Электролизер


 


Владельцы патента RU 2400569:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет (RU)

Электролизер относится к области получения металлов электролизом расплавов. Электролизер содержит индуктор для нагрева и перемешивания электролита и электроды, подключенные к источнику асимметричного переменного тока. Катодом является дно емкости из электропроводного материала, боковая поверхность которой экранирована электроизоляционным жаростойким материалом. Графитовый анод помещен в мембранный сосуд из керамики с анионной проводимостью и установлен вместе с ней по центру емкости. Обеспечивается расширение функциональных возможностей электролиза и повышение чистоты получаемого металла. 1 ил.

 

Изобретение относится к области получения металлов электролитическим способом из расплавов, а именно к конструкциям электролизеров, и может найти применение для получения легких, тугоплавких металлов и кремния с высокой степенью чистоты.

Известен электролизер для рафинирования ванадия и других тугоплавких металлов (патент РФ №2164559, опубл. 27.03.2001 г., МПК С25С 7/00, С25С 3/26). Электролизер включает герметичный корпус, выполненный с возможностью подвода к нему напряжения, реторту, установленную в корпусе на изоляторах, крышку, средства для подачи инертного газа и для откачки воздуха, компактный анод из рафинируемого металла, обод, для подвески анодов, выполненный из двух полуокружностей с металлическими клиньями, с двумя прорезями и с приваренными в радиальном направлении токоподводящими стержнями и установленный на корпусе для обеспечения с ним электрического контакта. При этом аноды подвешены с помощью анододержателей на токоподводящие стержни обода.

Недостаток электролизера по патенту РФ №2164559 состоит в ограниченности его функциональных возможностей, в частности он предназначен для рафинирования металлов и не приспособлен для их первичного получения.

Известен также электролизер для получения щелочноземельных металлов из расплавов (патент РФ №2339744, опубл. 27.11.2008 г., МПК С25С 7/02, С25С 3/02). Электролизер содержит ванну-катод, установленные вдоль ванны на траверсе аноды с анодными устройствами, привод вертикального перемещения траверсы, неподвижную раму с боковыми и центральным укрытиями и каналами газоотсосов и токоподводящие шины. При этом каждый анод представляет собой графитовый моноблок. Неподвижная рама с боковыми и центральным укрытиями размещена на борте ванны-катода, центральное укрытие выполнено в виде плиты, а каналы газоотсосов размещены в торцах неподвижной рамы на уровне борта ванны-катода.

Недостатком электролизера по патенту РФ №2339744 является невозможность получения металла высокой чистоты ввиду того, что катодный металл загрязняется примесями анодного материала.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является электролизер по патенту РФ №2244765 (опубл. 20.01.2005 г., МПК С25С 7/00), который и принят за прототип изобретения. Электролизер содержит емкость для электролита, электроды, подключенные к источнику электрического переменного тока, индуктор для перемешивания и нагрева электролита и источник магнитного поля. Емкость для электролита установлена в зазоре магнитопровода источника магнитного поля, стенки емкости выполнены электропроводными и являются электродом, второй электрод расположен в емкости и соединен с ее стенками токопроводом, а дно выполнено из диэлектрического материала.

Недостатки прототипа заключаются в следующем: невозможность проведения электролиза из-за соединения электродов между собой токопроводом, а также загрязнение металла примесями анодного материала.

Поставлена задача приспособить электролизер для проведения электролиза с высокой чистотой получаемого металла.

Эта задача решена следующим образом. В соответствии с прототипом электролизер содержит емкость для электролита со стенками и дном из электропроводного материала, являющуюся катодом, анод, размещенный в емкости для электролита, и индуктор для нагрева и перемешивания электролита, причем катод и анод подключены к источнику переменного тока. Согласно изобретению анод и катод подключены к источнику асимметричного переменного тока, при этом анодное пространство электролизера отделено от катодного керамической мембраной с анионной проводимостью, а стенки катода экранированы электроизоляционным жаростойким материалом.

Далее сущность изобретения поясняется чертежом, на котором схематично изображена конструкция электролизера.

В расположенной внутри индуктора 1 емкости 2 для электролита установлен выполненный из электроизоляционного жаростойкого материала экран 3 стенок. Функцию катода выполняет дно емкости 2. Графитовый анод 4 помещен в мембранный сосуд 5 из керамики с анионной проводимостью и вместе с ним установлен в центре емкости 2.

