Электролизер

 

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано для извлечения металлов из растворов, в том числе из стоков промышленных предприятий . Для этого необходимо Б пооцессе электролиза растворов непрерывно выводить из слоя частицы насыпного элэктрода с осажденным на них металлом. Конструкция электролизера включает электрод в виде слоя неподвижных электропроводящих частиц, отличительным признаком которого является наличие сборника частиц с осажденным металлом, снабженного вибратором и отделенного от электрода перфорированными перегородками, отверстия в которых смещены друг относительно друга. ций, главным образом - разряда ионов водорода , с резким уменьшением эффективности процесса и ухудшением качества осадка. В последнее время для извлечения металлов из производственных растворов и сточных вод с концентрацией металла до 1 г/л и менее (растворы выщелачивания руд, стоки металлургических заводов, промывные воды гальванических цехов и др.) стали применять электролизеры с трехмерными электродами. К ним относятся электролизеры с трехмерным пористым проточным электродом, в которых катодные листы заменены плоскими катодными кассетами с засыпкой из углеродных волокон пли гранул , либо электроды в виде неподвижного слоя гранул из электропроводящего материала , через который протекает обрабатываемый раствор 1. Этот электролизер, взятый в качестве прототипа, обеспечивает выделение металлов из растворов с концет рацией Ё vj VI О ь. (Л 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 25 С 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4791909/02 (22) 14,02.90 (46) 23.10.92. Бюл, ¹ 39 (71) Уральский политехнический институт им, С.M,Êèðîâà и Кыштымский медеэлектролитный завод (72) F.È.Åëèñååâ, А.И,Вольхин, B,В.Беннер и Ю,М.Галкин (56) Новые способы электроосаждения металлов из производственных растворов и сточных вод металлургических предприятий. Обзорная информация ЦНИИЭИ, — М.:

1984, с. 12 — 15, Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано для извлечения металлов из растворов, в том числе — из стоков промышленных предприятий, Известны электролизеры ящичного типа с компактными электродами, применяемые для извлечения металлов из растворов, в частности для извлечения меди, цинка (Н.В.Гудима, Я,П.Шейн, Краткий справочник по металлургии цветных металлов, М.:

Металлургия, 1975, с. 148 — 153, 321 — 327). Известные электролизеры обеспечивают приемлемые технико-экономические показатели процесса (выход по току, расход энергии и т.д.) лишь при переработке сравнительно концентрированных растворов (10 — 100 г/л). Извлечение металлов из более разбавленных растворов в электролизерах этой конструкции сопровождается значительной поляризацией катода, что вызывает протекание на нем конкурирующих реак„„ Ы„„1770454 А1 (54) ЭЛЕКТРОЛ 13ЕР (57) Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано для извлечения металлов из растворов, в том числе из стоков промышленных предприятий. Для этого необходимо s процессе электролиза растворов непрерывно выводить из слоя частицы насыпного электрода с осажденным на них металлом. Конструкция электролизера включает электрод в виде слоя неподвижных электропроьодящих частиц, отличительным признаком которого является нали:ие сборника частиц с осажденным металлом, снабженного вибратором и отделенного от электрода перфорированными перегородками, отверстия в которых смещены друг относительно друга. ций, главным образом — разряда vJHoâ всдорода, с резким уменьшением эффективности процесса и ухудшением качества осадка.

В последнее время для извлечения металлов из производственных растворов и сточных вод с концентрацией металла до

1 г/л и менее (растворы выщелачивания руд, стоки металлургических заводов, промывные воды гальванических цехов и др.> стали применять электролизеры с трехмерными электродами. К ним относятся электролизеры с трехмерным пористым проточным электродом, в которых катодные листы заменены плоскими катодными кассетами с засыпкой из углеродных волокон или гранул, либо электроды в виде неподвижного слоя гранул из электропроводящего материала, через который протекает обрабатываемый раствор (1), Этот электролизер, взятый в качестве прототипа, обеспечивает выделение металлов из растворов с кон цен1рацией

1770454

10-100 мг/л до остаточной концентрации

0,005 — 0,7 мг/л с приемлемыми технико-экономическими показателями (выход по току до 70/); большая удельная поверхность частиц слоя обуславливает высокую производительность электролизера. Однако, емкость насыпного электрода по осаждаемому металлу сравнительно невысока, что делает его примейение,для очистки более концентрированных растворов (1 — 10 г/л) нецелесообразным; йройсходит срастание частиц слоя, уменьшение удельной поверхности слоя, повышение гидравлического сопротивления слоя потоку раствора, Опытной проверкой в лабораторных-условиях установлено, что осаждение уже 0,15—

0,20 г металла в 1 см рабочего обьема насыпного электрода вызывает необратимое ухудшение показателей электролиза.

