EA005178B1 - Способ улучшения эффективности тока при электролизе - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к способу улучшения эффективности тока при электролизе. Согласно способу сначала вычисляют теоретическое напряжение ячеек, которое сравнивают с измеряемым напряжением. Постоянно наблюдают за кумулятивной разницей между теоретическим и измеренным напряжением ячеек, и когда эта разница пропорциональна эффективности тока, то можно постоянно получать информацию о состоянии процесса. Уменьшение эффективности тока является явным показателем коротких замыканий между электродами, и с помощью способа согласно изобретению можно концентрировать работу по устранению коротких замыканий на правильной группе ячеек с точки зрения эффективности тока при электролизе.

Description

Изобретение относится к способу улучшения эффективности тока при электролизе. Согласно способу сначала вычисляют теоретическое напряжение ячеек, которое сравнивают с измеряемым напряжением. Постоянно наблюдают за кумулятивной разницей между теоретическим и измеренным напряжением ячеек, и когда эта разница пропорциональна эффективности тока, то можно постоянно получать информацию о состоянии процесса. Уменьшение эффективности тока является явным показателем коротких замыканий между электродами, и с помощью способа согласно изобретению можно концентрировать работу по устранению коротких замыканий на правильной группе ячеек с точки зрения эффективности тока при электролизе.

При электролитической обработке металлов требуемый металл осаждается на поверхность электрода - катода. Обработка осуществляется с помощью электрического тока в электролитической ячейке, где множество чередующихся пластинчатых анодов и пластинчатых катодов, выполненных из электрически проводящего материала, погружено в жидкость, или электролит. Требуемый металл осаждается на катоде, при этом в электролитической обработке используется растворимый анод, выполненный из металла, подлежащего осаждению, или же имеется нерастворимый анод. Растворимые аноды используются, например, при электрорафинировании меди, а нерастворимые аноды - при электрическом получении, например, никеля или цинка.

При электролитическом рафинировании меди загрязненную, так называемую анодную медь растворяют с помощью электрического тока, и растворенная медь восстанавливается на катодной пластине в виде очень чистой, так называемой катодной меди. В качестве электролита используют раствор сульфата меди на основе серной кислоты. В начале процесса исходный лист меди или так называемый постоянный катод, который может быть изготовлен из кислотно-стойкой стали или титана, выполняет роль катодной пластины. В качестве источника питания для электролиза используют один или более выпрямителей. Плотность тока, обычно используемая при электролизе, составляет обычно 250320 А/м², а ток является постоянным током. Электролиз происходит в отдельных электролитических ячейках, где число анодно-катодных пар изменяется в зависимости от установки, но обычно составляет от 30 до 60 пар. Число электролитических ячеек различно в зависимости от установки. Аноды обычно растворяются за 1421 день, при этом катодный цикл составляет 710 дней.

Производительность электролитической установки зависит от интенсивности тока, от числа электролитических ячеек и от времени и эффективности тока в установке. Эффектив ность показывает во времени, насколько хорошо используются ячейки установки и насколько эффективно используется электрический ток при осаждении меди. Производительность электролитической установки повышается при увеличении применяемой интенсивности тока, создании большего числа электролитических ячеек или посредством улучшения эффективности.

Эффективность тока является существенным параметром при проверке электролитического процесса, его производительности и экономической эффективности. Этот термин характеризует долю электрического тока, которая используется для осаждения меди на катоды, по сравнению с теоретически вычисленным максимальным количеством осаждения для тока. На практике, короткие замыкания, возникающие между анодами и катодами, очень сильно уменьшают эффективность тока. При коротком замыкании электрический ток проходит непосредственно с одного электрода в другой без осаждения меди из электролита. Таким образом, электрический ток теряется.

В и8 4 038 162 описан способ предотвращения и устранения коротких замыканий и тем самым увеличения эффективности тока. Способ основан на измерении полного тока, например, с помощью магнитного поля, после чего приводится в действие автоматическое устройство замены катода, которое заменяет короткозамкнутый катод новым катодом.

