Многоблочный проточный электролизер для извлечения металлов из растворов их солей

 

Использование: изобретение относится к гидрометаллургии, а именно к технике извлечения металлов из различных технологических растворов электролитическим методом, и может быть также использовано для обезвреживания токсичных компонентов раствора. Сущность: катодные блоки электролизера выполнены в виде камеры с закрепленными на ней с обеих сторон решетчатыми токопроводами, представляющими собой металлическую рамку с геометрическими размерами, совпадающими с размерами камеры, и разделенную на сектора вертикальными или горизонтальными перемычками. 7 ил.

Изобретения относятся к гидрометаллургии, а именно к технике извлечения металлов из различных технологических растворов электролитическим методом, и может быть также использовано для обезвреживания токсичных компонентов раствора.

Известны многоблочный проточный электролизер, содержащий корпус с размещенными в нем анодными и катодными блоками, расположенными сверху корпуса трубопроводами для подвода растворов и карманы для их отвода [1], и многоблочный проточный электролизер, отличающийся от первого тем, что, с целью обслуживания и обеспечения возможности автоматизации, трубопроводы для подвода растворов размещены один в другом и расположены под днищем корпуса [2].

В известных электролизерах катодные блоки выполнены в виде камеры из прямоугольной рамки, с обеих сторон которой находятся катоды из несколько слоев волокнистого углеграфитового материала, уложенного на перфорированные токопроводы из металла. Для ввода обрабатываемого раствора катодный блок снабжен штуцером, расположенным вверху [1] или внизу [2] камеры.

Металлосодержащий раствор подается через штуцер в пространство между двумя катодами, проходит сквозь перфорированные токопроводы, катоды из углеграфитового материала, и, обедняясь в процессе электролиза, удаляется из катодной камеры.

Однако известные электролизеры недостаточно эффективны, что обусловлено способом подвода тока к катоду через перфорированный токопровод, расположенный со стороны подачи обрабатываемого раствора (тыльной по отношению к противоэлектроду), что снижает степень осаждения металлов в катодный осадок за счет существенного экранирования тыльной стороны катода от обрабатываемого раствора, неравнодоступности поверхности катода, неравномерности гидродинамических условий электролиза катода по глубине катода.

Указанные недостатки обуславливают преимущественное использование известных электролизеров в автономных от процесса выщелачивания и замкнутых по обрабатываемым растворам (неоднократная циркуляция) технологическим схемам: выщелачивание - сорбция ценных компонентов на ионообменную смолу или активированный уголь - десорбция ценных компонентов тиомочевиной - электролиз богатых, например, по Аи растворов (до 2 г на литр) и существенно ограничивают область их применения в технологических схемах открытого типа: выщелачивание - электролиз продуктивных растворов - до укрепления "холостого" раствора реагентами - выщелачивания.

Целью изобретения являются интенсификация процесса электролитического извлечения металлов из растворов их солей и расширение области применения электролитического способа извлечения металлов в промышленность.

Указанные результаты достигаются тем, что катодные блоки электролизера выполнены в виде камеры с закрепленными на ней с обеих сторон решетчатыми токопроводами, представляющими собой металлическую рамку с геометрическими размерами, совпадающими с размерами камеры, и разделенную на сектора вертикальными или горизонтальными металлическими перемычками (фиг. 1).

При этом параметр решетчатого токопровода L (фиг. 1), равный наименьшему геометрическому размеру секторов токопровода, определяется характеристиками используемого в качестве катодов волокнистого углеграфитового материала с тем расчетом, чтобы омическое сопротивление катодной основы не препятствовало поляризации катода по всему объему.

Использование в конструкции электролизера решетчатого токопровода, в сравнении с перфорированным токопроводом по площади катода со стороны подачи раствора в известных электролизерах, имеет следующие преимущества: более чем на порядок увеличивается рабочая площадь катода, в значительно меньшей степени экранируется тыльная по отношению к противоэлектроду поверхность катода, обеспечивается интенсивность процесса электролитического осаждения металлов по всей толщине и площади катода, поверхность катода в большей степени равнодоступна, обеспечиваются равномерные гидродинамические условия процесса по глубине катода, что в сопоставимых условиях обусловливает более высокое извлечение металлов из обрабатываемых растворов по сравнению с известными электролизерами (за один цикл извлекается не менее 99,6% благородных металлов).

