EA028294B1 - Method of operating an electrolysis cell and cathode frame - Google Patents
Method of operating an electrolysis cell and cathode frame Download PDFInfo
- Publication number
- EA028294B1 EA028294B1 EA201491193A EA201491193A EA028294B1 EA 028294 B1 EA028294 B1 EA 028294B1 EA 201491193 A EA201491193 A EA 201491193A EA 201491193 A EA201491193 A EA 201491193A EA 028294 B1 EA028294 B1 EA 028294B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- cathode
- gas
- cathode frame
- frame
- electrolyte
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C7/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells
- C25C7/06—Operating or servicing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C1/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of solutions
- C25C1/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of solutions or iron group metals, refractory metals or manganese
- C25C1/08—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of solutions or iron group metals, refractory metals or manganese of nickel or cobalt
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B13/00—Diaphragms; Spacing elements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C7/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C7/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells
- C25C7/02—Electrodes; Connections thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C7/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells
- C25C7/04—Diaphragms; Spacing elements
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к способу эксплуатации электролизной ванны при получении металла электролизом, при котором катодные пластины размещены в катодных рамках. Катодная пластина и катодная рамка заключены в диафрагменный мешок таким образом, что они образуют сборку катодного мешка. Сборки катодных мешков и анодные пластины расположены в электролите в ванне электролиза друг за другом чередующимся образом. Кроме того, данное изобретение относится к катодной рамке, выполненной для удерживания катодной пластины и диафрагменного мешка, который заключает в себе указанную катодную пластину внутри указанной катодной рамки с образованием катодного отсека внутри диафрагменного мешка.The present invention relates to a method for operating an electrolysis bath in the production of metal by electrolysis, in which the cathode plates are placed in a cathode frame. The cathode plate and the cathode frame are enclosed in a diaphragm bag so that they form an assembly of the cathode bag. The cathode bag assemblies and the anode plates are arranged alternately in the electrolyte in the electrolysis bath one after the other. In addition, this invention relates to a cathode frame made to hold a cathode plate and a diaphragm bag, which encloses a specified cathode plate inside said cathode frame to form a cathode compartment inside the diaphragm bag.
Уровень техникиState of the art
Получение металлов электролизом представляет собой процесс, в котором металл, растворенный в электролите, восстанавливают на катоде посредством электрического тока. Получение металла электролизом происходит в электролитической ванне, которая содержит несколько анодов и несколько катодов, расположенных чередующимся образом.The production of metals by electrolysis is a process in which a metal dissolved in an electrolyte is reduced at the cathode by an electric current. The metal is obtained by electrolysis in an electrolytic bath, which contains several anodes and several cathodes arranged in an alternating manner.
Когда к установке для электролиза подводят электрический ток, металл осаждается на поверхности катода, а кислород выделяется на анодах при разложении воды; на анодах образуются кислота и кислород в соответствии с уравнениями реакций (1) и (2)When an electric current is supplied to the electrolysis unit, the metal is deposited on the surface of the cathode, and oxygen is released on the anodes during the decomposition of water; acid and oxygen are formed on the anodes in accordance with the equations of reactions (1) and (2)
Анодная реакция: Н2О —> 2Н+ + 1 /2О2 + 2е' (1)Anode reaction: Н 2 О -> 2Н + + 1 / 2О 2 + 2е '(1)
Катодная реакция: Ме2+ + ге —> Ме (2)Cathodic reaction: Me 2+ + ge -> Me (2)
Ме = металл, например Νί, Со, Мп или Си, где ζ = заряд иона металла.Me = metal, for example Νί, Co, Mn or Cu, where ζ = charge of a metal ion.
При получении электролизом металлов, которые в ряду напряжений являются менее благородными, чем водород, например Νί, Со, Мп, можно использовать диафрагменную технику. Перенапряжение восстановления этих металлов выше, чем перенапряжение восстановления водорода, поэтому выделения водорода при низком рН следует избегать путем отделения анолита и католита друг от друга материалом, который пропускает электролит контролируемым образом, например, диафрагменной тканью, и электролит должен вытекать из отсека с католитом в отсек с анолитом.When electrolysis is used to obtain metals that are less noble in a series of voltages than hydrogen, for example, Νί, Co, and Mn, a diaphragm technique can be used. The overvoltage reduction of these metals is higher than the overvoltage reduction of hydrogen, therefore, hydrogen evolution at low pH should be avoided by separating the anolyte and catholyte from each other with a material that passes the electrolyte in a controlled manner, for example, with diaphragm tissue, and the electrolyte should flow from the catholyte compartment into the compartment with anolyte.
Обычно при получении электролизом никеля, марганца и кобальта из сульфатного электролита указанный металл можно извлечь с использованием технологии электролиза с разделенной ячейкой, то есть при соответствующем разделении анодных и катодных отсеков в ванне. В таких электролизных ваннах католит (раствор, окружающий катод) отделяют от расположенных рядом в ванне анодов путем вставления каждого катода в пазы соответствующей рамки, поверх которой натянут мешок из диафрагменного материала. Диафрагменный материал мешка проницаем для электролита контролируемым образом.Typically, upon electrolysis of nickel, manganese, and cobalt from a sulfate electrolyte, said metal can be recovered using a cell-separated electrolysis technique, that is, with appropriate separation of the anode and cathode compartments in the bath. In such electrolysis baths, the catholyte (the solution surrounding the cathode) is separated from the adjacent anodes in the bath by inserting each cathode into the slots of the corresponding frame, over which a bag of diaphragm material is pulled. The diaphragm material of the bag is permeable to the electrolyte in a controlled manner.
