Устройство для получения солей рутения

 

Изобретение относится к устройствам, используемым в электрохимии, и позволяет получить при электролизе насыщенные растворы солей рутения в щелочах и кислотах, а также повысить скорость растворения рутения. Целью изобретения является повышение производительности. Устройство содержит, электролизер 1, диодный мост 2, к которому через переменные резисторы 3-6 анодами подключены тиристоры 7-10, управляющие электроды которых соединены с блоками формирования отпирающих импульсов 11-14, подключенных к схемам ИЛИ 31-34, а их катоды соединены с импульсными конденсаторами 19-22 и анодами тиристоров 15-18, подключенных управляющими электродами через импульсные трансформаторы 23-26 к блоку формирования коротких импульсов 27-30, соединенных вместе с первыми входами схем ИЛИ 31-34 с информационными выходами блока формирования логических уровней 35, подключенного к делителю частоты 37, схема И 38, подключенная первым входом к выходу опорного генератора 39, а вторым - к выходу PS-триггера 40, соединенного первым входом через кнопку 41 с нулевой шиной, вторым входом - с выходом блока сравнения 42, подключенного своим входом к блоку измерения амплитуды разрядного тока 43, кроме того, на электролизере 1 установлено тепловое реле 47, к выходам которого входами управления реверсом подключен счетчик 36, к выходу которого первым входом подключен блок сигнализации 48, второй вход которого подключен к выходу PS-триггера 40. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И1

1 Al

Щ)Б С 25 В 9/ОО, С 05 П 27/ОО

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СИИДЕ П:ЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ (21) 4268095/23-26 (22) 26. 06. 87 . (46) 30.04.90. Бюл. 1"- 16 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт химических реактивов и особо чистых химических веществ (72) А.И.Рязанов, В.А.Иихалев, Г.А,Андрианов и В.С.Дунаев (53) 66.012-52(088.3) (56) Труу ы ИРЕА..1984, вып. 46, с. 28.

Авторское свидетельство 673901 кп. С 25 В 9/ОО, 1979.

2. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СОЛЕЙ

РУТЕНИЯ (57) Из обретение относится к устройствам, используемым в электрохимии, и позволяет получить при электролизе насьпценные растворы солей рутения в щелочах и кислотах, а также повысить скорость растворения рутения. Целью иэобретения является повьнпение производительности. Устройство содержит электролизер 1, диодный мост 2, к ко1560631 торому через переменные резисторы

3-6 анодами подключены тиристоры 7- 10 управляющие электроды которых соединены с блоками 11-14 формирования отпирающих импульсов, подключенными к схемам ИЛИ 31-34, а их катоды соеди. нены с импульснь1ми. конденсаторами

19-22 и анодами тиристоров 15-18,. подключенных управляющими электродами через импульсные трансформаторы 2326 к блокам 27-30 формирования коротких импульсов, соединенным вместе с первыми входами схем ИЛИ 31-34 с информационными выходами блока 35 формирования логических уровней, под" ключенного к делителю 37 частоты, Изобретение относится к электрохимии и предназначено для получения насыщенных солей рутения в растворах кислот и щелочей. 25

Целью изобретения является повышение производительности.

На фиг. Т представлена блок-схема

I предлагаемого устройства, на фиг. 2 -! график экспериментальной зависимости ЗО скорости растворения рутения от длительности импульсов разрядного тока ,(максимум скорости растворения приходится на интервал 0,2-0,5 мс); на фиг. 3 - график экспериментальной за« 35 висимостн скорости растворения рутения от частоты следования импульсов тока (наибольшая скорость имеет место при частотах свыше 5 Pq); на фиг.4— экспериментальные кривые изменения QQ концентрации солей рутения в электролитах со временем (уменьшение скорости растворения имеет место лишь при концентрациях, близких к насыщению), Устройство (фиг. 1) содержит элек- 4g тролизер 1, диодный мост 2, к которому через переменные резисторы 3-6 анодами подключены тиристоры 7-10 средней мощности, управляющие электроды которых соединены с блоками 11-14 форьжрования отпирающих импульсов, а их катоды — с анодами .тиристоров 15 18 и импульсными конденсаторами 19-22., Аноды тиристоров 15-18 большой мощно.сти управляющими электродами через соответствующие импульсные трансформаторы 23-26 подключены к блокам 2730 формирования коротких импульсов, соединенным своими входами вместе с схему И 38, подключенную. первым входом к выходу опорного генератора 39, а вторым — к выходу PS-триггера 40, соединенного первым входом через кнопку 41 с нулевой шиной, а вторым входом — с выходом блока 42 сравне" ния, подключенного своим входом к блоку 43 измерения амплитуды разрядного тока, Кроме того, на электролизере 1 установлено тепловое реле 47, к выходам которого входами управления реверсом подключен счетчик 36, к выходу которого первым входом подключен блок 48 сигнализации, второй вход которого подключен к выходу PS-тригге" ра 40. 4 ил. первыми входами элементов 31-34 с соответствующими .информационными входами блока 35 формирования логических уровней, состоящего из дешифраторамультплексора и счетчика импульсов.

