Электролизер экстракции индия из расплава конденсата на выпуске из вакуумной печи



Электролизер экстракции индия из расплава конденсата на выпуске из вакуумной печи
Электролизер экстракции индия из расплава конденсата на выпуске из вакуумной печи

 


Владельцы патента RU 2595302:

Дьяков Виталий Евгеньевич (RU)

Изобретение относится к извлечению индия электролизом. Предложен электролизер экстракции индия из выпуска расплава конденсата рафинирования чернового олова из вакуумной печи. Электролизер содержит обогреваемый бачок конденсата вакуумной печи, используемый в качестве анодной ванны, погруженную в него катодную ячейку с перфорированными стенками, обтянутыми диафрагмой из кварцевой ткани, барометрическую трубу, катодный токоподвод и закрепленную на нем и размещенную внутри катодной ячейки чашу. При этом он дополнительно содержит катодные пластины. Стенки катодной ячейки выполнены в виде двух перфорированных лент, свернутых в спираль с образованием зазора между ними для электролита и погружением в него катодных пластин. При этом стенка ячейки с одной стороны закреплена на внутренней стороне бачка конденсата, а с другой - на барометрической трубе. Катодные пластины выполнены из цинкового сплава. Обеспечивается повышение извлечения индия из конденсата. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

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

В процессе вакуумного рафинирования олова [1] индий наряду с другими летучими примесями испаряется 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 экстракции (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.

Недостаток известных устройств - высокие затраты из-за многостадийности процесса.

Известен [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 сокращает число переделов, но недостаток его в том, что для его работы необходимы отдельные переделы выделения и плавления блоков конденсата с печи, электролиза и разливки анодного сплава, что создает условия неэкономичной переработки конденсата с содержанием индия менее 0,05%.

Известен и принят за прототип [5] электролизер, содержащий обогреваемую ванну вакуумной печи, служащую анодом, катодную ячейку виде перфорированного цилиндра, обтянутого двумя слоями диафрагмы из ткани, отделенной от анодной ванны диафрагмами из ткани, с чашей внутри катодной ячейки, закрепленной на катодном токоподводе.

Недостаток указанного прототипа электролизера в том, что нестабильно работает при большой производительности образующегося конденсата с высоким содержанием индия. В этом случае имеет место высокая скорость движения конденсата (анодного сплава) вдоль диафрагмы, и скорости диффузии недостаточно для ионизации индия и перехода через диафрагму со всего объема сплава. Это снижает степень извлечения индия.

Целью изобретения является повышение площади диафрагмы относительно объема анодного сплава в ванне для обеспечения достаточной степени извлечения индия из сплава при высокой производительности образующегося конденсата или высокой концентрации индия в конденсате.

Сущность предлагаемого электролизера для экстракции индия из выпуска расплава конденсата рафинирования чернового олова из вакуумной печи состоит в том, что электролизер, содержащий бачок конденсата вакуумной печи, служащий анодной ванной, погруженную в него катодную ячейку с перфорированными стенками, обтянутыми диафрагмой из ткани, барометрическую трубу, катодный токоподвод, закрепленную на нем и размещенную внутри катодной ячейки чашу, отличается тем, что он дополнительно содержит катодные пластины, погруженные в ячейку. Стенки катодной ячейки выполнены в виде двух перфорированных лент, свернутых в спираль с образованием зазора между ними для электролита. Перфорированные ленты обтянуты диафрагмой из кварцевой ткани, одной стороной закрепленной на внутренней стороне бачка конденсата, а другой - на барометрической трубе. В зазор между лентами заливается электролит, погружаются пластины из цинкового сплава и катодный токоподвод с чашей.

Технический результат достигается тем, что повышается площадь диафрагмы разделения анода и катода, увеличивается длительность пребывания сплава у диафрагм перед его непрерывным сливом.

Технический результат заключается в том, что обеспечивается повышение степени извлечения индия из сплава при высокой производительности образующегося конденсата или высокой концентрации индия в конденсате.

На чертежах на фиг. 1 приведен общий вид электролизера, а на фиг. 2 - вид электролизера сверху, фиг. 3 - схема вакуумной печи.