На фиг. 1 изображен предлагаемый решетчатый токопровод; на фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1; на фиг. 3 - электролизер общий вид; на фиг. 4 - разрез Б-Б фиг. 3; на фиг. 5 - катодный блок в сборе; на фиг. 6 - разрез В-В фиг. 5; на фиг. 7 - разрез Г-Г фиг. 5.

Электролизер содержит корпус 1 с карманом 2, причем внутренняя стенка 3 кармана 2 ниже стенок корпуса 1 (фиг. 3). В корпусе 1 поочередно размещены катодные и анодные блоки 4 и 5 соответственно (фиг. 3, 4). Анодные блоки 5 посредством штуцеров 6 сообщаются с подводящим трубопроводом 8, посредством штуцеров 7 - с отводящим трубопроводом 9. Катодные блоки 4 посредством штуцера 10 сообщаются с подводящим трубопроводом обрабатываемого раствора 12 (фиг. 3).

Катодные блоки 4 выполнены в виде камер, представляющих собой рамку 13 (фиг. 6) из непроводящего ток материала, например винипласта с перфорированными перегородками 14 из того же материала, соответствующими расположению перемычек 16 решетчатых токопроводов 15 (фиг. 1), закрепленных по обеим сторонам рамки 13.

На токопроводах 15, снабженных шпильками 28 (фиг. 7), зафиксированы катоды 17 из волокнистого углеграфитового материала, прижимаемые сеткой 18 из непроводящего материала (винипласта), закрепляемой решетчатыми крышками 19 с отверстиями под шпильки 28 (фиг. 6, 7). Герметичность катодного блока 4 обеспечивается стягиванием пакета с помощью шпилек 28 и гаек 29 (фиг. 7).

Анодные блоки 5 выполнены в виде камер со стенками из ионообменных мембран 20, внутри которых расположены аноды 21 (фиг. 4). Камеры снабжены штуцерами 6 и 7 для подвода и отвода анолита соответственно, причем штуцер 7 отвода анолита удлинен с внутренней части и определяет уровень анолита в анодном блоке 5 (фиг. 3, 4).

Токоподвод к электродным блоком осуществлен через шины 22 и 23 лепестками 24 и 25 (фиг. 3).

Электролизер работает следующим образом.

Через подводящий токопровод 8 и штуцер 6 в анодные блоки подается раствор анолита, который омывает анод 21 и через штуцер 7 и отводящий трубопровод 9 выводится из электролизера.

Металлсодержащий раствор - католид через подводящий трубопровод 12 и штуцер 10 подается в катодный блок 4, проходит сквозь решетчатые токопроводы 15, катоды 17 и, обедняясь в процессе электролиза, поступает в корпус 1, из которого переливается через внутреннюю стенку 3 и попадает в карман 2.

Для замены катодного блока 4 перекрывают подачу раствора, лепестки 24 отсоединяются от шины 22 и производят замену катодного блока, непрерывая электролиз в остальных катодных блоках.

Применение предлагаемого изобретения позволяет осуществлять электролитическое извлечение металлов из растворов их солей непрерывно по обрабатываемому раствору с различным содержанием ценных компонентов, например по золоту от 2 - 3 мг/л до 2 г/л и получением сбросных (оборотных) по содержанию извлекаемых металлов растворов, например по золоту не более 0,1 - 0,2 мг/л за один цикл, что значительно расширяет область применения электролитического способа извлечения металлов в промышленности. Кроме того, использование предлагаемого технического решения позволяет значительно сократить как капитальные, так и эксплутационные затраты в процессе извлечения металлов из растворов.

Источники информации 1. Авторское свидетельство СССР N 395497, кл. C 25 C 7/00, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР N 648658, кл. C 25 C 7/00, 1977.

Формула изобретения

Многоблочный проточный электролизер для извлечения металлов из растворов их солей, содержащий корпус с размещенными в нем анодными и катодными блоками, трубопроводы для подвода и отвода анолита, подвода католита и карман для его вывода, отличающийся тем, что катодные блоки выполнены в виде камер с решетчатыми токоподводами, представляющими собой металлическую рамку с вертикальными и/или горизонтальными перемычками на токоподводах катодов из волокнистого углеграфитового материала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7