Электролизер для извлечения индия из индийсодержащего расплава в виде конденсата из вакуумной печи

Авторы патента:

C25B9/04 - Электролитические способы; электрофорез; устройства для них (электродиализ, электроосмос, разделение жидкостей с помощью электричества B01D; обработка металла воздействием электрического тока высокой плотности B23H; обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод электрохимическими способами C02F 1/46; поверхностная обработка металлического материала или покрытия, включающая по крайней мере один способ, охватываемый классом C23 и по крайней мере другой способ, охватываемый этим классом, C23C 28/00, C23F 17/00; анодная или катодная защита C23F; электролитические способы получения монокристаллов C30B; металлизация текстильных изделий D06M 11/83; декоративная обработка текстильных изделий местной

Владельцы патента RU 2490375:

Дьяков Борис Николаевич (RU)

Изобретение относится к цветной металлургии. Электролизер включает обогреваемую анодную ванну, катодную ячейку в виде перфорированного цилиндра, имеющего две диафрагмы, токопровод и закрепленную на нем чашу для сбора извлеченного из расплава индия. В качестве анодной ванны он содержит приемную ванну расплава конденсата из вакуумной печи, содержащего свинец, висмут, олово и индий. Катодная ячейка выполнена в виде перфорированного цилиндра, обтянутого диафрагмой из кварцевой ткани, снабженного обечайкой и размещенной в нижней части цилиндрической вставкой из электроизоляционного материала. Обечайка и цилиндрическая вставка обтянуты диафрагмой из кварцевой ткани с образованием зазора между двумя диафрагмами 2-5 мм в виде кармана для заливки электролита. Изобретение повышает извлечение индия. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к извлечений индия электролизом в расплаве солей.

В процессе вакуумного рафинирования олова [1] индий наряду с другими летучими примесями испаряются из олова, и очищенное олово стекает по оловопроводу в бачок и разливается в блоки готовой продукции. Примеси конденсируются на холодных экранах и стекают по барометрической трубе в приемный бачок, а потом разливаются в блоки свинцово-висмутового сплава, который содержит индий.

В известном устройстве [2] свинцово-висмутовый сплав расплавляется и перемешивается с солевым расплавом хлористого цинка для извлечения индия из расплавленного конденсата вакуумного рафинирования в солевой расплав. Индий экстрагируется в солевой расплав на основе хлористого цинка. Солевой расплав сливают и растворяют в кислой среде, а из раствора цементируют индий на цинковых листах. Индиевую губку переплавляют в черновой индиевый сплав.

В известном электролизере [3] черновой индиевый сплав рафинируют электролизом в расплаве на основе хлористого цинка.

Недостатком известных устройств в высоких затратах из-за многостадийности процесса.

Известен и принят за прототип [4] электролизер, содержащий обогреваемые катодную и анодную ванны, разделенные пористыми диафрагмами, пропитанными электролитом, характеризующийся тем, что катодная ванна выполнена в виде перфорированного цилиндра, на котором закреплено два слоя диафрагмы из кварцевой ткани, и вертикально погружена в сплав анодной ванны, а внутри катодной ванны вставлена чаша, закрепленная на катодном токоподводе. Электролизер значительно сокращается число переделов.

Недостатком указанного прототипа электролизера в том, что для его работы необходимы отдельные переделы выделения и плавления блоков конденсата с печи, электролиза и разливки анодного сплава, частой замены диафрагм из-за испарения электролита, что становится неэкономичной переработкой конденсата с содержанием индия менее 0,05%.

Технической задачей изобретения является устранение операции плавки сплава и повышение извлечения индия путем вовлечения сплава с любым низким содержанием индия.

Сущность предлагаемого электролизера состоит в том, что в качестве анодной ванны он содержит обогреваемую приемную ванну расплава конденсата из вакуумной печи, содержащего свинец, висмут, олово и индий. Катодная ячейка выполнена в виде перфорированного цилиндра, обтянутого диафрагмой из кварцевой ткани, снабженного обечайкой и размещенной в нижней части цилиндрической вставкой из электроизоляционного материала. При этом обечайка и цилиндрическая вставка обтянуты диафрагмой из кварцевой ткани с образованием зазора между двумя диафрагмами 2-5 мм в виде кармана для заливки электролита.

