CS238188B1 - Zařízení pro odlučování kovových vyloučenin z elektrody - Google Patents

Abstract

Zařízení sestává z manipulačního . zařízení, tvořeného nosníkem opatřeným pohybovým ústrojím a ukončeným závěsem pro čištěnou elektrodu, zapadající do odlučovací části zařízeni, tvořené, štěrbinovou žárovou peci a stíracím zařízením. Štěrbinová pec, sestává ze sálavých komor v jejichž vnitřní části je vytvořena nejméně jedna odtavovací štěrbina. Stíraci zařízení sestává z dvojice stíracích lišt. Pod odlučovací částí je umístěno samostatné shromažáovaci zařízení, sestávající ze shromažáovaci nádoby s vypouštěcím kohoutem a licím žlábkem a vytápěcího systému.

Description

Vynález se týká zařízení pro odlučování kovových vyloučenin z elektrody při elektrolýze.

Dosud známé způsoby odlučování elektrolytických usazenin spočívají v mechanickém sdírání vyloučené kovové substance z kovové podložky za studená nebo v jejím odtavování. Tyto způsoby jsou rozšířeny v hydrometalurgii, například cínu, zinku podobně, kde se vyloučeniny kovové substance usazují v podobě pevných povlaků na deskových katodách,vyrobených z vhodných slitin železa.

Při sdírání za studená závisí účinnost metody na stupni zborcení elektrody a životnosti sdíracího zařízení. Zbytky usazenin substance ušlechtilého kovu se s elektrod odstraňují dodatečně, a to většinou ručně, případně jinými mechanickými nebo chemickými způsoby. Nejčastějším způsobem odlučování elektrolytických usazenin je jejich odtavování z ocelových katod deskového tvaru v zařízeních na bázi tavících nádob. Taviči nádoba slouží jak k odtavování, tak současně i ke shromažďování tekuté fáze vytěžované komponenty. Taviči nádoby pracují věsměs na principu teplosměnnosti, t»j. ohřev nádoby z vnější strany spalinami pevných, plynných nebo kapalných paliv nebo je nádoba ohřívána elektrickými odporovými články. Po vložení elektrod s elektrolytickou usazeninou do prázdné velkoobjemové nádoby probíhá odtavování velmi zvolna, a to z důvodů nízké teplosměnnosti v podmínkách existujících tepelně izolačních vrstev a to jak u plynového ohřevu tak i u elektrického ohřevu odporovými články. Podmínky teplosměnnosti postupně zlepšuje postupné plnění objemu taviči nádoby taveninou vytěžované komponenty. Vzhledem k relativné malému množství elektrolytické vyloučeniny na katodě a velkému objemu taviči nádoby v počátečních fázích nízký odtavovací výkon dlouhou časovou prodlevu.

Z tohoto důvodu se v taviči nádobě nepřetržitě udržuje vysoká hladina tekuté fáze, která zlepšením teplosměnnosti urychluje proces

238 188 odtavování. Z. důvodu směnnosti, provozních poruch a kapacity elektrolýzy je tekutá fáze vytěžené komponenty dlouhodobě udržována na vysokých teplotách přehřátí nebo naopak běžně dochází ke ztuhnutí fáze v taviči nádobě. Při následném tavení vzniká velký nárůst tlaku, který zhmožduje, případně poškozuje taviči nádobu. V okamžiku rozrušení povrchové tuhé vrstvy dochází k prudkému výronu tekuté fáze, který ohrožuje bezpečnost obsluhy a pracoviště. Zakládání elektrod do taveniny porušuje kysličníkový film na hladině lázně a zvyšuje okysličování taveniny. Tavenina se současně prudce ochlazuje, tím dochází k prodlužování doby odtavování a ocelová elektroda je dlouhodobě vystavována agresivním účinkům taveniny, kdy dochází k jejímu nežádoucímu sycení, například železem. V závislosti rozpustnosti na teplotě se z tekuté fáze vylučují pevné precipitáty, které mají tendenci se shromažďovat na dně taviči nádoby. Odtud jsou při dílčím odběru koncentrovány do vytěžené suroviny a tím výrazně snižují její jakost. Dále dochází k mechanickému a chemickému promíchávání lázně plyny uvolňujícími se z usazeniny na elektrodě, což způsobuje intenzifikaci oxidačních pochodů a vynášení částic vytěžované suroviny do strusky. Průvodním jevem jsou pvroefekty a rozstřik způsobený účinkem plynů uvolňujících se z materiálu na elektrodě. Komplikace způsobuje i vlastní vkládání elektrod do taveniny, zejména rozdílem měrné hmotnosti, nehomogenitou usazenin - plynové dutiny, kde se používá vtlačování, například pomocí olověného závaží nebo zvlášt nich zařízení. Zbytky odlučované komponenty se z elektrody dodatečné stírají ručním škríbáníin.