Типичной задачей при получении никеля электролизом является получение высокой дельта-Νί (также известной как захват (Ь1Те), то есть разность концентраций Νί в электролите, подаваемом в электролизную ванну, и в электролите, вытекающем из ванны) или высокой концентрации серной кислоты в анолите. Чем выше дельта-Νί, тем более экономичным является процесс, так как отсутствует избыточная циркуляция в выщелачивающем δΧ-Е^-контуре (комбинированный процесс экстракции растворителем и электролиза). При использовании указанной технологии с катодным мешком (катоды находятся в мешках, чтобы поддерживать рН католита достаточно высоким для осуществления процесса получения Νί электролизом), дельта-Νί можно увеличить двумя путями:A typical task in the production of nickel by electrolysis is to obtain high delta-Νί (also known as capture (L1Te), i.e. the difference in the concentration of Νί in the electrolyte supplied to the electrolysis bath and in the electrolyte flowing out of the bath) or a high concentration of sulfuric acid in the anolyte. The higher the delta-Νί, the more economical the process, since there is no excessive circulation in the leaching δΧ-E ^ circuit (a combined solvent extraction and electrolysis process). When using the indicated technology with a cathode bag (the cathodes are in bags in order to maintain the pH of the catholyte high enough to carry out the process of producing Νί electrolysis), delta Νί can be increased in two ways:
1) путем увеличения плотности тока,1) by increasing the current density,
2) путем уменьшения скорости потока электролита в катодный мешок и, следовательно, через диафрагму, используемую для отделения анодного и катодного отсеков друг от друга.2) by reducing the flow rate of the electrolyte into the cathode bag and, therefore, through the diaphragm used to separate the anode and cathode compartments from each other.
При получении никеля электролизом увеличение плотности тока ограничено типичными промышленными условиями, и без серьезного ухудшения качества катода можно использовать плотность тока немного выше 200 А/м2 Увеличение плотности тока вызывает повышенный рост сферических дендритов металла на нижнем конце катода. Сильный рост сферических дендритов может разорвать мешок. Прорванный мешок позволяет кислоте мигрировать в отсек с католитом, таким образом понижая рН до уровня, при котором образуется водород. Это вызывает точечную коррозию на поверхности катода, что приводит к шероховатой поверхности. Образование водорода также создает опасность взрыва. Рост сферических дендритов на катоде, приводящий к разрыву мешка, также может вызвать короткое замыкание с соседним анодом, тем самым снижая коэффициент использования тока.In nickel production by electrolysis, an increase in current density is limited by typical industrial conditions, and without a serious deterioration in the quality of the cathode, a current density of slightly higher than 200 A / m 2 can be used. An increase in current density causes an increase in spherical metal dendrites at the lower end of the cathode. Strong growth of spherical dendrites can tear the bag. A torn bag allows the acid to migrate into the catholyte compartment, thereby lowering the pH to the level at which hydrogen is formed. This causes pitting corrosion on the cathode surface, resulting in a rough surface. The formation of hydrogen also creates an explosion hazard. The growth of spherical dendrites at the cathode, leading to rupture of the bag, can also cause a short circuit with the adjacent anode, thereby reducing the current efficiency.
Другой возможностью является снижение потока электролита через диафрагменные мешки. Однако при использовании катодных мешков это невозможно, так как трудно равномерно распределить поток по ванне и, кроме того, время удерживания электролита внутри диафрагменного мешка стало бы очень продолжительным, и поток/циркуляция электролита (внутри мешка) стали бы слишком медленным. Также при медленном потоке электролита трудно регулировать температуру.Another possibility is to reduce the flow of electrolyte through the diaphragm bags. However, this is not possible with cathode bags, since it is difficult to evenly distribute the flow throughout the bath and, in addition, the retention time of the electrolyte inside the diaphragm bag would become very long and the flow / circulation of the electrolyte (inside the bag) would become too slow. Also, with a slow flow of electrolyte, it is difficult to control the temperature.
На существующем уровне техники, как известно из документов ^О 2005/019502 А1, И8 3959112, И8 6849172 В2 и из статьи Ο.Ώ. КщЬу, Р.Е. О^аζ^е^, Ά.Ώ. 8ЩаП, Е.Р. 8шйЬзоп Оаз ЬиЬЬ1е тйисей Ш1хт§ ίη е1есЦомпшпд Ьа1йз, СЬешюа1 Епщпееппд 8с1епсе 56 (2001) 6329-6336, при получении меди электро- 1 028294 лизом применяли барботаж газом для достижения более высокой плотности тока и получения высококачественного металлического катода. Известно, что пузырьки газа, поднимающиеся вдоль поверхности электрода, уменьшают диффузионный слой Нернста и тем самым увеличивают предельную плотность тока (и критическую плотность тока). Таким образом, можно использовать более высокую плотность тока без снижения качества поверхности электролитического покрытия на электроде. Обычно, на существующем уровне техники, трубопровод для барботажа газа расположен на дне электролизной ванны. Однако такой вид расположения трубопровода для барботажа газа на дне ванны неприменим в технологии с использованием катодного мешка, так как диафрагма препятствует достижению пузырьками катода.At the current level of technology, as is known from documents ^ O 2005/019502 A1, I8 3959112, I8 6849172 B2 and from the article Ο.Ώ. Kshu, R.E. O ^ aζ ^ e ^, Ά.Ώ. 8SCHAP, E.R. 8bbcrbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb8bbcbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbhbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbjg It is known that gas bubbles rising along the electrode surface decrease the Nernst diffusion layer and thereby increase the limiting current density (and critical current density). Thus, a higher current density can be used without compromising the surface quality of the electrolytic coating on the electrode. Typically, in the state of the art, a gas bubbler line is located at the bottom of the electrolysis bath. However, this type of arrangement of the gas bubbling pipeline at the bottom of the bath is not applicable in the technology using a cathode bag, since the diaphragm prevents the bubbles from reaching the cathode.
Таким образом, целью настоящего изобретения является устранение описанных выше проблем и введение способа эксплуатации электролизной ванны и катодной рамки, которые позволяют проводить получение металла электролизом при высокой плотности тока, и в то же время достигать высококачественного электролитического покрытия на катоде с гладкой поверхностью и с минимальным ростом сферических дендритов.Thus, the aim of the present invention is to eliminate the problems described above and to introduce a method of operating an electrolysis bath and a cathode frame that allows metal to be produced by electrolysis at a high current density and at the same time achieve a high-quality electrolytic coating on a cathode with a smooth surface and with minimal growth spherical dendrites.