Технический результат достигается тем, что электролизер с анодом приемной ванной на выпуске конденсата ваккумной печи позволяет получать катодный черновой индий без операций розлива, переплавки. Карман заливки электролита между слоями диафрагмы и периодической разгрузкой накопившегося катодного металла в согласовании с непрерывной работой вакуумной печи и повысить общее извлечение индия.

На чертежах фиг.1 приведен общий вид электролизера, а на фиг.2 - монтаж электролизера на вакуумной печи.

Электролизер содержит анодную ванну 1 (приемная ванна конденсата) и катодный токоподвод 2, подключенный к отрицательному полюсу выпрямителя постоянного тока. В нижней части токоподвод снабжен чашей-катодом 3. Токоподвод 2 с чашей 3 погружены в пефорированый цилиндр 4, обтянутый диафрагмой 5 из кварцевой ткани марки КТ-11 с8/3ТО, закрепленной хомутом 6 на перфорированном цилиндре 4. Перфорированный цилиндр 4, обтянутый тканью 5, вставлен в обечайку 7 с карманом 8. Обечайка 7 обтянута диафрагмой 9 из кварцевой ткани КТ с некоторым зазором 2-5 мм от диафрагмы 5, и закрепленной подобным хомутом 6.

В нижней части диафрагма 9 формируется на цилиндрической вставке 10 из электроизоляционного материала, например из фторопласта. Узлы 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 в сборе образуют катодную ячейку 11, которая погружается в расплав анодного металла в приемную ванну 1, на электроизолирующей подставке 12.

Приемная анодная ванна 1 снабжена лотком 13 слива расплава, конденсирующих примесей с вакуумной печи фиг.2. В приемную анодную ванну 1 погружена барометрическая труба конденсата 14 стока летучих примесей, содержащих индий 18, барометрическую трубу 19 отрафинированного олова и приемный бачек 20 слива олова.

Электролизер работает следующим образом.

В приемную ванну 1, служащей анодом (фиг.1), непрерывно стекает жидкий конденсат, содержащий свинец, висмут, олово и 0,03-0,1% индия. В расплав приемной анодной ванны 1 погружают катодную ячейку 11 на подставке 12. В карман 8 обечайки 7 в зазор (2-5 мм) между диафрагмами 5, 9 для пропитки тканей заливают электролит, содержащий хлориды цинка, калия, натрия. Электролит же смачивает ткань диафрагм 5, 9, натянутых на перфорированный цилиндр 4 и обичайку 7. Ткань КТ становится способной для переноса ионов металлов электролита. Ткань не смачивается металлом и не проницаема для металла (давление проницаемости 10 кг/см² ткани). Через электроды включают постоянный ток напряжением 1-30 В с плотностью тока 0,02-0,2 A\см². Катионы индия диффундируют через электролит в капиллярах двух слоев ткани и разряжаются на катоде-чаше 3, и скапливаются в цилиндре 4, обтянутым диафрагмой 5. Более положительный висмут, как правило, в присутствии индия, свинца не ионизируются.

По мере наполнения катодной ячейки 11 индием в сплаве со свинцом периодически чашу 3 на катодном токоподводе 2 извлекают и выливают индий. Периодически раз в сутки в карман 8 добавляют электролит. Операцию слива катодного индиевого сплава повторяют до прекращении наполнения чаши 3. Непрерывно с приемной ванны-анода 1 сливается анодный свинцово висмутовый сплав (с удаленным индием) через лоток 13 в изложницы как готовый продукт.

Технический результат предлагаемого электролизера в том, что снижаются затраты на передел плавления и повышается извлечение индия из сплава, за счет того, что индий извлекается из любого по содержанию состава без подготовительных операций.

