Насыпной электрод

 

1. НАСЫПНОЙ ЭЛЕКТРОД, содержа1ций корпус для заполнения электродным материалом, токоподвод и пористые токонепроводящие мембраны, о тличающийся тем, что, с целью повьшения производительности при восстановлении хлорида серебра, мембраны выполнены с окнами и разделяют корпус на полости, сообщакициеся между собой через окна, при этом смежные окна отделены одно от другого смежными мембранами. 2. Электрод поп. 1, отличающийся тем, что мембраны выполнены в виде спирали, закрученной вокруг токоподвода.

СОКИ СОВЕТСКИХ

llIWIIII

РЕСПУБЛИК

Q9) О1) 4(51 С 25 С 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ (21) 3584867/22-02 (22) 24.04.83 (46) 07.02.85. Бюл. В 5 (72) Н.А. Соколов и А.А. Филиппов (53) 621.3.036.6(088.8) (56) 1. Лодейщиков В.В. и Игнатьев К.Д, Рациональное использование серебро-, содержащих руд. M., "Недра", 1973, с . 107-109.

2. Патент США У 4197181, кл. С 25 С 7/02, опублик. 1980. (54)(57) 1. НАСЫПНОЙ ЭЛЕКТРОД, содержащий корпус для заполнения электродным материалом, токоподвод и пористые токонепроводящие мембраны, о т" л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности при восстановлении хлорида серебра, мембраны выполнены с окнами и разделяют корпус на полости, сообщающиеся между собой через окна, при этом смежные окна отделены одно от другого смежными мембранами.

2. Электрод по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что мембраны выполнены в виде спирали, закрученной вокруг токоподвода.

1 11384

Изобретение относится к электрохимии, в частности к JjcTpoHcTBBM для электрохимических процессов получения металлов электролизом.

Известен электрблизер - ванна Тума, 5 содержащий токоподводящее днище, ис-. пользуемое в качестве насыпного катода (13.

Недостатком ванны Тума является то, что диснергированный хлорид серебра 10 восстанавливается сначала отдельными нитями,. вытянутыми от днища к аноду, затем восстанавливается верхний слой хлорида серебра. Этот слой восстановленного серебра экранирует от анода 15 остальную массу хлорида серебра и резко снижает допустимую плотность тока, а значит и производительность электролиэера. Попытка повысить плотность тока приводит к побочному про- 20 цессу — выделению водорода. В этом случае средняя величина тока электролиза составляет 15-25% от его максимального значения. Из-за этого установленную мощность выпрямительной уста-25 новки приходится завышать в несколько раэ по сравнению с потребной средней мощностью.

Наиболее близким по технической . ;сущности является насыпной электрод, щ0

: содержащий корпус, заполняемый электродным материалом, токоподвод и пористые токонепроводящие мембраны 1 2 ).

Известное устройство может быть использовано для восстановления хло- З5 рида серебра, однако при толщине слоя хлорида серебра 12-15 мм и больше Восстановление его происходит нитями от токоподвода в сторону анода, после .чего восстанавливается внешняя, обра-4

«40 щенная к аноду сторона слоя хлорида серебра. Этот слой серебра экранирует оставшийся хлорид серебра, что приводит к резкому снижению максимально допустимого тока электролиза и к затягиванию процесса восстановления во времени в несколько раз. Если же слой хлорида серебра будет иметь малую толщину, то, несмотря на быст- рое восстановление, много времени уйдет на частую перезарядку электрода, что резко снизит производительность процесса восстановления.

Целью изобретения является повышение производительности при восста-,55 новлении хлорида серебра.

Указанная цель достигается тем, что в насыпном электроде, содержащем

36 корпус для заполнения электродным материалом, токоподвод и пористые токонепроводящие мембраны, мембраны выполнены с окнами и разделяют корпус на полости, сообщающиеся между собой через окна, при этом смежные окна отделены одно от другого смежными мембранами.

Мембраны могут быть выполнены в виде спирали, закрученной вокруг токопддвода.

На фиг. 1 схематически изображена конструкция электролизера с насыпным электродом в горизонтальном исполнении; на фиг. 2 — то же, с вертикаль-. ным прямоугольным насыпным электродом; на фиг. 3 — то же, с вертикальным цилиндрическим насыпным электродом.

