Электролизер

 

Использование: в устройствах для электрохимического извлечения металлов из растворов, в том числе из промывных и сточных вод. Сущность: электролизер состоит из корпуса, крышки и устройств для ввода и вывода электролита. Электроды расположены вертикально и выполнены разной длины, верхние кромки которых расположены водной плоскости, а нижние - в плоскости, образующей угол между основанием электролизера и касательной, проведенной через нижние кромки электродов, составляющий 25-35°, при этом электроды наименьшей длины расположены со стороны входного патрубка. Устройство позволяет повысить качество осаждаемого покрытия. 1 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)s С 25 С 7/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Y. ПАТЕНТУ (21) 4781217/02 (22) 10.01.90 (46) 15.07.93. Бюл. N. 26 (71) Нижегородский научно-исследовательский приборостроительный институт (72) И.Г. Власов и А.Л, Гунько (73) Нижегородский научно-исследовательский приборостроительный институт

"Кварц" (56) Патент США М 4399020, кл, С 25 С 7/00, 1983. (54) ЭЛЕКТРОЛИЗЕР (57) Использование; в устройствах для электрохимического извлечения металлов из

Изобретение относится к устройствам для электрохимического извлечения металлов (например, золота, серебра, меди, палладия, свинца и др.) из растворов, в том числе из промывных и сточных вод.

Целью изобретения является интенсификация процесса электролиза, повышение качества осаждаемого покрытия при одновременном упрощении конструкции электролизера.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, состоящем из корпуса, крышки, вертикально расположенных электродов, устройства для ввода и вывода электролита. электроды выполнены разной длины и установлены таким образом, что их верхние кромки расположены в одной плоскости, а нижние — уступом по отношению друг к другу и к направлению поступающего раствора электролита. Угол между направлением поступающего раствора и касатель„„5U„„ 1828467 АЗ растворов, в том числе из промывных и сточных вод, Сущность: электролизер состоит из корпуса, крышки и устройств для ввода и вывода электролита. Электроды расположены вертикально и выполнены разной длины, верхние кромки которых расположены в одной плоскости, а нижние — в плоскости, образующей угол между основанием электролизера и касательной, проведенной через нижние кромки электродов, составляющий 25 — 35, при этом электроды наименьшей длины расположены со стороны входного патрубка. Устройство позволяет повысить качество осаждаемого покрытия.

1 ил, 1 табл.. ной, проведенной через нижние кромки электродов, составляет 25 — 35 .

Выполнение электродов разной длины и их установка вышеуказанным способом обеспечивают равномерное распределение входящего потока электролита во всех межэлектродных пространствах, что позволяет получить качественное покрытие на всех катодах, т.е. можно сделать вывод о существенности отличительных признаков.

Качество оценивается по компактности, плотности и цвету осадка. При уменьшении угла наклона (< 25О) нарушается равномерное распределение электролита между электродами, причем менее интенсивный обмер раствора наблюдается у электродов, максимально удаленных от входного штуцера, что приводит к осаждению на них тем.ных рыхлых осадков, удаление которых в виде компактной фольги невозможно.

1828467

25

55

Увеличение угла между направлением поступающего раствора и касательной, проведенной через нижние кромки электродов свыше 35 также нарушает равномерное распределение поступающего раствора, причем менее интенсивный обмен характерен для электродов, непосредственно расположенных у входного штуцеоа, что ведет к осаждению на них темных рыхлых покрытий. последующее удаление которых в виде компактной фольги невозможно.

Действительно электролиэер (прототип) предназначен для извлечения тяжелых ме1аллов (Cu,Zn,Cd,Au,Ag). В заявленном же электролизере не акцентируется внимание на виде осаждаемого металла, не исключая при этом возможность извлечения как тяжелых, так и цветных и драгметаллов. Следует отметить, что в электролиэере-прототипе использованы катоды из вспененного полиуретана с.нанесенным химическим подслоем меди или никеля для последующего наращивания извлекаемого металла. Это свидетельствует о том, что используемые катоды являются одноразового использования, ибо удалить с них осажденное покрытие можно только химическим растворением. А.это неизбежно ведет к удалению и химических подслоев, а значит необходима повторная химическая металлизация полиуретана в случае повторного использования катода. В противном случае покрытые катоды подлежат утилизации.

С другой стороны, факт наличия химического подслоя из никеля (меди) однозначно показывает, что получить покрытие в виде однородной металлической фольги невозможно.

В таблице приведена сравнительная характеристика работы заявленного электролизера и прототипа, Исходные данные; промывные воды меди с концентрацией С 160 мг/л.

Как видно из таблицы. заявленный электролизер позволяет работать при повышенных плотностях 0,5-0,6 и получать качественное покрытие в виде компактной фольги на всех катодах, т.е. интенсифицировать процесс (средний привес катода в заявленном электролизере в 1,5 раза выше, чем в прототипе) при одновременном упро ении конструкции электролизера.

На чертеже изображен схематически предлагаемый электролиэер, насос и бакнакопитель. где:

1 — корпус, 2 — крышка, 3 — электроды.