В мембранный сосуд 5 и емкость 2 загружают расчетное количество сухого измельченного электролита 6.

При включении индуктора 1 происходит нагрев и расплавление электролита и установление требуемой его температуры. Включают ток электролиза. При электролизе вследствие постепенного окисления графитового анода 4 до окислов углерода содержащиеся в нем примеси переходят в расплав электролита в виде катионов металлов или шлама и остаются внутри мембранного сосуда 5, не попадая в катодное пространство электролизера и не загрязняя получаемый металл. В результате металл высокой чистоты получается за одну стадию, исключая электролизное рафинирование.

Экран 3 катода исключает из работы боковую поверхность графитовой емкости 2, увеличивая плотность катодного тока на дне этой емкости до оптимального значения. При открытой же боковой поверхности емкости 2 площадь катода на порядок превышает площадь анода, и по этой причине невозможно достичь оптимальной плотности катодного тока.

Технический результат изобретения: расширение функциональных возможностей электролизера и повышение чистоты получаемого металла.

Электролизер, содержащий емкость для электролита со стенками и дном из электропроводного материала, являющуюся катодом, графитовый анод, размещенный в емкости для электролита, и индуктор для нагрева и перемешивания электролита, причем катод и анод подключены к источнику переменного тока, отличающийся тем, что он снабжен мембранным сосудом из керамики с анионной проводимостью, в который помещен графитовый анод, стенки емкости экранированы электроизоляционным жаростойким материалом, при этом источником переменного тока является источник асимметричного переменного тока.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлургии индия и может быть использовано в технологии переработки отходов и рафинирования индия электролизом в расплаве. .

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к способу получения магния и хлора и технологической линии для его осуществления. .

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности способу создания анодных и катодных узлов магниевых и алюминиевых электролизеров. .

Изобретение относится к области разработки металлоплакирующих присадок к смазочным композициям, содержащим твердофазные ультрадисперсные добавки металлов, и предназначено для получения нанокластеров меди, свинца, цинка, никеля с размерами частиц 15-50 нм.

Изобретение относится к алюминиевой промышленности, в частности к области получения алюминия путем электролиза криолит-глиноземного расплава, а именно к алюминиевому электроду сравнения.

Изобретение относится к устройствам для получения металлов электролитическим способом и может быть использовано при получении хрома электролизом водного раствора его кислот и солей.
Изобретение относится к металлургии благородных металлов и может быть использовано на предприятиях вторичной металлургии по переработке радиоэлектронного лома и при извлечении золота или серебра из отходов электронной и электрохимической промышленности, в частности к способу извлечения благородных металлов из отходов радиоэлектронной промышленности.

Изобретение относится к конструкциям диафрагменных ячеек для электролитического извлечения никеля из водных растворов, в частности к анодной ячейке. .

Изобретение относится к конструкциям диафрагменных ячеек для электролитического извлечения никеля из водных растворов, в частности к анодной ячейке. .

Изобретение относится к катоду для получения меди, в частности к гидрометаллургическому получению стартерных катодов меди путем электролиза по безосновной технологии.

Изобретение относится к электролизерам для растворения оксидов урана, плутония или смешанных оксидов урана и плутония в азотной кислоте с использованием двухвалентного серебра и может быть использовано для извлечения урана (плутония) из отходов различных производств ядерно-топливного цикла

Изобретение относится к электролизеру для рафинирования чернового свинца

Изобретение относится к конструкции электролизера

Изобретение относится к способу получения магния и диоксида углерода из оксидно-фторидных расплавов

Изобретение относится к устройству для получения нанодисперсных металлов в жидкой фазе (воде, органических растворителях)
Изобретение относится к способам изготовления угольных анодов, используемых в среднетемпературных электролизерах для производства фтора

Изобретение относится к устройствам для электрохимической обработки растворов и может быть использовано для электролитического извлечения металлов или проведения окислительно-восстановительных процессов
Изобретение относится к гидрометаллургическому использованию катодов, полученных путем электролиза

Изобретение относится к углеродному электроду сравнения в электролизере для получения алюминия, который может использоваться в качестве электрода сравнения для электрохимических исследований, получения потенциометрических, поляризационных, хроновольтамперометрических и других зависимостей на различных электродах в расплавленных фторидах при 700-1000°С, а также для измерения стационарного и коррозионного потенциала анода и катода в лабораторной ячейке или промышленной электролизной ванне

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к электролизу расплавов
Наверх