Насыпной электрод (катод) содержит корпус 1 с изолированными бортами 2, токоподвод 3, полости 4, заключенные между пористыми мембранами

5 из токонепроводящего материала (ткань, бумага, пористая пластмасса, например фторопласт и т.п.). Мембраны 5 установлены примерно эквидистантно друг другу. Полости 4 сообщаются между собой через окна 6 между мембранами 5, при этом места соединения каждых двух соседних полостей заэкранированы с обеих сторон близлежащими мембранами, для чего смежные окна 6 отделены друг от друга расположенными смежно с ними мембранами 5. В результате окна 6 и мембраны 5 располагаются в шахматном порядке с некоторым перекрытием по кромкам окон.

По одному из вариантов (фиг. 3) мембрана 5 выполнена в виде ленты, навитой вокруг токоподвода 3 по спирали.

Насыпной электрод устанавливается в электролитической ванне 7 с анодом

8 таким образом, чтобы его поверхность располагалась эквидистантно поверхности анода.

Насыпной электрод работает следующим образом.

Восстанавливаемый хлорид серебра в виде гранул засыпают в полости 4 насыпного электрода, и электрод устанавливают в ванну 7. При подаче напряжения на электролиэер начинают восстанавливаться гранулы хлорида серебра, находящиеся в соприкосновении с токоподводом 3, т.е. самый удаленный от анода 8,слой. При дальнейшем восста3 ll38 новлении мембраны 5 препятствуют галь ваническому контакту между слоями хлорида серебра в полостях 4, не позволяя фронту реакции электрохимического восстановления проходить к аноду 8 кратчайшим путем. Фронт реакции восстановления хлорида серебра идет в слоях по лабиринтному пути, который формируется соединением слоев между собой окнами 6 в шахматном 1б порядке. Такое соединение исключает восстановление последующего слоя хлорида серебра, пока не восстановится предыдущий, в то же время пористые мембраны не препятствуют электролити- 15 ческой связи по кратчайшему расстоянию между анодом и катодом. Величина же тока пропорциональна площади поверхности фронта реакции восстановления, формируемой предлагаемой кон- gp струкцией электрода.

При этом важно, чтобы слой хлорида серебра восстанавливался сразу по всей толщине и восстановленное серебро не экранировало хлорид серебра со 25 стороны анода. Это имеет .место, если каждый слой находится в изопотенциальных условиях, т.е. имеет небольшую толщину и располагается примерно параллельно — в пределах толщины слоя -ЗО анодной и катодной поверхности.

Величина площади фронта реакции определяется толщиной и шириной слоев хлорида серебра в полостях 4, площадью окон 6 и количеством окон

35 между соседними слоями. Площадь поверхности фронта реакции восстановления хлорида серебра в предлагаемом .,устройстве оказывается одинаковой практически в течение всего времени

436 4 восстановления (кроме начала и окончания процесса). Это обуславливает постоянство величины тока электролиза в течение всего процесса, близ4 кой к максимально допустимой.

Таким образом, в процессе восстановления слои хлорида серебра, расположенные у токоподвода, не экранируются последующими слоями восстановленного серебра, так как вначале восстанавливается слой, наиболее удаленный от анода, а затем последовательно — более близкие к аноду слои.

Величина поверхности фронта электрохимической реакции восстановления, ограниченного мембранами, имеет постоянную величину. Это определяет постоянство токовой нагрузки, исключает пиковые нагрузки и резко сокращает время, в течение которого допустимая величина тока мала (начало и окончание процесса).

Испытания нескольких вариантов предлагаемой конструкции насыпного электрода в лабораторных условиях дапи следующие результаты: примерно в 5 раз сокращается время восстановления хлорида серебра но сравнению с временем восстановления его -в элек- . тролизерах с насыпным катодом, не имеющим разделения хлорида серебра на слои, обеспечивается постоянная величина допустимого тока электролиза в течение всего процесса, за исключением начала и конца процесса, так что величина среднего тока равна

0,9 максимальной величины. В электролизере без разделения катода на . полости эта величина, в лучшем случае, не превышает 0,15-0,25.

2238436

Составитель Н. Петров

TexpepJI.Иартяшова КорректорО. Тигор

Редактор Н. Егорова

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 10639/19 Тираж 637 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5