4 — входной штуцер (входное устройство), 5- выходной штуцер (выходное устройство).

6 — центробежный насос.

7 — бак-накопитель, 8 -- у ол наклона электродов.

Электроды выполнены в виде пластин разной длины из нержавеющей стали. Их верхние кромки расположены в одной плоскости и контактируют с пластинами токоподводов, вмон1ированными в крышку, а нижние — уступом, Угол между направлением поступающего раствора и касательной, проведенной через нижние кромки электродов, Составляет 25- 35".

Электролизер работает следующим образом, .Раствор из бака-накопителя 7 под давлением, создаваемым центробежным насосом б.через входной ш уцер4 подается в электролизер. Благодаря тому, что нижние кромки электродов расположены уступом по отношению к входящему потоку, электролит равномерно распределяе1ся в межэлектродных каналах, что создает благоприятные условия для осаждения качественного покрытия на всех катодах и для интенсификации процесса за счет увеличения плотности тока. Обедненный раствор через выходной штуцер 5 возвращается B бак-накопитель, где смешивается с исходным электролитом и затем вновь подается на электролиз. Длительность процесса определяется требуемой степенью извлечения металла из обрабатываемого раствора.

По мере необходимости процесс прерывают и снимают осадок с катодов в виде компактной фольги.

Далее приводятся конкретные примеры использования электролизера предлагаемой конструкции.

Пример 1. Извлечение золота из промывной воды с концентрацией по металлу 0,3 г/n и объемом 8 л, скорость подачи 20 л/мин, количество катодов 4, анодов 5 lllT.

Общая площадь катодов 2 дм, объемы электролизной ванны 2 литра,плотность тока в начале процесса электролиза 0,5 А/см . в конце процесса 0,05 А/см, Угол между наг правлением поступающего раствора и касательной, проведенной через нижние кромки электродов. равен 25 . Время электролиза до остаточной концентрации золота в растворе 0,5 мг/л 5 ч. Покрытия золотом на всех катодных пластинах плотные, однородные, легко отделяются в виде фольги. Цвет покрытия от желтого до темно-желтого (на последнем от входного штуцерэ катоде).

Пример 2. Исходный раствор тот же, количество электродов.и их площадь, обьем электролита и злектролизной ванны, скорость подачи те же, Плотность тока в начале

1828467

Общая катодная по ве рхность, дм2

Средний привес катода на единицу поверхности ведин. времени, г/дм ч

Время электролизера, ч

Кол-во электродов, шт.

Характеристика покрытия

Рабочая плотность тока А/дм

Тип электролизера катод анод

Прототип

0,3-0,4

370

200

0,275

41

Заявленный

0,4

200

0,5-0.6

20 процесса электролиза 0.5 А/см, в конце процесса 0,05 А/см, Угол между направлег нием поступающего раствора и касательной, проведенной через нижние кромки электродов, равен ЗОО. Время электролиза 5 до остаточной концентрации золота в растворе 0.5 мг/л 5 часов. Золотое покрытие на всех катодах плотное, однородное, легко отделяется в виде фольги. Цвет покрытия— желтый на всех катодах. 10

Пример 3, Исходный раствор, его обьем, количество электродов и их площадь, обьем электролизной ванны, скорость подачи те же. Плотность тока в начале. процесса электролиза 0,5 А/см . в конце процесса 15

0,05 А/см . Угол между направлением поступающего раствора и касательной, проведенной через нижние кромки электродов, равен 35О. Время электролиза до остаточной концентрации золота в растворе 0,5 20 мг/л 5 ч. Золотое покрытие на всех катодных пластинах плотное, однородное, легко отделяется в виде фольги. Цвет покрытия от желтого до темно-желтого (на ближнем ко входному штуцеру катоде), 25

Предлагаемая конструкция электролизера обеспечивает непрерывное перемешивание и интенсивное равномерное обновление электролита во всех межэлектродных пространствах. что позволяет, во-первых. получить равномерное компактное, плотное, легко снимаемое, т,е. качественное покрытие на всех катодах и, во-вторых, вести процесс при повышениой плотности тока, т.е. интенсифицировать его. Кроме того„ конструкция проста и надежна в эксплуатации.

Формула изобретения

Электролизер для извлечения металлов из растворов. содержащий корпус, крышки, вертикально расположенные электроды, устройства для ввода и вывода электролита, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса и повышения качества осаждаемого покрытия при одновременном упрощении конструкции. электроды выполнены разной длины, верхние кромки которых расположены в одной плоскости, а нижние — в плоскости, образующей угол между основанием электролизера и касательной, проведенной через нижние кромки электродов, составляющий 25-35, при этом э..гктроды наименьшей длины расположены со стороны входного патрубка.

Невозможно удалить покрытие в виде «омпактной фольги

Осажденное покры- . тие удаляется в виде компактной фольги со всех катоов

1828467

Составитель С.Мертехина

Редактор B. Tðóá÷åíêî Техред M. Моргентал Корректор М,Петрова

Заказ 2366 Тираж Подписное

ВНИЙПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям ори ГКНТ СССР

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

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