Способ электроосаждения металлов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соаетскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 231281 (21) 3371677/22-02 () М Кп 3, С 25 С 1/00. с присоединением заявки ¹Государствеииый комитет

СССР ио делам изобретеиий и открытий (23) ПриоритетОпубликовано 150383, Бюллетень ¹ 10 (53) УДК 621.357.

123(088 8) Дата опубликования описания 150383 (72) Авторы изобретения

A.Â. Городыский, Н.А.Шваб, С.В.Иванов, И.

В.A.Ñîáêåâè÷, К.A. Каздобин и Г.Ф, Нодарей (71) Заявитель

Институт общей и неорганической химии

AH CCP. (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРООСА КДЕНИЯ МЕТАЛЛОВ

Изобретение относится к гидроэлектрометаллургии и электрохимическому синтезу и может быть использовано для рафинирования, извлечения из электролитов и разделения цветных. и благородных металлов, синтеза неор-. ганических и органических продуктов, очистки сточных вод.

Известен способ электроосаждения металлов проведением электролиза в псевдоожиженном состоянии 1 1).

Ближайшим к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ электроосаждения металлов во взвешенном слое частиц (21.

Известные спосСобы при применении их для извлечения и разделения металлов имеют ряд существенных недос- татков: возможность агломерации частиц, недостаточную селективность и скорость разделения металлов, низкое качество осадка, наличие анодных зон. Скорость прбтока электролита в известном способе может варьиро-. ваться в узких пределах: при малой скорости протока не реализуется псевдоожиженвое т.е. взвешенное состояние, при большой скорости происходит унос частиц потоком электролита.При увеличении диаметра частиц критическая скорость взвешивания при прочих равных условиях увеличивается в квад-. ратичной зависимости. условия ожижения электродного материала в значительной степени зависят от типа распределителя потока электролита.- Изменение его расположения приводит к изменениям эффективной толщины . слоя частиц и агломерации последЪих (имеется в виду изменение расположения айпарата относительно вертикальной оси ). В известном процессе .немаловажным фактором повыаения эффективности является высокая электропроводность электролита, которая должна быть сравнима по величине с электропроводностью взвешенного электродного материала. При исполь« зовании сильно разбавленных растворов селективность и производитель ность способа снижаются. При .этом ухудшается качество осадков::они . становятся рыхлыми, что ухудшает и гидродинамику взвешенного слоя. Использование известного способа затруднено в процессах, протекающих с газовыделением. Пузырьки выделив шегося газа обволакивают частицы, исключая их электрический контакт

1004488 между собой, а также вызывают флотацию частиц.

Цель изобретения — устранение ,агломерации частиц, улучшение качест ва осадков, повышение скорости и селективности электрохимических реак- 5 ций (Электроосаждение и электрохимический синтез), Поставленная цель достигается тем, что в способе электроосаждения металлов во взвешенном слое сферичес- 10 ких частиц, процесс ведут на частицах из магнитотвердого материала, покрытых электропроводным слоем,взвешивание которых осуществляют переменным магнитным полем. 15

Скорость протока электролита через такой электрод может варьироваться в широких пределах, поскольку оптимальная степень расширения слоя для проведения каждой электрохимической реакции достигается не изменением скорости протока, а характеристиками переменного магнитного поля. Частицы совершают вращательные и колебательные движения, они равномерно распре- 25 делены по объему электрода. Это позволяет равномерно распределять скорости электродных процессов по объему слоя -и значительно увеличить скорость массопереноса, что важно для работы с разбавленными растворами.

Расположение и форма электродов определяется формой соленоида. Последний может располагаться в пространстве произвольно, .может работать в условиях невесомости и значительных ускорений.

Реализация способа осуществляется следующим образом.

Процесс провоцят в цилиндрической ячейке с распределителем потока 40 электролита в вице перфорированной медной пластины в основании слоя, которая служит токосборником. Анод располагают в верхней части ячейки.

Диаметр частиц составляет 1,2-1,5 мм. 45

Для реализации магнитовзвешенного слоя на ячейке располагается соленоид с числом витков, равным 2000, частицы намагничиваются до насыщения. Плотность тока составляет . 51)

0,1 А/дм, объем электролита — 3 л.

Высота слоя составляет 15 мм,а скорость протока электролита — 5,66 см/с, эти величины являются оптимальными для псевдоожиженного слоя. Для магнитовэвешенного слоя скорость протока электролита составляет 1 см/с,при такой скорости взвешивание слоя потоком электролита не наблюдается.

Электролит состава, г/л: Na S 04 х х 10 Н О 322, CuSO@ 5Н20 0,8 прокачивается через ячейку при помощи центробежного насоса. При осаждении меди на псевдоожиженном электроде осадок получается рыхлый, темный, в то время как При осаждении на магнитовзвешенном электроде осадок во всех случаях получается блестящий.

В таблице приведен пример реализации предлагаемого способа.

Как видно из таблицы, скорость осаждения меди при применении магнитовзвешенного электрода выше,чем в случае псевдоожиженного, т.е. требуется меньшее число циклов протока электролита через ячейку для достижения равных концентраций.