Пример: Навеску 1 кг конденсат сплава, содержащего 0,03% индия; 8% олова; 87% свинца; 2% висмута; 3% сурьмы, заливают в модель анодной ванны и поддерживают температуру 400 град. В расплав анодной ванны опускают катодную ячейку. В катодную ячейку в зазор между диафрагмами кварцевой ткани марки КТ-11 с8/3ТО заливают 25 г электролита, предварительно проплавленной смеси солей 49% хлористого цинка, 44% хлористого калия, 7% хлористого натрия. Включают постоянный ток силой 1 А напряжением 5 В и ведут электролиз в течение 3 часов. Через каждый час добавляют в слитках 1 кг исходного сплава. Одновременно из модели ванны стекает избыток отработанного анодного сплава. Всего за 3 часа загружено 3 кг сплава конденсата. Катодную ячейку поднимают и сливают катодный металл.

Результаты испытаний экстракции индия из сплава-конденсата с разным содержанием индия приведены в таблице.

Таблица
Результаты опытов примера по вариантам
№ опыта	1	2
Содержание In% в аноде	0,03	0,13
Вес исходного конденсата сплава, кг	3	3
Сила тока, А	1	1
Длительность, ч	3	3
Вес катодного сплава, г	6	8,2
Содержание In % в катоде	14,4	46,6
Конечное содержание In% в аноде	0,002	0,003
Извлечение % In из анода	93,3	97,7

Пример показывает, что предлагаемый электролизер позволяет повысить извлечение индия из сплава конденсата как с бедным, так и с богатым содержанием индия без операций гидрометаллургической переработки.

Таким образом, предлагаемый электролизер позволяет повысить извлечение и снизить общие затраты на попутное извлечение индия.

Список аналогов

[1] Пат. России - №1489195 - Мкл. С22в 9/04 - Вакуумный аппарат для рафинирования олова.

[2] Пат. России - №1401903 - С22В 58/00 - Аппарат извлечения индия из расплавленных металлов.

[3] Пат. России - 1482248 - МКИ С25С 7/00 - Электролизер для рафинирования легкоплавких металлов.

[4] Заявка России - №2011132432 - С25С 7/04, опубл. - 10.12.2011.

1. Электролизер для извлечения индия из индийсодержащего расплава, включающий обогреваемую анодную ванну, катодную ячейку в виде перфорированного цилиндра, имеющего две диафрагмы из кварцевой ткани, токопровод и закрепленную на нем чашу для сбора извлеченного из расплава индия, отличающийся тем, что в качестве анодной ванны он содержит приемную ванну расплава конденсата из вакуумной печи, содержащего свинец, висмут, олово и индий, катодная ячейка выполнена в виде перфорированного цилиндра, обтянутого диафрагмой из кварцевой ткани, снабженного обечайкой и размещенной в нижней части цилиндрической вставкой из электроизоляционного материала, при этом обечайка и цилиндрическая вставка обтянуты диафрагмой из кварцевой ткани с образованием зазора между двумя диафрагмами 2-5 мм в виде кармана для заливки электролита.

2. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что катодная ячейка размещена в анодной ванне на электроизолирующей подставке.

Способ получения фторангидрида перфторциклогексанкарбоновой кислоты // 2489522

Изобретение относится к области фторорганической химии, а именно к способу получения фторангидрида перфторциклогексанкарбоновой кислоты, который используется в синтезе мономеров, поверхностно-активных веществ и термостойких полимеров, обладающих водо- и маслоотталкивающими свойствами.

Способ получения перфторкарбоновых кислот // 2489416

Изобретение относится к способам получения высших перфторкарбоновых кислот, в частности перфторгептановой и перфторнонановой. .

Способ получения молекулярного водорода // 2487965

Изобретение относится к области электрохимии. .

Металлоксидный электрод, способ его получения и применение // 2487198

Изобретение относится к химическим производствам, в частности к металлоксидному электроду, технологии его изготовления и применению в аналитической химии. .