Кроме того, целью данного изобретения является введение способа эксплуатации электролизной ванны и катодной рамки, которые позволяют достигать высокой дельта-Ме (разности концентраций металла в электролите, подаваемом в ванну, и в электролите, вытекающем из ванны), за счет чего требуется меньшее число ванн для достижения такой же производительности.In addition, the purpose of this invention is the introduction of a method of operating an electrolysis bath and a cathode frame, which allows you to achieve high delta-Me (the difference in the concentration of metal in the electrolyte supplied to the bath and in the electrolyte flowing from the bath), due to which a smaller number of baths to achieve the same performance.
Кроме того, целью данного изобретения является введение способа эксплуатации электролизной ванны и катодной рамки, которые сводят к минимуму число разорванных катодных мешков и коротких замыканий и, таким образом, позволяют достичь высокого коэффициента использования тока.In addition, the purpose of this invention is the introduction of a method of operating an electrolysis bath and cathode frame, which minimize the number of torn cathode bags and short circuits and, thus, achieve a high current efficiency.
Кроме того, целью данного изобретения является введение способа эксплуатации электролизной ванны и катодной рамки, которые позволяют осуществить хорошее перемешивание электролита, что приводит к получению однородного электролита внутри катодного мешка.In addition, the purpose of this invention is the introduction of a method of operating an electrolysis bath and a cathode frame, which allows for good mixing of the electrolyte, which leads to a uniform electrolyte inside the cathode bag.
Краткое описание изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Первым аспектом данного изобретения является способ эксплуатации электролизной ванны при получении металла электролизом, при котором катодные пластины размещены в катодных рамках, и катодная пластина и катодная рамка заключены в диафрагменный мешок, так, что они образуют сборку катодного мешка; причем сборки катодных мешков и анодные пластины расположены в электролите в электролизной ванне друг за другом чередующимся образом. В соответствии с данным изобретением способ включает размещение средств барботажа газа в каждой сборке катодного мешка и подачу барботируемого газа в средства барботажа газа таким образом, чтобы средства барботажа газа формировали завесу из мелких пузырьков барботируемого газа для продувки катодной пластины.A first aspect of the present invention is a method of operating an electrolysis bath in the production of metal by electrolysis, wherein the cathode plates are placed in a cathode frame and the cathode plate and cathode frame are enclosed in a diaphragm bag so that they form an assembly of the cathode bag; moreover, the assembly of the cathode bags and the anode plates are located in the electrolyte in the electrolysis bath one after another in an alternating manner. In accordance with this invention, the method includes placing gas sparging means in each cathode bag assembly and supplying sparging gas to gas sparging means so that gas sparging means form a veil of small bubbles of sparging gas to purge the cathode plate.
Вторым аспектом данного изобретения является катодная рамка, выполненная для удерживания катодной пластины и диафрагменного мешка, который заключает в себе указанную катодную пластину внутри указанной катодной рамки, с образованием катодного отсека внутри диафрагменного мешка. Согласно данному изобретению, катодная рамка включает средства барботажа газа для продувки катодной пластины завесой из мелких пузырьков барботируемого газа внутри катодного отсека.A second aspect of the present invention is a cathode frame made to hold a cathode plate and a diaphragm bag, which encloses the specified cathode plate inside the specified cathode frame, with the formation of the cathode compartment inside the diaphragm bag. According to the present invention, the cathode frame includes gas sparging means for purging the cathode plate with a curtain of small bubbles of sparged gas inside the cathode compartment.
Преимуществом данного изобретения является то, что пузырьки барботируемого газа, поднимающиеся вдоль поверхностей катодной пластины, уменьшают диффузионный слой Нернста и тем самым увеличивают предельный ток, что позволяет использовать высокую плотность тока. При высокой плотности тока можно достичь высокой дельта-Ме или высокой концентрации кислоты в анолите и уменьшить число электролитических ванн, что приводит к более низким капиталовложениям для электролизного цеха. Несмотря на высокую плотность тока, можно получить очень гладкую поверхность электролитического покрытия на катоде, то есть получить высококачественный катод. Рост сферических дендритов и разрывы мешков значительно снижаются, тем самым уменьшая число коротких замыканий и приводя к высокой плотности тока и низким эксплуатационным затратам. Пузырьки также улучшают перемешивание электролита внутри диафрагменного мешка.An advantage of this invention is that bubbling gas bubbles rising along the surfaces of the cathode plate reduce the Nernst diffusion layer and thereby increase the limiting current, which allows the use of a high current density. At a high current density, a high delta-Me or high acid concentration in the anolyte can be achieved and the number of electrolytic baths reduced, which leads to lower investment for the electrolysis shop. Despite the high current density, you can get a very smooth surface of the electrolytic coating on the cathode, that is, to obtain a high-quality cathode. The growth of spherical dendrites and ruptures of the bags are significantly reduced, thereby reducing the number of short circuits and leading to a high current density and low operating costs. Bubbles also improve mixing of the electrolyte inside the diaphragm bag.
В одном из воплощений данного изобретения способ дополнительно включает размещение средств подачи электролита в каждой из сборок катодных мешков и подачу электролита в средства подачи электролита, чтобы подавать электролит в катодный мешок. Барботаж газа позволяет проводить получение металла электролизом при высокой плотности тока и, таким образом, нет необходимости избыточно снижать подачу электролита для достижения высокой дельта-Ме.In one embodiment of the invention, the method further comprises placing electrolyte supply means in each of the cathode bag assemblies and supplying electrolyte to the electrolyte supply means to supply electrolyte to the cathode bag. Gas sparging allows metal production by electrolysis at a high current density and, therefore, there is no need to excessively reduce the electrolyte supply to achieve a high delta-Me.
В одном из воплощений данного изобретения средства барботажа газа включают трубопровод для подачи газа с множеством выпускных отверстий, и указанный трубопровод для подачи газа расположен на расстоянии под катодной пластиной.In one embodiment of the invention, gas sparging means include a gas supply conduit with a plurality of outlet openings, and said gas supply conduit is spaced beneath the cathode plate.
В одном из воплощений данного изобретения катодная рамка включает средства подачи электролита, объединенные с катодной рамкой, для подачи электролита в катодный отсек.In one embodiment of the invention, the cathode frame includes electrolyte supply means integrated with the cathode frame to supply electrolyte to the cathode compartment.
