Универсальное устройство-модуль для электрохимической регенерации отработанных хромсодержащих растворов

 

Использование: для электрохимической регенерации промышленных отработанных хромсодержащих растворов, образующихся в гальваническом производстве, на предприятиях машиностроительной, электротехнической, металлообрабатывающей и других отраслей промышленности. Сущность изобретения: водоохлаждаемая электродная камера 1 выполнена с крышкой 10, элементы для придания камере прочности и жесткости (обечайки 2) размещены внутри камеры 1, один из них соединен с крышкой 10. Запорный элемент выполнен в виде пружины 8 и пробкового клапана 4, установленного на нижнем конце тяги 6 и размещенного в отверстии конусного дна 3 с возможностью его запирания, а на верхнем конце тяги 6 размещена пружина 8, установленная с возможностью взаимодействия с верхней плоскостью крышки 10. В крышке выполнены отверстия для тяги 6 и полиэтиленовых трубок 15. 1 ил.

Изобретение относится к электрохимической регенерации промышленных отработанных хромсодержащих растворов, образующихся в гальваническом производстве, и может быть использовано на предприятиях машиностроительной, электрохимической, металлообрабатывающей и др. отраслей промышленности.

Технология гальванического производства предусматривает, что многие процессы электрохимической и химической обработки металлов: хромирование, полирование, пассирование, травление и др. происходят в концентрированных растворах хромовой кислоты (100-350 г/л С₄О₃).

Эксплуатация указанных растворов способствует попаданию в них постоянных примесей (Fe, Zn, Cu, Ni, Al, Cd и др.), а также образованию и накоплению ионов трехвалентного хрома, в результате чего процесс обработки постепенно нарушается вплоть до полного выхода рабочих ванн из строя, после чего их приходится полностью сливать и заменять свежеприготовленным раствором, а отработанный хромсодержащий раствор разбавляют водой и подают на станцию нейтрализации, где он подвергается восстановлению и переводится в осадок, который идет в отвал, что ведет к потере остродефицитного хромсодержащего сырья и загрязнению окружающей среды.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство, состоящее из металлического кислотостойкого каркаса, катодной камеры, водоохлаждаемого катода, медной подвески и крана.

Недостатком прототипа является значительная металлоемкость конструкции.

Цель изобретения - упрощение конструкции и снижение металлоемкости устройства.

Поставленная цель достигается тем, что водоохлаждаемая электродная камера выполнена с крышкой, элементы для придания камере прочности и жесткости размещены внутри камеры, один из которых соединен с крышкой, причем запорный элемент выполнен в виде пружины и пробкового клапана, установленного на нижнем конце тяги и размещенного в отверстии конусного дна с возможностью его запирания, а на верхнем конце тяги размещена пружина, установленная с возможностью взаимодействия с верхней плоскостью крышки, при этом в крышке выполнены отверстия для тяги и полиэтиленовых трубок.

Устройство-модуль - универсальное, т. к. при использовании водоохлаждаемого стального катода в камере накапливают вредные примеси, а при использовании нерастворимого свинцового анода в камере накапливают хромовую кислоту.

На чертеже изображено универсальное устройство-модуль, общий вид.

Устройство-модуль выполнено цилиндрической формы и содержит камеру 1, изготовленную из непроводящего кислотостойкого материала - хлориновой ткани, которая термообработана специальным способом и служит полупроницаемой диафрагмой. Для придания камере прочности и жесткости ее дополнительно усиливают обечайками 2 из винипласта. Дно 3 камеры выполнено в виде конуса, что дает возможность после цикла электрохимической регенерации удалять при помощи пробкового клапана 4 продукты регенерации. Открывание и закрывание клапана осуществляется при помощи ручки 5, тяги 6, фиксатора 7 и пружины 8. При помощи медной подвески 9 и крышки 10 симметрично в камере устанавливается катод или анод 11, который закрепляется шпильки 12 и гайки 13 на верхней обечайке устройства. Катод и анод являются сварной пустотелой гильзой. Сверху имеется два штуцера 14, к которым подсоединяются полиэтиленовые трубки 15 для подвода и отвода воды.

Устройство-модуль работает следующим образом.

При установлении в камере водоохлаждаемого катода устройство с помощью грузоподъемных механизмов (тельфер) за крюк 16 перемещают к ванне-сборнику отработанного хромовокислого раствора. Нажимают и поворачивают на 90^о ручку 5, при этом через тягу 6 под давлением пружины 8 фиксатор 7, упираясь в нижнюю плоскость крышки, удерживает открытым пробковый клапан 4. Опускают устройство в ванну с отработанным раствором. Одновременно происходит заполнение катодной камеры раствором до установленного уровня. Слегка нажимая и поворачивая на 90^о (возвращая в первоначальное положение) ручку 5, под действием пружины 8 закрывают камеру клапаном 4. Устройство за подвеску 9 устанавливают на катодной штанге рабочей ванны хромирования, которая служит аналитом. Подсоединяют полиэтиленовые трубки 15 к штуцерам используют свинцово-сурьмянистые аноды рабочей ванны хромирования. Процесс электролиза сопровождается электромиграцией бихромат ионов из катодной камеры в рабочую ванну, а ионов тяжелых металлов (Fe, Cu, Ni, Zn, Al) в обратном направлении.

При установлении в камере водоохлаждаемого нерастворимого анода устройство наполняют слабым раствором хромовой кислоты и помещают в ванну сборник отработанного хромовокислого раствора для накопления в анодной камере концентрированной чистой хромовой кислоты. Процесс осуществляется от источника постоянного тока и при помощи стальных катодов.

Технико-экономические преимущества предлагаемого модуля заключаются в том, что максимально снижаются потери хромовой кислоты на унос и вентиляцию и расширяются технологические возможности устройства не только осаждать в камере вредные примеси тяжелых металлов, но и накапливать чистую хромовую кислоту.

Единичный модуль способен регенерировать 5,1 м³ отработанного хромосодержащего раствора в год.

Формула изобретения

УНИВЕРСАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО-МОДУЛЬ ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ ОТРАБОТАННЫХ ХРОМСОДЕРЖАЩИХ РАСТВОРОВ, содержащее водоохлаждаемую электродную камеру из токонепроводящей полупроницаемой мембраны с конусным дном, причем дно выполнено с отверстием, подвеску, запорный элемент с тягой, штуцера с полиэтиленовыми трубками и элементы для придания камере прочности и жесткости, размещенные по ее торцам, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции и снижения материалоемкости, водоохлаждаемая электродная камера выполнена с крышкой, элементы для придания камере прочности и жесткости размещены внутри камеры, один из которых соединен с крышкой, причем запорный элемент выполнен в виде пружины и пробкового клапана, установленного на нижнем конце тяги и размещенного в отверстии конусного дна с возможностью его запирания, а на верхней конце тяги размещена пружина, установленная с возможностью взаимодействия с верхней плоскостью крышки, при этом в крышке выполнены отверстия для тяги и полиэтиленовых трубок.

РИСУНКИ

Рисунок 1