Металлоксидный электрод, способ его получения и применение // 2487198

Электрод // 2487197

Изобретение относится к электроду, имеющему улучшенные рабочие характеристики, содержащему а) электродную подложку, содержащую М(n+1)АХn, где М представляет собой металл группы IIIB-VIB или VIII Периодической таблицы элементов или их комбинацию, А представляет собой элемент группы III-VIA или их комбинацию, Х представляет собой углерод, азот или их комбинацию, где n составляет 1, 2 или 3; и b) электрокаталитическое покрытие, осажденное на упомянутой электродной подложке, которое выбрано из b.1) оксида металла и/или сульфида металла, содержащего ByC(1-y)Oz1Sz2, где В по меньшей мере один из рутения, платины, родия, палладия, иридия и кобальта, С представляет собой по меньшей мере один вентильный металл, у составляет 0,4-0,9; 0<=z1, z2<=2 и z1+z2=2; b.2) оксида металла, содержащего BfC gDhEi, где В представляет собой по меньшей мере один из рутения, платины, родия, палладия и кобальта, С представляет собой по меньшей мере один вентильный металл, D представляет собой иридий, Е представляет собой Мо и/или W, причем f составляет 0-0,25 или 0,35-1, g составляет 0-1, h составляет 0-1, i составляет 0-1, при этом f+g+h+i=1; b.3) no меньшей мере одного благородного металла; b.4) любого сплава или смеси, содержащего(ей) железо-молибден, железо-вольфрам, железо-никель, рутений-молибден, рутений-вольфрам или их смеси; b.5) по меньшей мере одного нанокристаллического материала.

Устройство для электрохимической обработки жидкости // 2493108

Изобретение относится к конструкциям устройств электролиза и может быть использовано для обеззараживания природных и сточных вод в хозяйственно-питьевом водоснабжении; для дезинфекции оборудования, помещений и сооружений в отраслях пищевой промышленности, в медико-санитарных учреждениях, предприятиях общественного питания, санаториях и домах отдыха, детских учреждениях, плавательных бассейнах, для отбеливания; для предотвращения биообрастания в системах водяного обогрева и охлаждения. Устройство для электрохимической обработки жидкости содержит корпус с входными и выходными патрубками, электродный блок с титановыми анодами и катодами с каталитически активной поверхностью, полученной путем обработки поверхности электродов в водном растворе, содержащем 300-350 г/л солянокислого гидроксиламина и 40-50 г/л кислого фтористого аммония, в течение 1-2 мин при температуре 80-90°C, после чего титановые электроды промывают в горячей воде и обрабатывают в водном растворе фтористого аммония 20-25 г/л и 1-1,5 г/л уротропина в течение 0,5-1 мин при температуре 18-25°C. Технический результат - увеличение производительности при уменьшении образования отложений солей жесткости на электродах. 3 ил.

Устройство для электрохимической обработки жидкости // 2493108

Устройство для электролиза воды и способ его эксплуатации // 2493292

Группа изобретений относится к энергетике, и может использоваться в автономных энергоустановках. Устройство для электролиза воды содержит электролизер с пневматически изолированными полостями для водорода и кислорода, подключенный к блоку питания, который электрически связан с системой контроля параметров процесса, а также систему водоснабжения с запасом реакционной воды, включающую газоотделители водорода и кислорода, и систему охлаждения газоотделителя водорода, входная гидромагистраль которого снабжена датчиком температуры. После запуска электролизера регистрируют величину тока электролиза и в случае ее меньшего значения по сравнению с заданной величиной тока подачу реакционной воды прерывают, а после достижения заданной величины тока возобновляют подачу воды через полость для водорода электролизера с расходом, обеспечивающим постоянство температуры воды на выходе из этой полости. При падении тока возобновляют подачу реакционной воды в полость для кислорода. Изобретение повышает энергоэффективность, быстродействие и безопасность работы устройства для электролиза воды, а также позволяет снизить его зависимость от вспомогательных источников энергии и условий окружающей среды. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Способ получения соединений типа cxhyoz восстановлением диоксида углерода (co2) и/или моноксида углерода (со) // 2493293