В одном из воплощений данного изобретения средства подачи электролита включают трубопровод для подачи электролита, расположенный в непосредственной близости к трубопроводу для подачи газа.In one embodiment of the invention, the electrolyte supply means includes an electrolyte supply line located in close proximity to the gas supply line.
В одном из воплощений данного изобретения трубопровод для подачи электролита расположен под трубопроводом для подачи газа.In one embodiment of the invention, an electrolyte supply line is located below the gas supply line.
- 2 028294- 2 028294
В одном из воплощений данного изобретения катодная рамка включает первый вертикальный боковой элемент, имеющий верхний конец и нижний конец, первую направляющую, расположенную на первом боковом элементе между верхним концом и нижним концом первого бокового элемента, чтобы обеспечить направление по вертикали и поддержку сбоку для первой кромки катодной пластины, второй вертикальный боковой элемент на расстоянии от первого бокового элемента, при этом указанный второй боковой элемент имеет верхний конец и нижний конец, вторую направляющую, расположенную на втором боковом элементе между верхним концом и нижним концом второго бокового элемента, чтобы обеспечить направление по вертикали и поддержку сбоку для второй кромки катодной пластины, кронштейны на верхних концах первого и второго бокового элемента, при этом указанные кронштейны предназначены для подвешивания катодной рамки на опорах противоположных стенок электролизной ванны, и горизонтальный нижний элемент, проходящий между нижними концами первого и второго боковых элементов и жестко соединяющий их, посредством чего трубопровод для подачи газа расположен так, чтобы он проходил между боковыми элементами на нижнем элементе и вдоль него.In one embodiment of the invention, the cathode frame includes a first vertical side element having an upper end and a lower end, a first guide located on the first side element between the upper end and the lower end of the first side element to provide vertical direction and lateral support for the first edge the cathode plate, the second vertical side element at a distance from the first side element, while the specified second side element has an upper end and a lower end, the second guide located on the second side element between the upper end and the lower end of the second side element to provide vertical direction and lateral support for the second edge of the cathode plate, the brackets on the upper ends of the first and second side element, while these brackets are designed to hang the cathode frame on the supports of opposite walls of the electrolysis bath, and a horizontal lower element extending between the lower ends of the first and second side elements and rigidly connecting them by The gas supply pipe is located so that it passes between the side elements on and along the lower element.
В одном из воплощений данного изобретения катодная рамка включает стопоры, расположенные на каждом из первого и второго боковых элементов, и в эти стопоры может упираться нижний конец катодной пластины, при этом указанные стопоры расположены таким образом, что они удерживают нижний конец катодной пластины на расстоянии от трубопровода для подачи газа.In one embodiment of the invention, the cathode frame includes stoppers located on each of the first and second side elements, and the lower end of the cathode plate can abut against these stoppers, wherein these stoppers are positioned so that they hold the lower end of the cathode plate at a distance from pipeline for supplying gas.
В одном из воплощений данного изобретения катодная рамка включает канал для впуска газа, организованный для подачи сжатого газа в трубопровод для подачи газа.In one embodiment of the invention, the cathode frame includes a gas inlet channel arranged to supply compressed gas to a gas supply pipe.
В одном из воплощений данного изобретения выпускные отверстия для газа расположены на верхней части трубопровода для подачи газа, чтобы осуществлять подачу пузырьков в направлении снизу вверх. Цель такого расположения состоит в том, чтобы все газовые пузырьки проходили прямо снизу вверх, для предотвращения столкновения и слияния газовых пузырьков в более крупные пузыри на трубопроводе для подачи газа с целью поддержания небольшого размера газовых пузырьков.In one embodiment of the invention, gas outlets are located on an upper portion of a gas supply conduit to deliver bubbles from the bottom up. The purpose of this arrangement is to ensure that all gas bubbles pass directly from the bottom up to prevent collisions and coalescence of gas bubbles into larger bubbles in the gas supply pipe to maintain the small size of the gas bubbles.
В одном из воплощений данного изобретения первая направляющая и вторая направляющая расположены так, чтобы центрировать катодную пластину в середине трубопровода для подачи газа, чтобы каждая из противоположных поверхностей катодной пластины была равномерно продута по существу одинаковым количеством мелких пузырьков.In one embodiment of the invention, the first guide and the second guide are arranged so as to center the cathode plate in the middle of the gas supply pipe so that each of the opposite surfaces of the cathode plate is uniformly purged with substantially the same number of small bubbles.
В одном из воплощений данного изобретения катодная рамка включает пару соединительных штанг, расположенных в непосредственной близости к верхнему концу катодной рамки, и каждая из указанных соединительных штанг имеет первый конец, соединенный с первым боковым элементом, и второй конец, соединенный со вторым боковым элементом.In one embodiment of the invention, the cathode frame includes a pair of connecting rods located in close proximity to the upper end of the cathode frame, and each of said connecting rods has a first end connected to the first side element and a second end connected to the second side element.
В одном из воплощений данного изобретения соединительные штанги содержат крепежные детали, с помощью которых диафрагменный мешок можно прикрепить к катодной рамке с возможностью последующего снятия.In one embodiment of the invention, the connecting rods comprise fasteners with which the diaphragm bag can be attached to the cathode frame for subsequent removal.
В одном из воплощений данного изобретения трубопровод для подачи газа представляет собой газопроницаемую трубу, при этом на нижнюю часть трубы нанесен газонепроницаемый материал.In one embodiment of the invention, the gas supply pipe is a gas-permeable pipe, with a gas-tight material applied to the lower part of the pipe.
В одном из воплощений данного изобретения газопроницаемая верхняя часть газопроницаемой трубы покрыта материалом, который улучшает разбивку пузырьков, выпускаемых из отверстий, на пузырьки меньших размеров.In one embodiment of the invention, the gas-permeable upper portion of the gas-permeable pipe is coated with a material that improves the breakdown of the bubbles discharged from the openings into smaller bubbles.