Při stávající metodě' odtavování dochází k znečišťování těžených surovin přimí šeninami, ke ztrátám těžených surovin oxidací, ve strusce nebo ve stěrech a to více než 10 %, dochází k nedostatkům z hlediska bezpečnosti práce, proces je málo produktivní a nehospodárný.

Uvedené nevýhody odstraňuje zařízení pro odlučování kovových vyloučenin s elektrody při elektrolýze podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že sestává z manipulačního zařízení tvořeného nosníkem opatřeným pohybovým ústrojím, ukončeným závěsem pro elektrodu. Elektroda zapadá do odlučovací části, tvořené štěrbinovou žárovou pecí a stíracím zařízením. Štěrbinová žárová pec je opatřena izolačním pláštěm a sestává ze sálavých komor, v jejichž vnitřní části je vytvořena nejméně jedna odtavovací štěrbina. Stírací

238 188

- 3 zařízení je umístěno nad štěrbinovou žárovou pecí a sestává z pevné stírací lišty, a protilehlé přítlačné lišty, ovládané pohybovým ústrojím. Pod odlučovací částí je umístěno samostatné shromažďovací zařízení, tvořené udržovací pecí a sestávající ze shromažďovací nádoby, opatřené vypouštěcím kohoutem a licím žlábkem. Pod shromažňovací nádobou je umístěn vytápěcí systém, vně opatřený tepelnou izolací. Další podstatou vynálezu je, že do stíracího zařízení jsou zabudovány nejméně dva boční stěrače.

Zařízení podle vynálezu má oproti stávajícím zar/ze/7/Λ» řadu výhody oddělení procesu odlučování elektrolytických usazenin z kovové elektrody od procesu shromažďování tekuté fáze těžené komponenty s tím, že proces odlučování elektrolytické vyloučeniny probíhá kombinací tepelného a mechanického působení. Odlučovací část zařízení pracuje při odtavování s přebytkem tepla, shromažďovací zařízení pracuje s úsporným režimem - využívá tepelné kapacity odtavované substance, sálání a vedení tepla z odtavovací části, tepelný příkon spočívá, v udržování minimální teploty přehřátí tekuté fáze odtavené substance,na hodnotách technologicky nezbytných k provozně spolehlivému vyprazdňování shromažďovací nádoby. Odlučování elektrolytické usazeniny s elektrody probíhá ve štěrbinové žárové peci bez dna, která je umístěna nad shromažďovací nádobou. Elektroda se po založení do odtavovací štěrbiny intenzifikováným způsobem ohřívá na teplotu tání elektrolytické vyloučeniny,· která se působením gravitace zčásti samovolně odděluje a přemísluje do shromažďovací nádoby, umístěné pod odtavovací štěr binou. Proces oddělování lze urychlovat vibrací. Ulpívající viskozní zbytky jsou oddělovány stíracím zařízením, a to v rámci procesu vyjímání elektrody z odlučovacího zařízení. Tekutá, případně kašovitá fáze elektrolytické vyloučeniny j^;e na styku s ocelovou hmotou elektrody vystavena pouze krátkodobému působení zvýšených teplot. Oddělený substrát je ve shromažďovací nádobě upravován a udržován na minimálních technologicky nezbytných parametrech - teplota, čas. Zamezením přímého styku elektrody s lázní a úpravou i řízením odlučovacích procesů se kvalitativní i kvantitativní parametry odlučování pomocí zařízení podle vynálezu zlepšují skokem oproti stávajícím způsobům. Do značné míry je eliminována nutnost sušení elektrolytické vyloučeniny před odlučováním. Dále je potlačena závislost procesu na jakosti elektrolýzy a je výrazně snížena kovnatost strusek a stěrů.

- 4 - *

238 188

Způsob odlučování elektrolytických vyloučenin s kovové elektrody v zařízení podle vynálezu probíhá tepelným a současným nebo navazujícím mechanickým působením na odlučovanou suspenzi tak, že odlučovací část zařízení je oddělena od shromaždovacího zařízení odloučené komponenty tekuté, případně kašovité fáze. Cdtavování nebo natavování suspenze odlučované s elektrody se děje v optimálně omezeném prostoru odtavovací štěrbiny sáláním, případně vedením tepla ze zdrojů tepelné energie tak^ že kovová hmota elektrody není ve styku s objemem shromažďované tekuté fáze odlučované komponenty.