Устройство также состоит из реверсивного .счетчика 36 и делителя 37 частоты, выполненного в виде счетчика с изменяемым коэффициентом деления, подключенного входами управления коэффициентом деления к информационным выходам реверсивного счетчика 36, а счетным входом вместе с вторыми входами схем ИЛИ 31"34 - к выходу схемы

И 38, которая первым входом подключена к выходу опорного генератора 39, а вторым входом — к выходу RS-триггера 40, соединенного первым входом через кнопку 41 с нулевой шиной, а вторым входом — с выходом блока 42 сравнения, подключенного своим входом к блоку 43 измерения амплитуды разряд ного тока, состоящему из подключенного к катодам тиристоров 15-18 и последовательно соединенного с электролизером 1 низкоомного резистора 44, параллельно с которым первичной обмоткой подключен высокочастотный трансформатор 45, к вторичным обмот кам которого подключен пиковый детектор 46, выход которого является выхо дом блока 43, Кроме того, на электролизере уста" новлено тепловое реле 47, к выходам

i которого входами управления реверсом подключен счетчик 36, к выходу которого подключен первым входом блок 48

l 56063! сигнализ ации, второй вход которого подключен к вьжоду RS-триггера.

Устройство работает следующим образом.

Импульсные конденсаторы 19-22 за-. ряжаются от диодного моста 2 через тиристоры 7 — 10 током, величина которого задается с помощью переменных резисторов 3-6.

Управление тиристорами 7-!О и 1518, которые служат соответственно для зарядки и разрядки импульсных конденсаторов 19-22, осуществляется следующим образом.

Импульсы с опорного генератора 39 через схему И 38 поступают одновременно на счетные входы счетчиков 36 и 37 и на вторые входы схем ИЛИ 31-34 с выходов которых через соответствующие блоки. 11-14 формирования отпирающих импульсов импульсь поступают на управляющие электроды тиристоров

7-10 средней мощности.

С выхода счетчика 37 импульсы поступают .на блок 35 формирования логических уровней, которые с информационных выходов дешифратора-мультиплексора последовательно поступают на соответствуняцие блоки 27-30, на выходе которых при этом формируются короткие импульсы.

Пусть, например, на первом информационном выходе блока 35 формирования логических уровней имеет место уровень логической единицы. При этом схема ИЛИ 31 перестает пропускать импульсы и на выходе соответствуняцего блока 11 формируется нулевой потенциал, в резульгате чего тиристор

7 закрывается и отключает импульсный конденсатор от днодного моста 2 на время существования логической единицы на первом выходе дешифратора-мультиплексора. Одновременно с поступлением указанной логической единицы на вход блока 27 на его выходе формируется короткий импульс, который через импульсный трансформатор 23, служащий для потенциальной развязки цепей, поступает на управляющий электрод тиристора 15 и открывает последний.

При этом через электролизер 1 и включенный последовательно с ним низкоом ный резистор 44 течет разрядный ток импульсного конденсатора 19.

С поступлением очередного импульса на блок 35 формирования логических . уровней на следующем информационном выходе дешифратора-мультиплексор формируется уровень логической единицы, а на его первом выходе — уро1 вень ло гиче ско го нуля. При этом тиристор 7 открывается и снова подключает импульсный конденсатор 19 к выходу диодного моста 2, а тиристор 8 . закрывается и отключает от диодного моста 2 импульсный конденсатор 20.

Одновременно на выходе блока 28 формируется короткий импульс, который через импульсный трансформатор 24 поступает на управляющий электрод тиl5 ристора 16 большой мощности и открывает последний, в результате чего ток с разрядно го конденсатор а 20 вновь течет через последовательно включенные резистор 44 и электролизер I, а тиристор 19 средней мощности при этом закрывается.