В одном из воплощений данного изобретения катодная рамка включает крышку, которую можно герметично соединить с катодной рамкой с возможностью последующего снятия, и эта крышка включает центральную прорезь, через которую катодную пластину можно герметично вставить в рамку и удалить из нее.In one embodiment of the invention, the cathode frame includes a cover that can be hermetically connected to the cathode frame for subsequent removal, and this cover includes a central slot through which the cathode plate can be hermetically inserted into and removed from the frame.
В одном из воплощений данного изобретения крышка содержит отсасывающую трубку для удаления барботируемого газа из внутренней части мешка.In one embodiment of the invention, the lid comprises a suction tube for removing sparged gas from the inside of the bag.
Способ и катодную рамку, включающую средства барботажа газа, по данному изобретению, можно использовать в любом процессе получения металлов электролизом, в котором необходимо разделять католит (электролит внутри катодного мешка) и анолит (электролит в пространстве ванны, окружающем катодные мешки). Таким образом, способ и катодную рамку по данному изобретению можно использовать при получении электролизом никеля, марганца и кобальта. Кроме того, способ и катодную рамку также можно использовать при получении электролизом меди. Кроме того, их также можно использовать при получении электролизом золота и серебра.The method and cathode frame, including gas bubbling means, according to this invention, can be used in any metal production by electrolysis, in which it is necessary to separate catholyte (an electrolyte inside the cathode bag) and anolyte (an electrolyte in the bath space surrounding the cathode bags). Thus, the method and cathode frame of this invention can be used in the electrolysis of nickel, manganese and cobalt. In addition, the method and the cathode frame can also be used to produce copper by electrolysis. In addition, they can also be used in the preparation of gold and silver by electrolysis.
Следует понимать, что описанные выше аспекты и воплощения данного изобретения можно использовать в любом сочетании друг с другом. Несколько аспектов и воплощений можно объединить друг с другом с получением дополнительного воплощения данного изобретения. Способ получения металлов электролизом или катодная рамка, которая является одним из аспектов данного изобретения, могут включать по меньшей мере одно из воплощений данного изобретения, описанных выше.It should be understood that the above aspects and embodiments of the present invention can be used in any combination with each other. Several aspects and embodiments may be combined with each other to provide an additional embodiment of the present invention. A method for producing metals by electrolysis or a cathode frame, which is one aspect of the invention, may include at least one of the embodiments of the invention described above.
- 3 028294- 3,028,294
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Прилагаемые чертежи, которые включены для того, чтобы обеспечить дополнительное понимание данного изобретения, и которые составляют часть данного описания, иллюстрируют воплощения данного изобретения и, совместно с описанием, помогают объяснить принципы данного изобретения. На чертежах:The accompanying drawings, which are included in order to provide an additional understanding of the present invention, and which form part of this description, illustrate embodiments of the present invention and, together with the description, help to explain the principles of the present invention. In the drawings:
фиг. 1 представляет собой схематическое изображение в разобранном виде сборки катодного мешка, включающей катодную рамку согласно одному из воплощений данного изобретения, катодную пластину, которую можно вставить в рамку, и диафрагменный мешок, предназначенный для того, чтобы его натягивали на рамку;FIG. 1 is an exploded schematic illustration of a cathode bag assembly including a cathode frame according to an embodiment of the present invention, a cathode plate that can be inserted into the frame, and a diaphragm bag designed to be pulled onto the frame;
фиг. 2 представляет собой изображение одного из воплощений сборки катодного мешка, собранной из частей, изображенных на фиг. 1;FIG. 2 is a view of one embodiment of a cathode bag assembly assembled from the parts shown in FIG. one;
фиг. 3 представляет собой изображение другого воплощения катодной рамки, включающей как средства барботажа газа, так и средства подачи электролита, входящие в состав катодной рамки;FIG. 3 is a view of another embodiment of the cathode frame, including both gas sparging means and electrolyte supply means included in the cathode frame;
фиг. 4 представляет собой схематическое изображение поперечного сечения сборки катодного мешка, погруженной в электролит, и средств барботажа газа, барботирующих мелкие пузырьки вдоль поверхностей катодной пластины;FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of an assembly of a cathode bag immersed in an electrolyte and gas sparging means sparging small bubbles along surfaces of a cathode plate;
фиг. 5 представляет собой изображение поперечного сечения трубопровода для подачи газа согласно одному из воплощений данного изобретения;FIG. 5 is a cross-sectional view of a gas supply pipe according to one embodiment of the present invention;
фиг. 6 представляет собой схематическое изображение электролизной ванны, снабженной сборками катодных мешков, включающими катодные рамки, изображенными на фиг. 2, и анодными пластинами, расположенными в ванне.FIG. 6 is a schematic illustration of an electrolysis bath equipped with cathode bag assemblies including cathode frames depicted in FIG. 2, and anode plates located in the bath.
Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Теперь будет представлено подробное описание воплощений настоящего изобретения, примеры которых проиллюстрированы на прилагаемых чертежах.A detailed description will now be given of embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings.
На фиг. 1 изображена катодная рамка 2, которая выполнена для поддержания катодной пластины 1 и диафрагменного мешка 3. На фиг. 1 катодная пластина 1 и диафрагменный мешок 3 показаны отдельно от катодной рамки 2. Катодную рамку 2 с катодной пластиной 1, установленной в катодной рамке 2, можно вставить внутрь диафрагменного мешка 3 таким образом, чтобы диафрагменный мешок 3 заключал в себе катодную рамку, как показано на фиг. 2. Катодная пластина 1 может представлять собой или лист основы, или постоянный катод.In FIG. 1 shows a cathode frame 2, which is designed to support the cathode plate 1 and the diaphragm bag 3. In FIG. 1, the cathode plate 1 and the diaphragm bag 3 are shown separately from the cathode frame 2. The cathode frame 2 with the cathode plate 1 mounted in the cathode frame 2 can be inserted inside the diaphragm bag 3 so that the diaphragm bag 3 encloses the cathode frame, as shown in FIG. 2. The cathode plate 1 may be either a base sheet or a permanent cathode.