Для обеспечения устойчивых показателей работы электролизера в этом случае требуется частая замена насыпного слоя; это уменьшает производительность электролизера и повышает трудоемкость его обслуживания.

Целью изобретения является непрерывная выгрузка частиц с осаждением металлом в процессе электролиза раствора.

Эта цель достигается тем, что электролизер с электродом в виде слоя неподвижных электропроводящих частиц дополнительно содержит сборник частиц с осажденным металлом, снабженный вибратором, причем сборник отделен от электрода перфорированными перегородками, отверстия в которых смещены друг относительно друга, Введение в конструкцию электрог иэера сборника частиц с осажденным металлом обеспечивает возможность выгрузки гранул с осажденным металлом из электролизера. не нарушая процесс электролиза, то есть— возможность непрерывной обработки раствора. Вибратор, установленный на сборнике, вместе с перфорированными перегородками, отделяющими сборник от насыпного электрода, обеспечивает непрерывную транспортировку гранул с осажденным металлом в сборник, Смещение отверстий перфорированных перегородок друг относительно друга предотвращает самопроизвольную выгрузку гранул с осажденным металлом из насыпного слоя в сборник в отсутствие вибрации.

На чертеже схематически изображен электролизер, разрез.

Электролизер состоит из корпуса 1, установленного на амортизаторах 2 и соединенного со сборником гранул с осажденным металлом 3, От сборника корпус отделен

ЗО

51 перфорированными перегородками 7, отверстия в которых смещены друг относительно друга. Сборник гранул механически связан с вибратором 5, обеспечивающим колебания электролизера в плоскости перфорированных перегородок. В корпусе размещены катодная и анодные ячейки, разделенные диафрагмой 9, В анодном пространстве расположены аноды 6, в катодном — слой гранул 10 с погруженным в него токоподводом 8, Через отверстия в верхней перфорированной перегородке гранулы под действием собственного веса попадают на нижерасположенную перегородку. Размеры отверстий в перегородках естественного откоса, гранулы в отсутствие вибрации корпуса не просыпаются в сборник 3.

Электролизер работает следующим образом.

Раствор, содержащий извлекаемый металл, подается в слой гранул 10 снизу через сборни.; 3 и перфорированные перегородки

7, одновременно играющие роль распределителя потока. В процессе прохождения раствора через слой гранул вследствие пропускания электрического тока от внешнего источника, при определенном потенциале насыпного катода на его гранулах выделяется металл. Этот процесс происходит при весьма незначительном перенапряжении вследствие большой рабочей поверхности катода и, следовательно, малой плотности тока, После выхода раствора из слоя он выводится из корпуса через патрубок 12, будучи очищен от металла. Смешивание очищенного католита с анолитом предотвращается поддержанием уровня последнего ниже, чем уровень католита (например, отводом через сливные патрубки 11 анолита, который подпитывается фильтрацией очищенного раствора через диафрагму 9). Под действием вибратора 5 гранулы смешиваются относительно перфорированных перегородок 7, просыпаются в сборник 3 и накапливаются в нем в виде периодически удаляемого слоя 4, а также поступают в межперегородочное пространство из катодного слоя 10, Таким образом вибрация корпуса обеспечивает транспортировку гранул по высоте слоя, не вызывающую нарушения гидродинамического режима потока раствора. Убыль гранул из насыпного слоя регулярно пополняется загрузкой свежих порций со стороны, противоположной перегородками

7, чем обеспечивается их противоток относительно раствора и равномерное наращивание.

В результате вибрации разрушаются выступы осаждаемого металла на поверхно1770454 сти растущих гранул, что обеспечивает появление в насыпном слое зародышей новых гранул и уменьшает потребность в загрузке из свежих порций.

5агрузка гранул ртп рЕ

Ььйоб гранул

z аыФаж

Составитель В. Красина

Редактор Е. Полионова Техред М.Моргентал Корректор Э. Лончакова

Заказ 3718 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

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

Опытной проверкой в лабораторных условиях в электролиэере предлагаемой конструкции установлено, что показатели электролиза растворов не ухудшаются при осаждении 7,6 r металла на 1 см рабочего объема насыпного з электрода.

Формула изобретения

Электролизер для извлечения металлов из растворов, содержащий корпус и электрод в виде слоя неподвижных злектропро5 водных частиц, отличающийся тем, что, с целью обеспечения непрерывности процесса, он снабжен сборником частиц с осажденным металлом, вибратором, соединенным со сборником, и перфорированны10 ми перегородками, отделяющими электрод от сборника, причем перфорации в перегородках смещены друг относительно друга.