Электролизер для катодного восстановления металла в холодножидких водных средах

 

J% 108893

Класс 40с, 3

48а, 9

СССР

6",КОТЛР.И

Пата11,:::: :;:;;;:;;ая

И Ы 2Ы13

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

В. К. Руппуль

ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ КАТОДНОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ

МЕТАЛЛА В ХОЛОДНОЖИДКИХ ВОДНЪ|Х СРЕДАХ

Заявлено 29 июня 1955 г. ва X 455554 в Министерство цветной металлургии СССР

Электролизеры для катодного восстановления металла в холодножидких водных средах с использованием в качестве катода горизонтально расположенного барабана, с которого катодный осадок снимается в виде ленты или полосы, известны.

Отличием предлагаемого электролизера того же типа является выполнение барабана-катода в виде поплавка, что уменьшает нагрузку барабана на ось вра1нения при погружении большей части его поверхности в электролит, увеличивая этим катодную поверхность.

На чертеже показан предлагаемый электролизер.

Электролизер предназначен для непрерывного получения металла из водных растворов его солей путем электролиза. Конечным продуктом является катодный металл в виде лент пли полос различной толщины или в виде литых чушек. Электролит поступает в электролизер непрерывно и проходит по щелевому зазору, образованному цилиндрическими поверхностями анода 1 и катода 2. Пройдя по щели, электролит сливается в карман-коллектор 8, откуда поступает либо в последующий электролизер, либо в систему многократной циркуляции в этом же электролизе, с частичным отбором электролита конечной концентрации.

Электролит протекает по междуэлектродному зазору 4 и подвергается электрохимическому воздействию тока, благодаря чему металл осаждается на поверхности катода 2, постепенно наращиваясь до конечной заданной толщины слоя 5 к моменту выхода из электролита. Катод 2 образован частью цилиндрической поверхности погруженного полого барабана, получающего медленное вращение относительно анода.

Наращенный до расчетной толщины катодный металл выходит из электролита, проходит систему двух съемных роликов-валков б, далее промывочную камеру 7 и поступает на систему тяговых роликов 8, которые одновременно являются и приводными, если рассматривать ленту или полосу катодного металла как приводной, гибкий элемент. № 108893

В тех случаях, когда катодная полоса или лента по механическим свойствам не удовлетворяют условиям приводного элемента, барабанкатод 2 может получать вращательное движение от внешнего механического привода.

После приводных роликов катодная полоса проходит устройство 9 для окончательной сушки и поступает на катушки 10 с натяжным устройством, где наматывается в плотные рулоны. Ножи 11 обрезают полосу по достижении определенного веса (размера) ее в рулоне катодного металла.

Катод 2 представляет собой полый металлический барабан, основным техническим условием изготовления которого является его непроницаемость для жидкого электролита.

Вес барабана с учетом внешних усилий подбирается из такого ðàñчета, чтобы в рабочем состоянии барабан погружался на определенную глубину под уровень элсктролита, оставляя над последним часть несмоченнои цилиндрической поверхности, определяемой углом О, и работал, как вращающийся поплавок. Угол, определяющий несмоченную часть цилиндрической поверхности катода 2, выбирается наименьшим, так как собственно рабочей катодной поверхностью является часть цилиндрической поверхности, омываемой электролитом. Несмоченная часть цилиндрической поверхности барабана (катода) необходима конструктивно для размещения на ней контактов 12 роликов б для отделения (съема) катодного осадка и т. п.

Процесс электролиза сопровождается выделением газов и избыточного тепла, которое находится в прямой зависимости от катодной плотности тока. Пузырьки газа, интенсивно отделяемые от электродных поверхностей потоком раствора, носящим турбулентный характер, в стремлении всплыть на свободную поверхность (явление аэролифта) будут равномерно распределяться в объеме электролита и понижать мгновенный удельный вес последнего. Выделяющееся избыточное тепло в процессе также будет способствовать понижению удельного веса в рассматриваемой левой (внутрснней) ветви.

Наружная правая ветвь электролита подвержена охлаждению в холодильнике, причем соответствующий отбор тепла из электролита сопровождается увеличением его мгновенного удельного веса.

При принятых по технологическому режиму процесса значениях плотности тока, температуре и концентрации напором для создания движения электролита в межэлектродном пространстве является давление как функция разности удельных весов электролита в наружной ветви (z) и во внутренней ветви (y ), т. е. Р = (y,— "„) или 1 = р (Л;), Ориентировочные расчеты показывают, что даже без учета явления аэролифта простая естественная циркуляция при разности удельных весов электролита обеспечивает большую скорость последнего относительно поверхности электродов и носит турбулентный характер. Последнее обстоятельство способствует выравниванию концентрапий электролита по всему объему, что является одним из условий нормального процесса электролиза. расчеты с учетом явления аэролифта показывают, что можно добиться таких скоростей электролита (в пределах допустимых условиями процесса), которые существенным образом могут влиять «а конструкцию холодильника и применение охлаждающего агента. Большая скорость циркуляции, а соответственно и кратность, позволяют за каждый цикл отбирать сравнительно малые количества тепла, т. е. переохлаждать в холодильнике электролит на небольшую разность температур. Это обстоятельство увеличивает рабочую разность температур системы охлаждения и при прочих условиях дает возможность применять охлаждающий агент с более высокой начальной температурой. № 108893

С другой стороны, большая скорость протекания электролита по элементам холодильника увеличивает значение коэффициента теплопередачи системы холодильника, что, в свою очередь, обусловливает его компактность.

Предмет изобретения

1. Электролизер для катодного восстановления металла в холодножидких водных средах с использованием в качестве катода горизонтально расположенного барабана, с которого катодный осадок снимается в виде ленты или полосы, отличающийся тем, что, с целью уменьшения нагрузки барабана на ось вращения при погружении большей части его поверхности в электролит для увеличения катодной поверхности, барабан-катод выполнен в виде поплавка.

2. В электролизере по п. 1, применение анода в виде поверхности, концентричной барабану-катоду, с целью обеспечения постоянства междуэлектродного расстояния.

3. Электролизер по пп. 1, 2, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью перемешивания электролита, межэлектродное пространство сообщено с каналами в корпусе электролизера, подвергаемыми охлаждению для создания циркуляции электролита в результате разности его удельных весов в межэлектродном пространстве и каналах корпуса. № 108893

1 м.

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Редактор Е. Г. Гончар Гр. 161, 208

Типография Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Петровка, 14.

Информационно-издательский отдел.

Объем 0,34 и. л. Зак. 2499

Подп. к печ. 18.IV — 59 г.

Тираж 610 Цена 50 коп,