Катодная рамка 2 включает средства 6 барботажа газа. Средства барботажа газа включают трубопровод 6 для подачи газа, имеющий множество выпускных отверстий 8, через которые барботируемый газ можно распределить в электролите, находящемся в катодном отсеке внутри диафрагменного мешка 3, в виде облака мелких пузырьков, которые поднимаются в виде завесы вдоль поверхности катодной пластины 1, как проиллюстрировано на фиг. 4. Сжатый газ можно подавать в трубопровод 6 для подачи газа через канал 16 для впуска газа. Выпускные отверстия 8 для газа расположены на верхней части трубопровода 6 для подачи газа, чтобы позволить пузырькам выходить только в направлении снизу вверх. Выпускные отверстия 8 для газа имеют диаметр менее 3 мм.The cathode frame 2 includes a gas sparging means 6. Gas sparging means include a gas supply pipe 6 having a plurality of outlet openings 8 through which sparged gas can be distributed in the electrolyte located in the cathode compartment inside the diaphragm bag 3, in the form of a cloud of small bubbles that rise as a curtain along the surface of the cathode plate 1 as illustrated in FIG. 4. Compressed gas can be supplied to the pipe 6 for supplying gas through the channel 16 for gas inlet. Gas outlets 8 are located on the top of the gas supply conduit 6 to allow bubbles to exit only in the upward direction. The gas outlets 8 have a diameter of less than 3 mm.
Обратимся к фиг. 5, в одном примере трубопровод 6 для подачи газа может быть изготовлен из газопроницаемой трубы так, чтобы только на нижнюю часть трубы был нанесен газонепроницаемый материал 19, а верхняя часть трубы оставалась непокрытой, для выпуска барботируемого газа в направлении снизу вверх. Газонепроницаемый материал 19 может представлять собой любой подходящий газонепроницаемый материал, такой как слой краски, лака, клея или полимера. Газопроницаемая верхняя часть газопроницаемой трубы 6 также может быть покрыта материалом 24, таким как техническая ткань, который улучшает разбивку пузырьков, выпускаемых из отверстий 8, на пузырьки еще меньших размеров.Turning to FIG. 5, in one example, the gas supply conduit 6 can be made of a gas-permeable pipe so that only the gas-tight material 19 is applied to the lower part of the pipe, and the upper part of the pipe is left uncovered to discharge bubbling gas from the bottom up. The gas impermeable material 19 may be any suitable gas impermeable material, such as a layer of paint, varnish, glue, or polymer. The gas-permeable upper part of the gas-permeable pipe 6 can also be coated with material 24, such as technical fabric, which improves the breakdown of the bubbles discharged from the holes 8 into even smaller bubbles.
Обратимся к фиг. 1, катодная рамка 2 включает первый вертикальный боковой элемент 9, имеющий верхний конец и нижний конец. На первом боковом элементе 9, между верхним концом и нижним концом первого бокового элемента, расположена первая направляющая 10, чтобы обеспечить направление по вертикали и поддержку сбоку для первой кромки катодной пластины. Катодная рамка 2 включает второй вертикальный боковой элемент 11 на расстоянии от первого бокового элемента, причем указанный второй боковой элемент имеет верхний конец и нижний конец. На втором боковом элементе 11, между верхним концом и нижним концом второго бокового элемента, расположена вторая направляющая 12, чтобы обеспечить направление по вертикали и поддержку сбоку для второй кромки катодной пластины. Горизонтальный нижний элемент 14 проходит между нижними концами первого и второго боковых элементов 9, 11 и жестко соединяет их таким образом, чтобы катодная рамка 2 представляла собой по существу и-образную жесткую конструкцию. Катодную рамку 2 можно изготовить из подходящего полимерного материала, армированного сталью внутри полимерного материала.Turning to FIG. 1, the cathode frame 2 includes a first vertical side element 9 having an upper end and a lower end. On the first side element 9, between the upper end and the lower end of the first side element, a first guide 10 is arranged to provide vertical direction and lateral support for the first edge of the cathode plate. The cathode frame 2 includes a second vertical side element 11 at a distance from the first side element, said second side element having an upper end and a lower end. On the second side element 11, between the upper end and the lower end of the second side element, a second guide 12 is arranged to provide vertical direction and lateral support for the second edge of the cathode plate. The horizontal lower element 14 extends between the lower ends of the first and second side elements 9, 11 and rigidly connects them so that the cathode frame 2 is a substantially i-shaped rigid structure. The cathode frame 2 can be made of a suitable polymeric material reinforced with steel inside the polymeric material.
Трубопровод 6 для подачи газа проходит между боковыми элементами 9, 11 на нижнем элементе 14 и вдоль него. Катодная рамка 2 включает стопоры 15, которые расположены на противоположных сторонах первого и второго боковых элементов 9, 11 таким образом, что нижний конец катодной пластины 1 может упираться в стопоры 15. Стопоры 15 предназначены для того, чтобы поддерживать нижний конец катодной пластины на расстоянии И от трубопровода 6 для подачи газа, так, чтобы катодная пластина 2A gas supply pipe 6 extends between the side elements 9, 11 on and along the lower element 14. The cathode frame 2 includes stoppers 15, which are located on opposite sides of the first and second side elements 9, 11 so that the lower end of the cathode plate 1 can abut against the stoppers 15. The stoppers 15 are designed to maintain the lower end of the cathode plate at a distance And from the gas supply pipe 6, so that the cathode plate 2
- 4 028294 никогда не контактировала с трубопроводом 6 для подачи газа, когда катодная пластина 1 вставлена в катодную рамку 2 (см. фиг. 2 и 4).- 4 028294 never contacted the gas supply conduit 6 when the cathode plate 1 is inserted into the cathode frame 2 (see FIGS. 2 and 4).
Как показано на фиг. 2 и 4, первая направляющая 10 и вторая направляющая 12 расположены таким образом, чтобы центрировать катодную пластину 1 в середине трубопровода 6 для подачи газа, так, чтобы каждая из противоположных поверхностей катодной пластины 1 была равномерно продута по существу одинаковым количеством мелких пузырьков.As shown in FIG. 2 and 4, the first guide 10 and the second guide 12 are arranged so as to center the cathode plate 1 in the middle of the gas supply pipe 6, so that each of the opposite surfaces of the cathode plate 1 is uniformly blown with essentially the same number of small bubbles.