Příkladné provedení zařízení podle vynálezu je schematicky znázorněno na připojených výkresech, kde na obr. 1 je celková sestava zařízení z něhož je jeho tavící a shromažďovací zařízení' v podélném bočním řezu a na obr. 2 je odlučovací zařízení doplněné o boční stěrače v podélném čelním řezu.

Zařízení pro odlučování elektrolytických vyloučenin s elektrod (obr. 1 a 2) sestává ze tří funkčních jednotek - manipulačního zařízení JL, odlučovací části 2 a shromaždovacího zařízení Manipulační zařízení χ sestává z nosníku 4, pojížděcího po pojezdové dráze 9. Na nosníku 4 je umístěno pohybové ústrojí 8, ukončené závěsem 7 pro elektrodu 5. Elektroda 2 zapadá do odlučovací části 2 zařízení. Odlučovací část je tvořena průběžnou štěrbino vou žárovou pecí a stíracím zařízením. Štěrbinová žárová pec, opatřená izolačním pláštěm 12, sestává ze sálavých komor 11, v je jich vnitřní části je vytvořena odtavovací štěrbina 10. Stírací zařízení je umístěno nad štěrbinovou žárovou pecí a sestává z pev né stírací lišty 13, protilehlé přítlačné stírací lišty 14 a pohybového ústrojí 15.· Pod štěrbinovou žárovou pecí je umístěno samostatné shromažďovací zařízení 2» které sestáná ze shromažďovací nádoby 17, opatřené vypouštěcím kohoutem 18 a licím žlábkem 19. Pod shromaždovací nádobou 17 je umístěn vytápěcí systém 20 s výho dou elektrický s odporovými články. Shromažďovací zařízení 3 je opatřeno s vnější strany tepelnou izolací 21.

První funkční jednotka zařízení tvořená manipulačním zařfze ním 1 slouží k manipulaci s elektrodami 2» zejména v dopravě elek trod 2 mezi kládovou plochou a odlučovacím zařízením, ke vkládání elektrod 2 d° odlučovací částí 2 zařízení a k vyjímání elektrod 5 z odlučovací části 2, při kterém se současný stírá kašovitá, pří238 188

- 5 pádně i tekutá vrstva ulpívajících zbytků elektrolytických vyloučením 6. K tomuto účelu je manipulační zařízení 1 vybaveno na nosníku 4 závěsem 7, spojeným s pohybovým ústrojím 8, které umožňuje vertikální rychlozdvih a makrozdvih v rámci manipulace s elektrodami 5 před, při i po odloučení elektrolytické vyloučeniny 6. Manipulační zařízení 1 se pohybuje po pojezdové dráze 9. Druhou funkční jednotku tvoří odlučovací část 2, kterou tvoří odtavovací, popřípadě natavovací zařízení, sestávající ze štěrbinové žárové pece vybavené stíracím zařízením pro odlučování kašovíI té i tekuté fáze ulpívající elektrolytické vyloučeniny·6, odlučované z kovové matrice deskové elektrody 5_. Štěrbinová žárová pec se skládá z odtavovací štěrbiny 10, vytvořené sálavými komorami 11, z vnější strany tepelně izolované pláštěm 12 pece. Součástí odlučovací části 2 zařízení je stírací zařízení, tvořené pevnou stírací lištou 13, pohyblivou přítlačnou stírací lištou 14 a pohybovým ústrojím 15. Funkční hrany stíracích lišt 13 a 14 jsou s výhodou tvarovány tak, aby jejich účinek postihl i boky deskové elektrody 5. nebo jsou k tomuto účelu zabudovány boční stěrače 15. Odtavovací štěrbina 10 má minimalizované rozměry, které jsou určeny minimální vzdáleností povrchu elektrody 5^, včetně elektrolytické vyloučeniny od teplosměnných ploch sálavých komor 11 pece. Odlučovací část 2 je uzpůsobena pro elektrody 5 tvaru desek, lišt, tyčí ^podobně a s výhodou má jednu nebo více odtavovacích štěrbin 10 rozdělených zdroji tepelné energie, umožňující odlučování z jedné nebo více elektrod 5. současně a to v samostatných prostorách Odlučovací část 2 zařízení je umístěna nad shromažňovací nádobou 17 shromažňovacího zařízení 3, které tvoří třetí funkční jednotku celého odlučovacího zařízení. Vytěžovaná komponenta se přepravuje do shromažclovací nádoby 1T samovolně volným pádem.