Таким образом, изобретение обладает рядом преимуществ: исключается агломерация и срастание частиц, достигаются. значительно более высокие предельные плотности тока по сравнению с прототипом,,что открывает широкяе возможности для интенсификации процессов, появляется возможность проведения электрохимических процессов с интенсивным газовыделением: частицы контактируют за счет интенсивного соударения друг с другом, за счет чего пузырьки газа удаляются с .о -. рхности частиц, а магнитное поле удерживает частицы слоя от всплывания и уноса. При осаждении металлов получаются гладкие блестящие осадки, поскольку последние уплотняются при постоянных соударениях частиц, Применение предполагаемого способа перспективно при электрохимической переработке пульп, где при других способах нарушается электрический контакт частиц между собой.

Предложенный способ позволяет создать компактные электролизеры большой единичной мощности, эффективно решающие широкий круг проблем гидроэлектрометаллургии, электрохимического синтеза и защиты окружающей среды.

1004488

1

1

l

I.

l

1

I

l

II

1 1 о i

1 1

Е I

u i

I г"4 I

I 1

1 И 1

O I

I 1

1 Е 1

o !!! ЧО

I Ю 1

I! О 1

I 1

1 !! 1

1

1 3

O I

3 !

1 Х 1! о!

3А

C)

CD

Ю

Ю с ь

lO

Сс3

Ю

CD

Ю с

° Ф

%-!

Ю

C) с

Cl м

3 с

Ю

Ю с

CO м

Ю с

Ю

Ю (»4 с

tA м

Ю с

CD -!

Ю с

Ю

Lll

Ю с

CO

% Ч ь с ь

Ill (Ч

Ю с

Ю

Ю

% с

C) т-3

%" 4 с Ю

Ю

Ю (3 с

3 сЧ ь

CD

CD с

CD (Ч м

Ю

C) с ь

CO

Ю

Ю

Ю с

Ю м

Ю с

Ю

Ю й!

Ю с

Ю

Ю (с3 с

I I

1

:Э

1

3- 3

I I

1

I 1

I O I

1 Ю 1

1 "I

1ul 1

1 1

1 1

1

1 I !

И о

5 3 х .

О 3» ж

III х о о о О

«Ф ч-3 с

Ю м

Ю с ь Ч

° Ф

C) с а

Ul

Ю с ь

СО ! с

Ю с

C) 1О

C) с

Ю

Ю

<с3 с

Ю

D (Ч с

Ю

Ю

%-» с

IA сР

% с ь

МЪ

ФЧ " 3 с

Ю

О\

C) с

tA

1О

C) с

Ю. CV

° Ф ь с

I

I

1 ж о

I Ц

i Х

I . ж !

I о ! о ж

Э !

3»

Х

333

3 m

0l Ф

G4

CI Щ

X . л о х !

» ф 3Я

О 3 В

A x Р

Е Ц о х

Ц о х о к

Ю м

i !! 1

1 i

l 1! о!

Ю!

1 Ю

1 -3 !

1 !

1 ж 1 о !

1 Х 1

i I» 1

1 ж I

1 333 !

t 1 1

I 1 Р

I О 1! 3» 1

Е I

i- 1 <6 I

1 1 I о !

1 1 Ц! o !

l ж 1

I « 1

— I

i l! !

1 !

1 !

1 Ю 1

33 l Ю 1 о! -!

Ц 1 О ) u !

1 333 I а! о!

3 Д 1 Х !

Х131 х I ж 1

1 9 1 Д I

1 3 I I I

I e l all

1 Я 1 (0 1

3 л 1 3» 1

mls!

О1 а1

Н 1 1 ж! о! х! ц!! 4 1 о 1

1 4 1 ж 1 W l Р 1

1 I I

1 1 i

I 1 I

1 1 1 ! I i !

I 1

1 o

I 1

Е I X

O I

1 1 l З

I О Е

1 О с

1 3Я 1 аА 1 о! ."3

1 I !! I <б

O1 Р.

I 1Ю!&»

1 1 ж

1 Я I C I Ф Ц х! х! х1o! х а13 1О о х

I ж Р 1

XI И! К о ! ю о! м! ж

1 Ц 1 B 1 ж ж! ul o.

33!О!

О!а!e

О! 3 х1o

lV3O

1 1 1

1

1

1

I

I

1

I

1

3

I ! !

П3 1 (Ч I

Ю с I

Ю

1

1

1

I

3

1

1

I

I

3 (Ч 1 м 1

-Ю с 1

Ю

1

I !

i

1

I

1

l

1

I

3

3

1

1

Ю ! 3

1

1004488

Составитель, Л.Рякина

ТехредТ.Фанта . Корректор О.Билак

Редактор Т.Парфенова ю

Заказ 1806/36 Жираж 641 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1130.35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 формула изобретения

Ф

Способ электроосаждения металлов во взвешенном слое сферических частиц, -отличающийся тем, что с целью устранения агломерации частиц, улучшения качества осадка и повышения скорости процесса элект-. роосаждения металлов, процесс ведут на частицах из магнитотвердого материала, покрытых элек.-ропроводным слоем, взвешивание которых осуществ- ляют переменным магнитным полем.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Сучков A.Á. Проблемы интенсификации электролиза в металлургии, М., "Металлургия", 1976, с.244-247.

2. Патент Великобритании 91229642, кл. С 7 В, 1971 (прототип).