Как показано на фиг. 1, 2 и 6, катодная рамка включает пару кронштейнов 13 на верхних концах первого и второго боковых элементов 9, 11. Кронштейны предназначены для подвешивания катодной рамки 2 на опорах противоположных стенок электролизной ванны 5.As shown in FIG. 1, 2 and 6, the cathode frame includes a pair of brackets 13 at the upper ends of the first and second side elements 9, 11. The brackets are designed to suspend the cathode frame 2 on the supports of opposite walls of the electrolysis bath 5.
Как показано на фиг. 1 и 2, катодная рамка 2 также может включать пару соединительных штанг 17, расположенных в непосредственной близости к верхнему концу катодной рамки 2. Количество соединительных штанг также может быть более двух, если это необходимо. Соединительные штанги 17 имеют первый конец, соединенный с первым боковым элементом 9, и второй конец, соединенный со вторым боковым элементом 11. Соединительные штанги 17 упрочняют конструкцию катодной рамки 2.As shown in FIG. 1 and 2, the cathode frame 2 may also include a pair of connecting rods 17 located in close proximity to the upper end of the cathode frame 2. The number of connecting rods may also be more than two, if necessary. The connecting rods 17 have a first end connected to the first side element 9 and a second end connected to the second side element 11. The connecting rods 17 strengthen the design of the cathode frame 2.
Соединительные штанги 17 также могут служить для прикрепления диафрагменного мешка к рамкеThe connecting rods 17 can also be used to attach the diaphragm bag to the frame
2. В таком случае соединительные штанги 17 могут содержать крепежные детали 18, с помощью которых диафрагменный мешок 3 можно прикрепить к катодной рамке 2 с возможностью последующего снятия. Например, крепежные детали 18 могут включать множество выступов, на которые можно подвесить диафрагменный мешок 3, как показано на фиг. 2. В другом воплощении крепежные детали 18 могут представлять собой, например, ленты-хомуты или подобные ремни (не показаны), с помощью которых диафрагменный мешок 3 можно подвесить к соединительным штангам 17. Также для закрепления диафрагменного мешка на катодной рамке можно использовать любые другие способы, известные специалистам.2. In this case, the connecting rods 17 may include fasteners 18, with which the diaphragm bag 3 can be attached to the cathode frame 2 with the possibility of subsequent removal. For example, fasteners 18 may include a plurality of protrusions on which a diaphragm bag 3 can be suspended, as shown in FIG. 2. In another embodiment, the fasteners 18 can be, for example, straps or similar belts (not shown), with which the diaphragm bag 3 can be suspended from the connecting rods 17. Any other means can also be used to secure the diaphragm bag to the cathode frame. methods known to those skilled in the art.
На фиг. 3 изображена другая модификация катодной рамки 2, изображенной на фиг. 1. В этом воплощении катодная рамка 2 включает средства 6 барботажа газа, как описано выше со ссылкой на фиг. 1, 2, 3 и 5, а также средства 7 подачи электролита, объединенные с катодной рамкой 2, для подачи электролита в катодный отсек внутри мешка 3. Средства подачи электролита включают трубопровод 7 для подачи электролита, расположенный в непосредственной близости и ниже трубопровода 6 для подачи газа. В качестве альтернативы фиг. 3, трубопровод 6 для подачи газа, показанный на фиг. 1, можно также использовать для подачи электролита в мешок 3. Также возможна одновременная подача как барботируемого газа, так и электролита через трубопровод 6 для подачи газа.In FIG. 3 shows another modification of the cathode frame 2 shown in FIG. 1. In this embodiment, the cathode frame 2 includes gas sparging means 6, as described above with reference to FIG. 1, 2, 3, and 5, as well as electrolyte supply means 7, combined with the cathode frame 2, for supplying electrolyte to the cathode compartment inside the bag 3. The electrolyte supply means include a pipe 7 for supplying electrolyte located in the immediate vicinity and below the pipe 6 for gas supply. As an alternative to FIG. 3, the gas supply pipe 6 shown in FIG. 1 can also be used to supply electrolyte to bag 3. It is also possible to simultaneously supply both sparged gas and electrolyte through a gas supply pipe 6.
В другом воплощении (не показанном на чертежах) трубопровод 6 для подачи газа, трубопровод 7 для подачи электролита и нижний элемент 14 рамки 2 объединены в единую конструкцию. Боковые элементы 9, 11 могут также включать экранирующие элементы, которые экранируют поток таким образом, чтобы металл, осаждающийся на поверхностях катода, не нарастал в областях кромок катодной пластины 1 и не налипал на направляющие 12.In another embodiment (not shown in the drawings), the gas supply pipe 6, the electrolyte supply pipe 7 and the lower element 14 of the frame 2 are combined into a single structure. The side elements 9, 11 may also include shielding elements that shield the flow so that the metal deposited on the surfaces of the cathode does not grow in the regions of the edges of the cathode plate 1 and does not adhere to the guides 12.
На фиг. 4 показано, что катодная рамка 2 может также включать крышку 20, которую можно герметично соединить с верхней частью катодной рамки 2 с возможностью последующего снятия. Крышка 20 включает центральную прорезь 21, через которую катодную пластину 1 можно герметично вставить в рамку и удалить из нее. Барботируемый газ, который собирается в пространстве, ограниченном крышкой 20 и поверхностью электролита, можно откачать с помощью отсасывающей трубки 22 для удаления барботируемого газа из внутренней части мешка 3.In FIG. 4 shows that the cathode frame 2 may also include a cover 20, which can be hermetically connected to the upper part of the cathode frame 2 with the possibility of subsequent removal. The cover 20 includes a central slot 21, through which the cathode plate 1 can be hermetically inserted into the frame and removed from it. Sparged gas that collects in a space bounded by the lid 20 and the surface of the electrolyte can be evacuated using a suction tube 22 to remove sparged gas from the inside of the bag 3.