С приходом очередного импульса на блок 35 формирования логических уровней весь цикл формирования разрядного токового импульса повторяется. Формируемый при этом на резисторе 44 импульс напряжения через высокочастотный трансформатор 45 поступает на пиковый детектор 46, на выходе

30 которого формируется потенциал пропорциональный амплитудному значению импульсного тока, который может отображаться, например, с помощью вольтметра постоянного тока, Если амплитуда импульсного тока и соответствуняций ей потенциал на выходе пикового детектора превькагют заданные значения, срабатывает блок 42 сравнения и на его выходе формируется ,1ц уровень логического нуля, с поступлением которого на второй вход RS-триггера 40 на выходе последнего также формируется уровень логического нуля, При этом схема И 38 перестает пропус,15 кать импульсы на счетные входы счетчиков 36 и 37, а также и на вторые входы схем ИЛИ 31-34.

Все тиристоры 7-10 и 15 — 18 постоянно находятся в закрытом состоянии, 5р так как на их управляющие электроды не поступают отпирающие импульсы.

Таким образом, если амплитудное значение разрядного тока превышает

sа да нHнHоoеe, то предлагаемое устройсгво

356JIoKHpoBBHo благодаря чему исключается электрический пробой тиристоров большой мощности.

Повторный запуск устройства осуществляют нажатием кнопки 41. При

1560631 этом на выходе RS-триггера 40 формируется уровень логической единицы, с поступлением которого на второй вход схемы И 38 последняя вновь начинает пропускать импульсы с выхода генератора 39 на входы счетчиков Зб и 37, а также на вторые входы схем ИЛИ 31-34.

Автоматическое поддержание температурного режима в электролизере 1 осуществляется следующим образом.

Пока электролизер работает в заданном температурном режиме, т.е. пока температура электролита равна, заданной (T )+ на обоих выходах теплового реле формируются уровни логических нулей, при этом реверсивный счетчик 35 не изменяет своего состояния, на его информационных выходах сохраняется число, с помощью которого задается коэффициент деления счетчика 37, благодаря чему остается неиз менной частота следования разрядных импульсов с конденсаторов 19-22.

Прн превьппении температурой в 25 электролизере Т на одном из выходов теплового реле 47 формируется уровень логической единицы. При этом реверсивный счетчик 36 начинает работать в режиме суммирования импульсов, 30 поступающих на его счетный вход через схему И 38 е генератора 39.

IIo мере суммирования импульсов число на его информационных выходах возрастает, следовательно, увеличи- 5 вается коэффициент деления счетчика

37, благодаря чему снижается частота формирования логических единиц на информационных выходах дешифраторамультиплексора и, следовательно, 4О уменьшается частота формирования pas. рядных импульсов, что приводит к снижению рассеиваемой в электролнзере интегральной мощности, а вместе с ней и температуры электролита. 45

При снижении температуры электролита ниже Т1 на втором выходе теплового реле 47 формируется уровень логической единицьг; При этом счетчик

36 начинает работать в режиме вычита- 50 кия импульсов.

По мере поступления импульсов на

"четный вход реверсивного счетчика

36 число на его информационных выходах уменьшается, что приводит к 55 уменыпению коэффициента деления счет чика 37 е

При этом возрастает частота следа вання импульсов с его выхода и, сле280 А/см довательно, увеличивается частота формирования разрядных импульсов тока, что приводит к увеличению рассеи-. ваемой в электролизере 1 интегральной мощности и повышению связанной с ней температуры электролита.

Коэффициент деления реверсивного счетчика должен быть согласован с тепловой инерционностью электроли"

sepa.

В предлагаемом устройстве предусмотрен блок 48 световой и звуковой сигнализации, который срабатывает в случае, если амплитуда импульса разрядного тока превышает заданиую или температура в электролизере превышает критическую. В первом случае сигнали,.затор 48 срабатывает при формировании на выходе RS-триггера уровня логического нуля, а во втором — при установлении уровня логической единицы на выходе "Переполнение" реверсивного счетчика 36.

Кроме того, в предлагаемом устрой" стве все коммутирующие силовые цепи являются бесконтактными, благодаря чему достигается повышение надежности

H пожаро- взрывобезопасности.

C помощью предлагаемого устройства в беспроточном фторопластовом электролизере емкостью 200 см были полу4 чены приведенные в примерах 1"3 соли рутения, причем испольэовали рутениевые электроды, площадь рабочей поверхности которых составляла 1 см

Пример I. Растворение рутениевых электродов проводили в 107ной KOH в течение б ч при следующих условиях . . Кажущаяся амплитудная плотность тока 200 А/см

Длительность импульсов тока 0,4 мс

Частота следования импульсов тока 8 Гц

Температура элект" о ролит а 70 С

При этом концентрация рутената калия в растворе составила 270 г/л пфи средней скорости растворения 3,7 r/÷.