Электролизер содержит ванну 1 конденсата, служащую анодной ванной, в центре с барометрической трубой 2 вакуумной печи. В анодную ванну погружена катодная ячейка 3 из двух перфорированных лент из нержавеющей сетки 4, свернутых в спираль. Одна сторона перфорированной стенки 4 в виде ленты - сетки из нержавеющей стали закреплена замком 5 на внутренней стороне анодной ванны 1. Другая сторона перфорированной стенки 4 из сетки закреплена замком 6 на барометрической трубе 2. На перфорированные стенки (сетки) 4 плотно натянуты и закреплены диафрагмы из кварцевой ткани, например, марки КТ-11 с8/3ТО, образующие внутреннюю диафрагму 7 и наружную диафрагму 8. Между диафрагмами 7, 8 заливается электролит, погружаются пластины 9 и катодный токоподвод с чашей 10, подключенный к отрицательному полюсу выпрямителя постоянного тока. Сверху анодная ванна снабжена сливным лотком 11 слива расплава. Диафрагмы 7, 8 закрепляются на ленте сетки 4 скрепками 12 и герметизированы герметиком ΒΓΟ1. Снизу барометрическая труба 2 снабжена вырезом 13 для направленного слива сплава конденсата вдоль диафрагмы 7.

Ванна 1 как узел вакуумной печи (фиг. 3) служит анодом, в который погружена барометрическая труба 2 стока жидкого конденсата сплава. Вакуумная печь, кроме ванны 1 конденсата и барометрической трубы 2 конденсата, содержит вакуумную камеру 14, котел 15 исходного олова, испарительные тарели 16, экраны конденсации 17, барометрическую трубу 18 отрафинированного олова и приемный бачок 19 слива олова.

Электролизер работает следующим образом.

В вакуумной печи (фиг. 3) черновое олово из котла 15 вакуумом всасывается в вакуумную камеру 14 и очищенным сливается по бариметрической трубе 18 в приемный бачок 19. Примеси свинца, индия испаряются на испарительных тарелях 16 и на экранах 17 конденсируются и стекают по барометрической трубе 2 в приемный бачок 1.

В ванну 1 конденсата, служащую анодом, погружают катодную ячейку 3 (фиг. 1, 2) из двух перфорированных стенок 4 из лент сетки, на которые плотно натянуты и закреплены диафрагмы 7, 8 из кварцевой ткани.

В зазор между диафрагмами 7, 8 на стенках погружают катодные пластины 9 и катодный токоподвод с чашей 10, подключенный к отрицательному полюсу выпрямителя постоянного тока. В зазор между диафрагмами 7, 8 для пропитки тканей заливают электролит в виде расплава солей 74-70% хлористого цинка, 16-18% хлористого калия, 10-12% хлористого натрия. Кварцевая ткань не смачивается металлом и непроницаема для металла, но проницаема для переноса ионов через ткань, смоченную электролитом.

В ванну 1 конденсата печи, служащую анодом (фиг. 1, 2), непрерывно стекает из барометрической трубы 2 через зазор 13 в нижней части жидкий конденсат, сплав, содержащий свинец, висмут, олово и 0,03-0,2% индия. Сплав перетекает по спирали вдоль диафрагм до сливного лотка 11 (показано стрелкой).

К ванне 1 и токоподводу 10 подключают постоянный ток напряжением 1-20 В с плотностью тока 0,02-0,2 А/см2. Катионы индия диффундируют через электролит в капиллярах ткани и разряжаются на катодных листах 9, стекают на дно зазора между диафрагмами 7, 8 и наполняют чашу 10. Более положительные висмут, свинец, олово в присутствии индия не ионизируются и стекают по лотку 11 из ванны. Периодически раз в сутки чашу на катодном токоподводе 10 извлекают и выливают сплав индия. Длина диафрагм увеличивается в 6 раз в сравнении с прототипом при одинаковых диаметре и высоте бачка.

Технический результат предлагаемого электролизера в том, что электролизер обеспечивает повышение извлечение индия из конденсата вакуумной печи при высокой производительности образования конденсата и высокого содержания в нем индия за счет повышенной в 6 раз площади диафрагмы при одинаковом объеме ванны.

Источники информации

[1] Пат. России №1489195. Вакуумный аппарат для рафинирования олова. Мкл. С22В 9/04.

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

[3] Пат. России №1482248. Электролизер для рафинирования легкоплавких металлов. Мкл. C25С 7/00.

[4] Пат России №2463388. Электролизер извлечения индия из расплавов. Опубл. 10.12.2011. Мкл. С25С 7/04.

[5] Пат. России №2490375. Электролизер для извлечения индия из индийсодержащего расплава в виде конденсата из вакуумной печи. Мкл. С25В 9/04.

1. Электролизер экстракции индия из выпуска расплава конденсата рафинирования чернового олова из вакуумной печи, содержащий обогреваемый бачок конденсата вакуумной печи, используемый в качестве анодной ванны, погруженную в него катодную ячейку с перфорированными стенками, обтянутыми диафрагмой из кварцевой ткани, барометрическую трубу, катодный токоподвод и закрепленную на нем и размещенную внутри катодной ячейки чашу, отличающийся тем, что он дополнительно содержит катодные пластины, а стенки катодной ячейки выполнены в виде двух перфорированных лент, свернутых в спираль с образованием зазора между ними для электролита и погружением в него катодных пластин, при этом стенка ячейки с одной стороны закреплена на внутренней стороне бачка конденсата, а с другой - на барометрической трубе.