Данное изобретение относится к устройству для электролиза пара и способу ведения электролиза пара, введенного под давлением в анодное пространство (32) электролизера (30), обеспеченного протон-проводящей мембраной (31), изготовленной из материала, позволяющего протонированным частицам внедряться в эту мембрану под паром, причем указанная протон-проводящая мембрана непроницаема для диффузии кислорода О2 и Н2, при котором происходит окисление воды, введенной в паровой форме, происходящее на аноде (32) так, чтобы генерировать протонированные частицы в мембране, которые мигрируют внутри этой самой мембраны и восстанавливаются на поверхности катода (33) в форме реакционно-способных водородных атомов, способных восстанавливать диоксид углерода СО2 и/или моноксид углерода СО. Способ включает этапы, на которых вводят СО2 и/или СО под давлением в катодное пространство (33) электролизера (30), восстанавливают СО2 и/или СО, введенные в катодное пространство (33), из указанных реакционно-способных водородных атомов, сгенерированных так, чтобы СО2 и/или СО образовывали соединения типа CxHyOz, с x≥1; у между 0 и 2х+2 и z между 0 и 2х. Технический результат изобретения заключается в сокращении количества существующего диоксида углерода, например, путем повторного использования этого диоксида углерода в форме соединений, пригодных в химической области или в области производства энергии. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 3 ил.

Сепаратор для хлор-щелочных электролизеров и способ его изготовления // 2493294

Группа изобретений относится к синтетической диафрагме для хлор-щелочных электролизеров с улучшенными параметрами энергопотребления и характеристиками разделения газов. Диафрагма состоит из сетчатой структуры полимерных волокон, связанных с гидрофильным керамическим материалом, содержащим цирконий, химически связанный с гидроксильными группами. Керамический материал из оксида циркония, (ZrO2), механически связанный с полимебрными волокнами, подвергают способу гидратации при вакуумировании, который может быть проведен непосредственно в электролизере с помощью подходящего оборудования. 4 н. и 17 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ получения перекиси водорода // 2494960

Изобретение предназначено для электрохимической технологии получения разбавленных щелочных растворов перекиси водорода и может быть использовано в сорбционных технологиях водоочистки и водоподготовки. Способ получения перекиси водорода путем катодного восстановления кислорода в щелочных растворах с инжекцией кислородсодержащего газа осуществляют в электрохимической ячейке, включающей анодное отделение, снабженное анодом, и катодное отделение, снабженное углеграфитовым катодом. В процессе получения перекиси водорода применяют католит, состоящий 1% NaOH+0,1 г/л MgSO4+10-3 М С6Н4(ОН)2, при подаче озон-кислородной смеси к катоду. Изобретение позволяет значительно увеличить выход по току перекиси водорода, снизить в два раза энергозатраты, уменьшить массогабаритные размеры катода. 1 табл., 1 пр.

Способ электрохимического расщепления лигнина на алмазном электроде // 2495157

Изобретение относится к способу разложения лигнина, в котором водный раствор или суспензию лигнина электролизуют на алмазном электроде в кислых условиях и получаемые в качестве продуктов разложения лигнина производные гидроксибензальдегида и/или производные фенола непрерывно удаляют из электрохимической ячейки. Технический результат заключается в том, чтобы обработка получаемых промежуточных продуктов осуществлялась с незначительными затратами и, следовательно, была дешевле по сравнению с известными способами. 5 з.п. ф-лы, 2 пр.