Пример 2. Растворение рутениевых электродов проводили в концентрированной соляной кислоте в те" чение 10 ч при следующих условиях:

Кажущаяся амплитудная плотность тока

Длительность импульсов тока 0,5 мс

Об 31

0,3 мс

9 156

Частота следования импульсов тока 8 Гц

Температура электо ролита 75 С

При этом концентрация гидроксохлорида рутения в растворе составила

300 г/л при средней скорости растворения 2,8 r/÷.

Пример 3. Растворение рутениевых электродов проводили в 15 н. серной кислоте в течение 7 ч при следующих условиях:

1<ажущаяся амплитудная плотность тока 210 А/см

Длительность импульсов тока

Частота следования импульсов тока 8 Гц

Температура электролита 70 С

При этом концентрация сернокислого рутения в растворе составила 240 г/л при средней скорости растворения

2,3 г/ч.

При охлаждении электролита имеет место выпадение кристаллов соли в осадок, что позволяет исключить из технологического цикла процесс выпаривания растворов. большой мощности и первым выводом соответствующего импульсного конденсатора, вторые выводы каждого из которых соединены с общей шиной, катод каждого из тиристоров большой мощности соединен с первым выводом вторичной обмотки соответствующего импульс-. ного трансформатора и первым выводом датчика тока, управляющий вход каждого из тиристоров средней мощности соединен с выходом соответствующего блока управления. тиристором большой мощности, катод каждого из тиристоров средней мощности соединен с первым выходом соответствующего импульсного трансформатора, второй вывод которого соединен с общей шиной, управляющий вход каждого из тиристоров большой мощности соединен с вторым выводом вторичной обмотки соответствующего импульсного трансформатора, первый вывод первичной обмотки которого соединен с общей шиной, а второй вывод— с выходом соответствующеГо блока управления тиристором средней мощности, вход каждого из которых соединен с первым входом соответствующего логического элемента 2ИЛИ и соответствую30 щим выходом блока формирования лог ::—

40

Формула изобретения

Устройство для получения солей рутения, содержащее электролизер и источник питания постоянного тока, о тличающееся тем, что, сцелью повышения производительности, в

его состав дополнительно введены N тиристоров средней и N тиристоров большей мощности, N импульсных конденсаторов, N блоков управления тиристорами средней мощности н N блоков управления тиристорами. большой мощности, Н логических элементов, 2ИЛИ и N импульсных трансформаторов, опорный генератор, логический элемент 2И, делитель частоты, реверсивный счетчик, блок сигнализации, блок формирования логических уровней, RSтриггер, блок сравнения, пиковый детектор, высокочастотный трансформатор, датчик тока и реле температуры, при этом аноды каждого из тиристоров средней мощности соединены с положительной шиной источника питания постоянного тока, а катод каждого из тиристоров средней мощности соединен с анодом соответствующего тиристора ческих уровней, выход каждого из логических элементов 2ИЛИ соединен с входом соответствующего блока управления тиристором большой мощности, первый вывод первичной обмотки высокочастотного трансформатора соединен с первым выводом датчика тока, второй вывод которого соединен с положительной шиной электролизера и вторым выводом первичной обмотки высокочастотного трансформатора, первый и второй выводы вторичной обмотки которого соединены с первым и вторым входами пикового детектора, первый и второй выходы реле температуры, установленного на электролизере, соединены с первым и вторым управляющими входами реверсивного счетчика, выход пикового детектора через последовательно соединенные блок сравнения, RS-триггер, логический элемент 2И и делитель частоты соединен со счетным входом блока формирования логических уровней, второй вход RS-триггера соединен через заьнкающий контакт кнопки с общей шиной, выход опорного генератора соединен с вторым входом логического. элемента 2И, первый вход которого соединен с первым входом блока сигнаll lggOgZi лизации, первый управляющий выход ре- элементов 2ИЛИ, второй управляющий версивного счетчика соединен с вторы- выход реверсивного счетчика соединен ми входами каждого из логических с вторым входом блока сигнализации.!

56063!

Составитель А.Прусковцов

Редактор А.Лежнина Техред И.Дидцк Корре к тор И. Муска

Заказ 955

Тирад 545

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям н открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101