На возникновение коротких замыканий влияют несколько различных факторов электролитического процесса, таких как распределение тока, примеси в электролите и свойства анодов. Возникающие в процессе нарушения можно легко выявить в виде увеличения числа коротких замыканий. Число коротких замыканий в выполняемом день за днем электролитическом процессе можно рассматривать как хороший индикатор состояния процесса. В настоящее время короткие замыкания обнаруживают и устраняют вручную, что на практике означает огромный объем работы каждый день.

Согласно данному изобретению разработан непрерывный способ для улучшения эффективности тока, при этом непрерывно измеряют напряжение ячейки группы электролитических ячеек, при этом напряжение ячеек сравнивают с вычисленным напряжением ячеек, и кумулятивную разницу напряжений соотносят пропорционально эффективности тока с целью концентрации работы по удалению коротких замыканий на группах ячеек, имеющих самую низкую эффективность тока. Таким образом, способ основан на информации, включающей различные измерительные данные электролитического процесса и на использовании этой информации. При осуществлении способа нет больше необходимости для прохождения вручную каждой группы ячеек по отдельности, а можно сконцентрировать работу на более критических группах ячеек и тем самым можно повысить эффективность тока всей электролитической установки. Существенные признаки изобретения представлены в прилагаемой формуле изобретения.

В разработанном способе сначала вычисляют теоретическое напряжение ячеек на основании измеренных величин процесса и параметров. Используемыми измеренными величинами процесса являются температура и состав электролита и используемый электрический ток. Параметрами являются расстояние между электродами и число ячеек между точками измерения напряжения ячеек. Когда теоретическое напряжение ячеек сравнивают с измеренным напряжением, то можно получить информацию о состоянии коротких замыканий в группе ячеек. На практике, целесообразно измерять напряжение ячеек при электролизе в половине группы, поскольку аноды обычно заменяются в половине группы и в соответствии с этим изменяется также напряжение ячеек. Под «группой ячеек» ниже подразумеваются также половины групп или другой объект, где аноды заменяются одновременно. Чем больше разница между измеряемым и теоретическим напряжением группы ячеек, тем больше число коротких замыканий в группе. Таким образом, можно получать ценную дополнительную информацию о состоянии групп ячеек как для управления процессом, так и для управления работой по устранению таких коротких замыканий. Когда работа концентрируется на критических группах ячеек, то не возникают убытки, связанные с бесполезной проверкой групп ячеек, которые работают хорошо. Общий обзор состояния коротких замыканий также является более ясным, чем раньше.

С целью предсказания эффективности тока используют модель, которая состоит из нескольких последовательностей катодных циклов. Из последовательностей измерений вычисляют для каждого катодного цикла кумулятивную разницу теоретического и измеренного напряжения ячеек, которая пропорциональна полученной эффективности тока. Результаты проведенных испытаний показали, что полученная зависимость между кумулятивной разницей и эффективностью тока является, по существу, линейной. Было установлено, что на практике способ прогнозирования эффективности тока обеспечивает точность ±1%.

Поэтому на практике напряжение ячеек измеряют оперативно, другими словами, непрерывно в группах ячеек. Из разницы между теоретическим и вычисленным напряжением ячеек можно вывести эффективность тока исследуемой группы или половины группы. Короткие замыкания групп ячеек, имеющих самую низкую эффективность тока, устраняются первыми. Таким образом, можно исключить наличие нарушений в хорошо работающих группах и концентрироваться только на группах, требующих немедленного внимания. С помощью способа можно увеличить эффективность тока всей электролитической установка по сравнению с обычной ручной работой. Дополнительно к этому, достигается экономия лабораторных расходов.

Claims (3)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Способ улучшения эффективности тока при электролизе, отличающийся тем, что с помощью измеренных параметров электролитического процесса непрерывно сравнивают вычисленное теоретическое напряжение электролитических ячеек с измеренным реальным напряжением ячеек и кумулятивную разницу напряжений соотносят пропорционально эффективности тока с целью концентрации работы по устранению коротких замыканий на группах ячеек с наименее низкой эффективностью тока.
2. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для вычисления теоретического напряжения ячеек используют в качестве параметров температуру и состав электролита, расстояние между электродами, число ячеек и электрический ток.
3. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют линейную зависимость между кумулятивной разницей теоретического и измеренного напряжения ячеек и достигаемой эффективностью тока.