Электролизер с электродом из порошкового материала

 

Изобретение относится к электрохимии, а конкретно к устройствам электролизеров с вращающимися электродами. Электролизер содержит анод состоящий из вращающейся части, выполенной в виде воронки раструбом. обращенной вверх, к наружной поверхности которой прикреплены лопасти, и стационарной части в виде отбойного кольца, установленного на уровне основания конуса анода. Катод имеет форму конуса с углом при вершине, обращенной вниз, равным углу конусности анода, при этом угол конусности анода и катода составляет 90 140°. 1 ил.

Изобретение относится к технике электрохимического назначения и может быть использовано для электрохимической обработки руд, концентратов, порошков, отходов металлургического производства, например, окалины цветных металлов. Цель изобретения интенсификация процесса электролиза. На чертеже изображен электролизер. Электролизер содержит корпус 1, вращающийся анод 2 в виде воронки, на наружной поверхности которой размещены лопасти 3, кольцо 4 (вторая неподвижная часть анода), установленное в корпусе электролизера на уровне основания конуса воронки, вращающийся анод 5, выполненный в форме конуса с углом при вершине, обращенной вниз, равным углу конусности анода, скребок 6 для снятия осадка, лоток 7 для приема осадка и вывода его из электролизера через трубу 9, пористую перегородку 8, трубопровод 10, токоподводы к электродам 11, 12 и 13, электропривод к электродам 14 и 15, насос 16 и патрубок 17. Катод 5 имеет отверстия 18, расположенные в вершине конуса и предназначенные для выпуска катодного осадка, образовавшегося на внутренней поверхности катода, в трубу 9. Электролизер снабжен патрубком 19, предназначенным для вывода раствора с шламом из устройства. Электролизер работает следующим образом. По трубопроводу 10 в электролизер подается пульпа взвесь порошка в электролите. Она поступает во вращающийся от электропривода 14 анод 2. В цилиндрической части анодного пространства частицы порошка находятся во взвешенном состоянии в электролите, и эта система представляет собой суспензионный электрод, так как частицы заряжаются от анода 2 через электролит посредством токоподвода 11, выполненного в виде щетки и кольца, электрически соединенных с анодом 2. Из взвеси, поступившей в коническую полость анода, на его наклонную поверхность выпадает осадок порошка, образуя насыпной электрод. Электрические свойства насыпного электрода зависят от угла конусности α воронки, который находится в пределах от 90 до 140^о, и определяется углом трения движения ϕ частиц порошка по поверхности анода: α= 180^о 2ϕ. В процессе вращения анода центробежная сила R, действующая на частицы порошка насыпного электрода разлагается на нормальную N и тангенциальную Q составляющие. При α< 90^о в разложении R преобладает N, что ведет к увеличению силы трения F F=tgN и забиванию полости осадком из-за трудности вымывания его потоком электролита. При α> 140^о ввиду преобладания Q скорость смывания частиц порошка резко возрастает и насыпной электрод не образуется. Вымываемые потоком электролита из полости анода 2 частицы под действием центробежной силы ударяются о стационарный отбойный кольцевой анод 4, чем обеспечивается хороший электрический контакт частиц с анодом 4. Лопасти 3, перемешивая взвесь, формируют очередной суспензионный электрод и придают воронкообразному аноду функции рабочего колеса насоса, который обеспечивает циркуляцию пульпы в электролизере посредством трубопровода 10. Разделение анода на вращающуюся воронкообразную и стационарную кольцевую части придает заявляемому электролизеру новое специфическое свойство: в нем одновременно реализуются все типы электродов, которые могут быть созданы из порошкообразных материалов, предназначенных для электролизера: суспензионный, насыпной и компактный. Эта особенность улучшает контакт частиц порошка с анодом, что приводит к увеличению скорости их растворения. От обеих частей анода 2 и 4 к катоду 5 через электролит и частицы порошка идет электрический ток, величина которого при неизменяемых потенциалах на электродах зависит от сопротивления в цепях: электролит частица и анод-частица. Сопротивление цепи: электролит частица значительно, так как электропроводность наиболее распространенных электролитов на основе водных растворов кислот, щелочей и солей ниже проводимости металлов и ряда сульфидных минералов, из которых состоят порошки, подлежащие, в большинстве случаев, электрохимической обработке. В насыпном и компактном электродах из порошка вследствие хорошего контакта частиц с анодом и друг с другом сопротивление электрической цепи низкое. Через частицы протекает ток большей величины, что интенсифицирует процесс их электролитического разложения. Катионы металлов порошка, перешедшие в электролит, движутся к катоду 5 через пористую перегородку 8, на котором разряжаются, образуя осадок металла. При вращении катод 5 от электропривода 15 катодный осадок снимается скребком 6 с обеих сторон катода. Осадок с наружной поверхности катода 5 поступает в лоток 7, смывается в трубу 9 электролитом, подаваемым насосом 16 через патрубок 17, и выводится из электролизера. Осадок с внутренней поверхности катода 5 поступает в трубу 9 через отверстия 18, расположенные в вершине конуса катода. Плотность компактного электрода из порошка на аноде 4 регулируется числом оборотов n воронкообразного анода 2 и соотношением k твердое-жидкое пульпы. С увеличением n и k повышается плотность компактного электрода на аноде 4. Устойчивость компактного электрода может быть повышена ступенчатой формой поверхности анода 4, в двугранные углы которой набивается твердая фаза пульпы. Обработка предложенным электролизером сульфидного медного концентрата повысила скорость его растворения на 15% за счет снижения электрического сопротивления пульпы и ликвидации пассивирующих пленок на зернах.

Формула изобретения

1. ЭЛЕКТРОЛИЗЕР С ЭЛЕКТРОДОМ ИЗ ПОРОШКОВОГО МАТЕРИАЛА, содержащий корпус, разделенные пористой перегородкой анод и катод, установленный с возможностью вращения, скребок для удаления осадка, токоподводы и электропривод, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса электролиза, анод выполнен из двух частей воронки с раструбом, обращенным вверх, на наружной поверхности которой размещены лопасти с возможностью вращения, и кольца, установленного в корпусе электролизера на уровне основания конуса воронки анода, катод выполнен в форме конуса с углом при вершине, обращенным вниз, равным углу конусности анода. 2. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что угол конусности анода и катода составляет 90-140^o.

РИСУНКИ

Рисунок 1