Odlučování v zařízení podle vynálezu probíhá tak, že se elektroda 5 s vyloučeninou 6 upevní do závěsu 7 manipulačního zařízení V a pomocí rychlozdvihu pohybového ústrojí 8 a pojezdové dráhy 9 se vloží do odtavovací štěrbiny 10 odlučovací části 2 zařízení. ^s Odtavovací štěrbina 10 se zvrchu uzavře částečným posunutím přítlačně stírací lišty 14.. Elektroda 5 s vyloučeninou 6 se vystaví krátkodobému působení energie sálavých komor 11 pracujících s velkým přebytkem tepla, a to po experimentálně zjištěnou časovou prodlevu. V této periodě dochází k samovolnému odvalování částí odiu238 188 čované suspense z elektrody 5. Fragmenty suspense vyloučenin 6 se volným pádem přemisťují do shromaždovací nádoby 17 udržovací pece shromažďovacího zařízení 3, která je vyteraperována na optimální teplotu přehřátí tekuté fáze odlučované elektrolytické vyloučeniny 6. Po ukončení tepelné expozice elektrody 5 s vyloučeninou 6 se pohybovým ústrojím 15 sevře elektrody 5 mezi stírací lišty 14 a 13 případně boční stěrač 16. Elektroda 5, zavěšená v závěsu 7 se pomocí mikrozdvihu pohybového ústrojí 8 vyjímá z odstavovací ft ěrbiny JO, přičemž působením přítlačných lišt 13, 14, případně bočního stěrače 16 se stírá kašovitá, eventuelně tekutá fáze vyloučeniny 6 s tělesa elektrody 5. Odlučovaná elektrolytická vyloučenina 6 se volným .pádem transportuje dog, shromaždovací nádoby 1/7. Po vyjmutí elektrody 5 z tavícího zařízení 2 se tato sejme se závěsu 7 a cyklus se opakuje až ďo získání potřebného objemu vytěžované komponenty shromažďované ve třetí funkční jednotce. Shromaždovací zařízení 3 se vyprazdňuje uvolněním vypouštěcího kohoutu 18 pomocí žlábku 19 do licích forem, housek, ingotů a podobně.

Odlučování elektrolytických vyloučenin (3 s elektrody 5 v zařízení podle vynálezu se děje působením tepla nebo působením tepla a vibrace nebo působením tepla a mechanickým stíráním nebo jejich kombinací, způsobujících odloučení elektrolytické vyloučeniny (5 s elektrody 5. Tím se dosáhne toho, že odlučování se děje současným tepelným a mechanickým působením nebo zpočátku' pouze tepelným působením a poté navazujícím mechanickým působením. Mechanické stírání suspense s povrchu elektrody 5 probíhá s výhodou při vyjímání elektrody 5. z odtavovací štěrbiny 10.

U popsaného zařízení pro odlučování elektrolytických vyloučenin 6. z elektrod 5 mohou být všechny stírací lišty 13, 14, 16. pohyblivé, tepelná exposice může být doplněna o mechanický účinek vibrace, funkčního tavícího zařízení 2 a shromažďovacího zařízení 3 lze s výhodou řešit jako mobilní prefabrikáty zlepšující opravy zařízení výměnným způsobem. Rovněž tak manipulační zařízení 1 může být řešeno různým způsobem.

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   238 188

   1. Zařízení pro odlučování kovových vyloučenin 2 elektrody při elektrolýze vyznačené tím, že seá-ává z manipulačního zařízení (1) vytvořeného nosníkem (1) opatřeným pohybovým ústrojím (8) ukončeným závěsem (7) pro elektrodu (5), zapadající do odlučovací části (2), tvořené štěrbinovou žárovou pecí a stíracím zařízením, přičemž štěrbinová žárová pec opatřená izolačním pláštěm (12) sestává ze sálavých komor (11), v jejíž vnitřní části je vytvořena nejméně jedna odtavovací štěrbina (10) a stírací zařízení, umístěné nad štěrbinovou žárovou pecí sestává z pevné stírací lišty (13), protilehlé přítlačné stírací lišty (14) a pohybového ústrojí (15), přičemž pod odlučovací částí (2) je umístěno samostatné shromažcí ovací zařízení (3) tvořené udržovací pecí, sestávající ze shromaž3ovací nádoby (17), opatřené vypouštěcím kohoutem (18) a licím žlábkem (19), pod níž je umístěn vytápěcí systém (20)> opatřený tepelnou izolací (21).
2. 2. Zařízení podle bodu 1 vyznačené tím, že do stíracího zařízení jsou zabudovány nejméně dra boční stěrače (16).