к скольжению и вращению вниз практически параллельно задней стенке казимеры 3 и занимают место частиц 10, удаленных из района около распределителя 9 потока, Возможно не все частицы 10 увлекаются потоком католита на верх зоны 35, некоторые частицы 10 могут покинуть зону 35 и перейти в зону 36 на различных уровнях элемента, Возможно также, что частицы 10 могут покинуть зону 36 перед тем, как они достигнут распределителя 9 потока у основания камеры 3.Поток католита должен, как правило, быть таким, чтобы общее увеличение объема слоя частиц 10 внутри катодной камеры 3 не превьпдало 20. Однако оптимальное увеличение объема слоя частиц 10 в каждом отдельном случае зависит также от ряда факторов, таких как плотность материала частиц, плотность электролита, скорость потока электролита и т. д.Металл электроосаждается на частицах 10 электродной системы, и они могут периодически удаляться по мере их увеличения в размере, Распределение частиц 10 поразмеру поддерживается путем добавления более мелких частиц из бункера 32,Преимуществами предлагаемого электролизера является то, что присутствие зоны 35 с низкой концентрацией частиц 10 по соседству с ионопроницаемой мембраной 2 препятствует электроосаждению на ее поверхность, Более того, наклон ионопроницаемой мембраны 2 по отношению к вертикали препятствует скоплению частиц 10 на ней и в результате действия потока электролита она сохраняется чистой. Электроосаждение на токоподвод в значительной степени предотвращается высокой концентрацией частиц 10, окружающих его. Однако электролит может проникать в эту зону, предотвращая тем самым концентрационную поляризацию, имеющую место при обычных условиях эксплуатации. Поток электролита через камеру 3 и движение частиц 10,в ней приводит к желаемому эффекту смешивания. Более того, частицы 10 в зоне с высокой концентрацией частиц 10 около токоподвода находятся втесном контакте, способствуя тем самым улучшению эффективности действия токоподвода,Формула изобретения1. Электролизер для получения и рафинирования металлов, включающий корпус, разделенный диафрагмой на камеры, электрод, расположенный в одной камере,элек 640669тродную систему, расположенную в другой камере и выполненную в виде распределителя потока электролита для создания псевдоожиженного слоя из дисперсныхчастиц и токоподвода, патрубки для подвода и отвода электролита, ввода и вьгвода дисперсных частиц, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности электролиза и/или качества получаемого металла, диафрагма выполнена в виде ионообменной мембраны и установлена под углом 1 - 45,к вертикали.2. Электролизер по п. 1, отлич ающий тем, что ионообменная мембрана установлена под углом 3 - 25 к вертикали,3. Электролизер по п, 1, отлич ающийся тем, что в поперечном вертикальномсечении камера с элекгродной системой выполнена У-образной.5 4. Электролизер по п. 1, о тл и ч а ю щ и йс я тем, что в поперечном горизонтальномсечении камера с электродной системойвыполнена в виде параллелопрамма,5. Электролпзер по пп. 1 - 4, о т л и ч ающ и й с я тем, что токоподвод выполнен ввиде пластины, расположенной на заднейстенке камеры.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе15 1. Патент Англии1229642, кл. С 7 В,опублик. 1971.640669 оставитель А. ЛютикоТехред С. Антипенко Корректор О. Тюрин Редактор 3. Хода Типография, пр. Сапунова, 2 аказ 237314 Изд, И 821 НПО Государственного комитета СССР п 113035, Москва, Ж, Рау