CS263765B1 - Elektrolyzér na výrobu oxidu manganičitého - Google Patents

Description

Vynález se týká elektrolyzéru na výrobu oxidu manganičitého - burelu.

Burel se vyrábi zpravidla elektrolýzou kyselého roztoku síranu manganatého (70 až 180 g MnSO^/litr, 15 až 100 g HjSO^/litr) při teplotě 80 až 95 °C a proudových hustotách 0,6 až 1,2 A/dm². Za těchto podmínek se vylučuje burel ve formě pevného povlaku na anodách, zatímco na katodách se vylučuje vodík. Při elektrolýze stoupá v roztoku koncentrace kyseliny 2+

Sírové a klesá koncentrace Mn

Elektrolyzér na výrobu burelu je tvořen obvykle ocelovou nádobou opatřenou korozivzdorným povlakem, ve které jsou zavěšeny střídavě za sebou anody a katody, které mohou být tyčového nebo výhodněji deskového tvaru. Protože na anodách vzniká pevný povlak burelu, je nutno pracovat s relativně značnou mezielektrodovou vzdáleností. Anody bývají grafitové, ze slitin olova nebo titanové. Z hlediska konstrukčního a z hlediska kvality produktu jsou nejvýhodnější anody titanové.

Při procesu vylučováni burelu je důležité, aby nedošlo k příliš silnému obohaceni rozto2+ ku kyselinou sírovou, resp. k velkému snížení koncentrace Mn v bezprostřední blízkosti povrchu anod, neboř v takovém případě dochází k tvorbě špatně lpícího povlaku burelu, poklesu proudových výtěžků a vzrůstu napětí na elektrolyzéru. Z těchto důvodů je nutno zabezpečit dostatečné mícháni, aby koncentrace kyseliny sírové i síranu manganatého byla v celém objemu elektrolyzéru pokud možno stejná (konstantní).

Konstantní koncentraci kyseliny sírové a síranu manganatého v celém objemu elektrolyzéru lze zajistit vnější nucenou cirkulací elektrolytu, Toto řešeni vyžaduje zvýšené náklady na čerpání elektrolytu a komplikuje celé zařízení.

U elektrolyzérů s vývojem plynu, jako je tomu v případě burelu, lze pro cirkulaci elektrolytu využít rozdílu specifických hmotností zaplyněného a bublin zbaveného elektrolytu (gas lift efekt). Jsou známy dva způsoby využití *gas lift efektu, například u chlorových elektrolyzérů:

- vytvoření elektrodové struktury s předsazenou elektrodou, kde oba kanály pro vzestupný i sestupný proud elektrolytu se nacházejí v mezielektrodovém prostoru. Tento způsob však je konstrukčně komplikovaný a navíc se na anodách nevyvíjí v případě elektrolytické výroby burelu prakticky žádný plyn;

- vedení sestupného kanálu vně elektrolyzéru trubkou. Pro zvětšení rozdílu hydrostatických tlaků, nutné pro překonání relativně velkých tlakových ztrát je v tomto případě odlučování plynu z elektrolytu umistováno ve výšce až několika metrů nad elektrolyzérem. Elektrolyzér pracuje pod mírným přetlakem a musí být dokonale utěsněn. U elektrolyzéru pro výrobu burelu, ze kteréhoj sou v cyklech vyjímány všechny anody ke snímání burelu, by požadavek na utěsnění víka představoval velkou konstrukční komplikaci a zvýšení nároků na práci obsluhy.

Výhodnějším se proto jeví řešení elektrolyzéru na výrobu oxidu manganičitého z roztoku síranu manganatého sestávající z nádoby, ve které jsou střídavě za sebou zavěšeny anody a katody podle předkládaného vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že každá řada elektrod je z obou stran obklopena svislými přepážkami pro usměrnění<toku elektrolytu v mezielektrodovém prostoru směrem nahoru.

Přepážky uvnitř elektrolyzéru odděluji ve svislém směru prostory, ve kterých je elektrolyt prost bublinek plynu od mezielektrodového prostoru, ve kterém je elektrolyt s bublinkami plynu. Tímto uspořádáním se může uplatnit gas lift efekt, aniž by se konstrukčně komplikovaly vlastní elektrody či elektrolyzér. Vnitřní cirkulace elektrolytu, k níž instalací svislých přepážek dochází, zajištuje prakticky stejné složení i teplotu elektrolytu v celém objemu elektrolyzéru a tlm umožňuje pracovat a optimálními hodnotami koncentrací příslušných látek a optimální teplotou.

Svislé přepážky, například z polypropylenu či pogumované oceli, se mohou nebo nemusí dotýkat čel elektrolyzéru, musí být v elektrolytu ponořeny, nesmí se dotýkat dna a musí být dostatečně vzdáleny od stěn elektrolyzéru tak, aby všude zbýval volný průřez pro samovolnou cirkulaci elektrolytu bez bublin směrem dolů. Mezielektrodovým prostorem se rozumí prostor, jímž prochází proud z jedné elektrody do druhé.

Na přiloženém obli l je'schematicky znázorněn půdorys elektrolyzéru se zabudovanými svislými přepážkami, na obr. 2 je znázorněn řez tímtéž elektrolyzérem s vyznačenými směry cirkulace elektrolytu.

_1 označuje katody, 2 anody, 2 svislé přepážky, 4 prostor vyplněný elektrolytem bez plynu, 2 mezielektrodový prostor, 6 topné elementy, T_ nádoba elektrolyzéru, 2 hladina elektro lytu.

V nádobě elektrolyzéru T_ jsou umístěny střídavě anody 2 a katody 1. ve dvou řadách vedle sebe. Na anodách 2 se vylučuje burel, na katodách 1, vodík, čímž dochází k zaplynění mezielektrodového prostoru 5, vymezeného svislými přepážkami 2, které jsou ponořeny pod hladinu elektrolytu B. Zaplynění elektrolytu má za následek jeho proudění v mezielektrodovém prostoru 5 směrem nahoru. Tento jev je podporován i funkcí topných elementů 6, umístěných pod řadami anod 2 a katod JL. Po odplynění na hladině elektrolytu 2 proudí elektrolyt směrem dolů prostorem mezi svislými přepážkami 2 ^a podélnými stěnami elektrolyzéru a prostorem mezi oběma řadami elektrod. Samovolná cirkulace je způsobována oddělením prostoru s elektrolytem s nižší specifickou hmotností (mezielektrodový prostor 2) prostoru s elektrolytem s vyšší specifickou hmotností (prostor mezi svislými přepážkami 2 ^a stěnami elektrolyzéru a prostor mezi oběma řadami elektrod). Po instalaci svislých přepážek 2 ěinil maximální rozdíl teplot elektrolytu v nádobě elektrolyzéru ]_ - 2 °C a rozdíl koncentrací - 0,5 g H^SO^/litr, což jsou hodnoty, které byly dostatečné k vylučování burelu správné konzistence bez použití cirkulačních čerpadel či speciálních úprav anod 2 ia katod 2·

Claims (1)

1. Elektrolyzér na výrobu oxidu manganičitého z roztoku síranu manganatého, sestávající z nádoby, ve které jsou střídavě za sebou zavěšeny anody a katody, vyznačený tím, že každá řada elektrod je z obou stran obklopena svislými přepážkami (3) pro usměrnění toku elektrolytu v mezielektrodovém prostoru (5) směrem vzhůru.