Способ модификации электрохимических катализаторов на углеродном носителе // 2495158

Изобретение относится к области электрохимии и может быть использовано, например, при разработке и производстве катализаторов для электролизеров или топливных элементов с твердополимерным электролитом. Описан способ модификации электрохимических катализаторов на углеродном носителе, заключающийся в том, что модификацию производят в вакуумной камере, снабженной регулируемым источником потока атомов или атомарных ионов модифицирующего материала, устройством подачи инертного газа и держателем обрабатываемого катализатора, модифицируемую поверхность предварительно полученного катализатора на углеродном носителе обрабатывают потоком атомов или атомарных ионов модифицирующего материала, при этом для размещения катализатора, предварительно синтезированного на высокодисперсном углеродном носителе, используют установленную в держателе пористую подложку с открытой пористостью, выполненную из инертного материала, пневматически связанную с устройством автономной подачи газа, через пористую подложку продувают инертный газ с образованием над подложкой псевдокипящего слоя частиц углеродного носителя с модифицируемым катализатором, затем производят обработку катализатора потоком атомов или атомарных ионов модифицирующего материала. Технический эффект - повышение эффективности модификации электрохимических катализаторов и их эксплуатационных характеристик. 1. з.п. ф-лы.

Способ получения диарилкарбоната // 2496765

Изобретение относится к способу получения диарилкарбоната в сочетании с электролизом образующихся содержащих хлорид щелочного металла отработанных водных растворов. Способ получения диарилкарбоната и переработки, по крайней мере, одной части образующегося при этом содержащего хлорид щелочного металла раствора включает следующие стадии: а) взаимодействие фосгена, полученного при взаимодействии хлора с монооксидом углерода, с по крайней мере одним монофенолом в присутствии основания и, при необходимости, в присутствии основного катализатора с образованием диарилкарбоната и содержащего хлорид щелочного металла раствора, б) отделение и выделение образовавшегося на стадии а) диарилкарбоната, в) отделение остающегося после стадии б) содержащего хлорид щелочного металла раствора от остатков растворителя и, при необходимости, остатков катализатора с последующей обработкой адсорбентами, причем перед обработкой адсорбентами значение рН в содержащем хлорид щелочного металла растворе устанавливают равным 8 или менее 8, г) электрохимическое окисление, по крайней мере, одной части содержащего хлорид щелочного металла раствора со стадии в), протекающее с образованием хлора, раствора гидроксида щелочного металла и в соответствующем случае водорода, причем при этом по крайней мере одну часть полученного хлора используют для получения фосгена, и/или д) возвращение по крайней мере одной части полученного на стадии г) раствора гидроксида щелочного металла на стадию получения диарилкарбоната а), где по крайней мере часть образовавшегося на стадии в) содержащего хлорид щелочного металла раствора возвращают на стадию а). Соответствующий изобретению способ наряду с другими преимуществами обеспечивает улучшенную утилизацию с помощью электролиза образующегося при получении диарилкарбоната раствора, содержащего хлорид щелочного металла. 11 з.п. ф-лы, 4 пр.

Способ получения водорода из воды и устройство для его осуществления // 2496917

Изобретение относится к водородной энергетике. Способ получения водорода из воды включает обработку воды одновременно электрическим и магнитным полями для разложения молекул воды на кислород и водород посредством пары колебательных контуров, состоящих из водяного конденсатора с изолированными обкладками, на которые подают высоковольтное выпрямленное напряжение импульсной формы, индуктивностей и размещенных между пластинами конденсаторов и индуктивностями полостей для обрабатываемой воды, при этом воздействие на воду полями осуществляют в резонансном режиме по отношению к гидродинамическим колебаниям воды при направлении вектора напряженности магнитного поля перпендикулярно вектору напряженности электрического поля. Устройство содержит пару колебательных контуров, каждый из которых состоит из водяного конденсатора с изолированными обкладками, на которые подается высоковольтное выпрямленное напряжение импульсной формы, индуктивностей и размещенных между пластинами конденсаторов и индуктивностями полостей для обрабатываемой воды, при этом емкость конденсатора первого колебательного контура связана с индуктивностью второго колебательного контура, емкость второго колебательного контура связана с индуктивностью первого колебательного контура с возможностью одновременной их зарядки и разрядки, а входные напряжения сдвинуты по фазе на 90 градусов. Обеспечивается повышение производительности, уменьшение энергозатрат на единицу производимого продукта и удешевление производства водорода. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.