Электролизер для обескислороживания растворов

 

Изобретение относится к гидрометаллургии благородных металлов и может быть использовано для обескислороживания золотосодержащих цианистых растворов и извлечения золота и серебра из щелочно-цианистых растворов и элюатов. Изобретение упрощает конструкции, снижает металлоемкость электролизера, повышает выход по току кислорода без снижения мощности электролизера. В электролизере для обескислороживания растворов, содержащем катодные камеры с пластинчатыми катодами, последовательно соединенные между собой, и анодные камеры, отдельные от катодов ионообменными мембранами. Анодные камеры установлены перпендикулярно катодам, а катоды размещены между вертикальными поперечными перегородками с переточными отверстиями, установленными попарно с щелевым зазором между собой, одна переточным отверстием вниз, а вторая вверх. 3 ил.

Изобретение относится к гидрометаллургии благородных металлов и может быть использовано для обескислороживания золотосодержащих цианистых растворов и извлечения золота и серебра из щелочно-цианистых растворов и элюатов.

Известно устройство для деаэрации золотосодержащих цианистых растворов, представляющее собой вакуум-ресивер, выполненный в виде стального полого цилиндра с решеткой из брусков в верхней части, в котором выделение растворенных газов из раствора осуществляется в процессе дробления раствора на капли под вакуумом. В известном устройстве концентрация кислорода в растворе после деаэрации снижается до 0,5-1,0 мг/л.

Известно устройство для электрохимического удаления кислорода из воды, включающее цилиндрическую камеру с концентрически расположенными анодом и катодом и патрубками для ввода и вывода раствора и устройство для вывода газообразного кислорода. К недостаткам устройства относится низкая эффективность процесса из-за поглощения выделенного кислорода на аноде, так как анодное и катодное пространство в нем не разделено мембранами. Кроме того, известное устройство не обеспечивает безопасных условий осуществления процесса, из-за образования над ним взрывоопасной смеси кислорода и водорода.

Известен многокамерный проточный электролизер, содержащий попеременно расположенные и разделенные ионообменными мембранами анодные и катодные камеры с пластинчатыми катодами, в котором для повышения производительности и удобства обслуживания анодные камеры выполнены эластичными, катодные камеры соединены последовательно, имеют переменную площадь и выполнены с клапанами для удаления осадка. К недостаткам известного электролизера относится то, что гидродинамика электролизера не обеспечивает протока больших объемов растворов через катодные камеры и, тем самым, снижает производительность электролизера и выход по току кислорода при обескислороживании растворов. Кроме того, известный электролизер обладает более сложной металлоемкой конструкцией.

Предлагаемая конструкция электролизера менее металлоемка, проста в изготовлении и позволяет проводить обескислороживание золотосодержащих растворов при выходе по току кислорода более 80% без снижения мощности электролизера.

Указанный технический результат достигается тем, что в электролизере для обескислороживания растворов, содержащем катодные камеры с пластинчатыми катодами, последовательно соединенные между собой, и анодные камеры, отделенные от катодов ионообменными мембранами, согласно изобретению, анодные камеры установлены перпендикулярно катодам, а катодные размещены между вертикальными поперечными перегородками с переточными отверстиями, установленными попарно с щелевым зазором между собой одна переточным отверстием вниз, а вторая вверх.

Отличие существенных признаков электролизера от прототипа обуславливает соответствие изобретения требованию новизны.

Заявляемый электролизер соответствует требованию изобретательского уровня, так как совокупность его существенных признаков обуславливает компоновку катодных и анодных камер, обеспечивающую возможность пропускания больших объемов обескислороживаемого через катодные камеры раствора со скоростью, позволяющей повысить выход по току кислорода без снижения производительности, что явным образом не следует из известного уровня техники.

На фиг. 1 показан общий вид электролизера; на фиг.2 электролизер, вид сверху; на фиг.3 вид по стрелке А на фиг.1.

Электролизер состоит из катодного блока 1 и двух анодных камер 2. Корпус катодного блока 1 выполнен из неэлектропроводного материала в виде емкости с окнами 3 на продольных и патрубками ввода 4 и вывода 5 раствора на торцевых стенках и разделен вертикальными поперечными перегородками 6 с переточными отверстиями 7, установленными попарно с щелевым зазором, одна переточным отверстием вверх, а вторая вниз, на катодные камеры 8, в которых размещены в форме гофр пластинчатые катоды 9 из нержавеющей стали. Катодные камеры снабжены коническим днищем 10 с патрубком 11 для выпуска осадка.

Анодные камеры выполнены в виде емкости с окнами 12 на одной из продольных стенок и установлены перпендикулярно катодам 9, с обеих сторон вдоль катодного блока. Между анодными и катодными камерами в проемах окон продольных стенок установлены ионообменные мембраны 13 типа МК-40Л. Свинцовый анод 14 установлен в анодных камерах параллельно мембранам 13. Анодные камеры и катодный блок установлены на опорах 15 и соединены крепежными элементами 16 в единый блок.

Электролизер работает следующим образом. Обескислораживаемый раствор с расчетной скоростью протока поступает через патрубок 4 в первую катодную камеру, проходит снизу вверх через пластинчатый катод 9 и через переточные отверстия 7 и щелевой зазор между перегородками 6 перетекает в следующую по ходу раствора катодную камеру и т.д. последовательно проходит через все катодные камеры с установленными в них катодами и выходит из последней камеры через патрубок 5.

Анолит заливается в анодные камеры до подачи раствора на обескислораживание. Уровень анолита в камерах поддерживается добавкой воды.

При подаче электрического тока на электроды в обрабатываемом растворе идет реакция электрохимического восстановления кислорода: O₂+2H₂O+4e __→ 4OH^- (1) обеспечивающая обескислораживание раствора и реакция восстановления воды: 2H₂O+2e __→ H+2OH^- (2) Непрерывно выделяющийся в процессе реакции (2) водород, удерживаясь в растворе, предотвращает насыщение его атмосферным кислородом. Одновременно в анолите 10%-ном растворе сернокислого натрия проходит реакция электролитического разложения воды с выделением газообразного кислорода: 2H₂O-4e __→ O+4H⁺ Однако ионообменные мембраны препятствуют проникновению кислорода в обрабатываемый в катодном блоке раствор и насыщения раствора, выделяющимся на анодах кислородом, не происходит.

Предлагаемый электролизер при обескислораживании золотосодержащих цианистых растворов позволяет за один проход раствора через катодный блок из 4-х катодных камер снизить массовую долю кислорода в растворе с исходной концентрации 6,5 мг/л до 0,3 мг/л при пропускании через раствор 0,004 А ˙ ч, количество электричества при напряжении 6В и силе тока 0,1-1,1 А. Преимуществом электролизера является также простота изготовления, сборки и меньшая металлоемкость, чем у прототипа.

Формула изобретения

ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ОБЕСКИСЛОРОЖИВАНИЯ РАСТВОРОВ, включающий корпус, чередующиеся пластинчатые аноды и блок катодов, разделенные ионообменными мембранами с образованием анодных и катодных камер, отличающийся тем, что аноды и катоды установлены перпендикулярно друг другу, катодная камера снабжена парами параллельных перегородок, установленных между катодами и в одной из перегородок в паре выполнено переливное отверстие в верхней части, а в другой перегородке в нижней части.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3