2. Электролизер по п. 1, отличающийся тем, что катодные пластины выполнены из цинкового сплава.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии изготовления медно-титановых токопроводящих контактных элементов. Медный и титановый компоненты сопрягают друг с другом и соединяют в медно-титановый токопроводящий контактный элемент.

Изобретение может быть использовано при изготовлении электрохимического анода, сформированного с использованием сварки трением с перемешиванием (FSW). Электрохимический анод включает токопроводящую шину и свинецсодержащий анодный лист, электрически связанный с токопроводящей шиной.

Изобретение относится к аноду для выделения кислорода при высоком анодном потенциале, содержащему основу из титана или его сплавов, первый промежуточный слой диоксида марганца, нанесенный на основу, второй промежуточный слой оксидов олова и сурьмы, нанесенный на первый промежуточный слой, и внешний слой, состоящий из диоксида свинца.

Группа изобретений относится к электролизу в растворе электролита на основе серной кислоты. Анод для электровыделения металла в растворе электролита на основе серной кислоты выполнен в виде сформированного на проводящей подложке каталитического слоя из аморфного оксида рутения и аморфного оксида тантала.

Изобретение относится к постоянному катоду, используемому в качестве электрода при электролитическом получении металлов. Катод содержит пластину, по меньшей мере, частично изготовленную из стали, при этом размеры границ зерен на поверхности пластины постоянного катода установлены из условий обеспечения возможности сцепления осажденного металла с поверхностью и удаления металла с поверхности, по меньшей мере, на части поверхности, находящейся в контакте с электролитом, причем пластина выполнена с областью поверхности с сильными свойствами сцепления с осаждаемым металлом и областью поверхности со слабыми свойствами сцепления с осаждаемым металлом, которая расположена в месте начала отделения осажденного металла, причем указанные свойства сцепления поверхности пластины связаны с размерами границ зерен на указанной области поверхности.

Изобретение относится к аноду для выделения хлора при электролизе из водного раствора. Анод имеет сформированный на проводящей подложке каталитический слой, содержащий аморфный оксид рутения и аморфный оксид тантала.

Изобретение относится к порошковой металлургии. Способ получения наноразмерных частиц включает электроплазменную обработку поверхности электролита в виде солевого раствора, содержащего индуцированные ионы металлов или полупроводников с формированием из них частиц заданного размера.

Изобретение относится к металлургии. Электрохимический реактор типа фильтр-пресс для извлечения серебра Ag(I) и золота Au(I) из растворов выщелачивания рудных пород включает анодное отделение и катодное отделение, отделенные друг от друга анионной мембраной, первый электрод в качестве анода в анодном отделении и второй электрод в качестве катода в катодном отделении.

Изобретение относится к порошковой металлургии, к устройствам для получения металлических порошков электролизом, а именно к катоду электролизера, который может быть использован в производстве композиционных материалов, например паст, лаков, красок, клеев, компаундов с электро- и теплопроводящими свойствами.

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 металлургии, а именно к производству жаропрочных сплавов на никелевой основе с применением некондиционных отходов, и может быть использовано при изготовлении отливок методом литья по выплавляемым моделям.

Изобретение относится к способу фильтрования расплавленных алюминия и алюминиевых сплавов и устройству для его осуществления. .

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов и может быть использовано для выделения твердой фазы из расплавленных металлов. .

Изобретение относится к металлургии, а именно к устройствам для рафинирования расплавленных металлов и сплавов, преимущественно алюминиевых, методом фильтрации. .

Изобретение относится к способу разделения смеси карбонилов никеля и железа. .
Изобретение относится к литейному производству чугуна и может быть использовано при получении высококачественных изделий из чугуна в металлургии и машиностроении.

Изобретение относится к способу рафинирования алюминия и его сплавов в транспортном ковше перед заливкой металла в разливочные миксеры. .

Изобретение относится к изготовлению деталей из сплавов химически активных металлов, в частности к фильтрованию альфа-твердых включений из титановых сплавов. .

Изобретение относится к области очистки вторичных цинковых сплавов и получения цинковых сплавов из вторичного сырья и может быть использовано в металлургии и машиностроении.

Настоящее изобретение относится к обработке алюминийсодержащего материала, в частности к извлечению редкоземельных элементов из алюминийсодержащего материала.
Наверх