Обратимся к фиг. 6, устройство, описанное выше со ссылкой на фиг. 1-5, применяют при получении металлов электролизом; при этом катодные пластины 1 размещены в катодных рамках 2, и катодная пластина и катодная рамка заключены в диафрагменный мешок 3, так, что они образуют сборку катодного мешка, как показано на фиг. 2. Эти сборки катодных мешков и анодные пластины 4 расположены в электролите в электролизной ванне 5 друг за другом чередующимся образом. Силовые шины, необходимые для подвода электрического тока, не показаны на фиг. 6. Силовые шины могут быть расположены любым известным специалистам способом. Барботируемый газ подают в средства 6 барботажа газа таким образом, чтобы получить завесу из мелких пузырьков барботируемого газа для продувки катодной пластины 1. Электролит также можно подавать в средства 7 подачи электролита, чтобы подавать электролит в сборку катодного мешка. Труба 23 для подачи и распределения барботируемого газа (соответственно электролита) в средства 6 барботажа газа (соответственно в средства 7 подачи электролита) предпочтительно расположена вне ванны 5, рядом с боковой стенкой ванны, как схематически проиллюстрировано на фиг. 6.Turning to FIG. 6, the apparatus described above with reference to FIG. 1-5, used in the preparation of metals by electrolysis; wherein the cathode plates 1 are placed in the cathode frame 2, and the cathode plate and the cathode frame are enclosed in the diaphragm bag 3, so that they form an assembly of the cathode bag, as shown in FIG. 2. These cathode bag assemblies and the anode plates 4 are arranged in an electrolyte in an electrolysis bath 5, one after another in an alternating manner. The busbars required to supply electric current are not shown in FIG. 6. Power tires may be arranged in any manner known to those skilled in the art. The sparged gas is supplied to the gas sparging means 6 in such a way as to obtain a veil of small bubbles of sparged gas to purge the cathode plate 1. The electrolyte can also be supplied to the electrolyte supply means 7 to supply electrolyte to the cathode bag assembly. The pipe 23 for supplying and distributing sparged gas (respectively, electrolyte) to gas sparging means 6 (respectively, to electrolyte supplying means 7) is preferably located outside the bath 5, next to the side wall of the bath, as schematically illustrated in FIG. 6.
ПримерExample
Для того чтобы показать эффекты барботажа газа в сочетании с катодной рамкой, были проведены испытания в ванне лабораторного масштаба, предназначенной для получения никеля электролизом. В качестве барботируемого газа использовали воздух. Плотность тока составляла 300 А/м2, в то время как обычно при получении никеля электролизом невозможно применять плотность тока, значительно превышающую 200 А/м2, без проблем в отношении качества катода, если не используют устройство по данному изобретению. При испытаниях использовали катодную рамку, имеющую конструкцию, изображен- 5 028294 ную на фиг. 1. Трубопровод для подачи газа в нижней части катодной рамки был изготовлен из смачиваемого электролитом шланга, который представляет собой пористую, проницаемую для воздуха трубу. Этот смачиваемый электролитом шланг обработали непроницаемым для газа клеем, по существу так, как это описано со ссылкой на фиг. 4, чтобы пузырьки воздуха выходили снизу вверх из верхней части шланга. Рамка была снабжена трубой для подачи воздуха, чтобы подавать воздух в шланг для подачи воздуха, и направляющими/держателями катода, чтобы удерживать катод в положении над средствами барботажа, и стопорами, которые удерживают нижнюю кромку катода на расстоянии от шланга. Ванна была размещена в водяной бане, чтобы поддерживать температуру электролита постоянной. Католит закачивали в ванну (объем 3,5 л), внутрь диафрагменного мешка, который изолирует католит от анолита. Анолит отбирали посредством перелива через край. В качестве катода использовали никелевый лист основы, а два анода представляли собой РЬ-Ад (Ад 0,5%) (размер 7,8 смх9,0 см); расстояние между анодами составляло 110 мм, а гидростатический напор составлял 20 мм.In order to show the effects of gas bubbling in combination with a cathode frame, tests were carried out in a laboratory-scale bath designed to produce nickel by electrolysis. Air was used as a bubbling gas. The current density was 300 A / m 2 , while it is usually not possible to use a current density significantly higher than 200 A / m 2 when producing nickel by electrolysis, without problems with respect to cathode quality if the device of this invention is not used. In the tests, a cathode frame was used having the structure depicted in FIG. 5 028294. 1. The gas supply pipe in the lower part of the cathode frame was made of an electrolyte wettable hose, which is a porous, air-permeable pipe. This electrolyte wetted hose was treated with a gas tight adhesive, essentially as described with reference to FIG. 4 so that air bubbles exit from the bottom up from the top of the hose. The frame was provided with an air supply pipe to supply air to the air supply hose, and cathode guides / holders to hold the cathode in position above the sparging means, and stoppers that hold the lower edge of the cathode away from the hose. The bath was placed in a water bath to keep the electrolyte temperature constant. The catholyte was pumped into a bath (volume 3.5 l), inside the diaphragm bag, which isolates the catholyte from the anolyte. Anolyte was selected by overflow over the edge. A nickel base sheet was used as the cathode, and the two anodes were Pb-Ad (Ad 0.5%) (size 7.8 cm x 9.0 cm); the distance between the anodes was 110 mm, and the hydrostatic head was 20 mm.
Гидростатический напор представляет собой разность высот между поверхностью анолита и поверхностью католита (см. также фиг. 4; поверхность католита находится на более высоком уровне, чем поверхность анолита, и, следовательно, поток электролита идет в направлении из катодного отсека (внутри катодного мешка) в анодный отсек (вне катодного мешка)). Воздух барботировали со скоростью 300 мл/мин; в качестве добавки использовали 2,2 г/л лаурилсульфата натрия. Никелевые катоды, полученные при 300 А/м2, имели очень гладкие поверхности. На поверхностях катода отсутствовала точечная коррозия из-за образования водорода, что демонстрирует дополнительный благоприятный эффект барботажа воздуха при получении никеля электролизом. На основе этого эксперимента при использовании барботажа воздуха плотность тока можно увеличить по меньшей мере до 300 А/м2 и получить при этом очень гладкую поверхность электролитического покрытия. Кроме того, не было зафиксировано коротких замыканий и, по-видимому, барботаж газа также снижает тенденцию к возникновению коротких замыканий, уменьшая количество разрывов мешков в процессе получения никеля электролизом.The hydrostatic head is the height difference between the anolyte surface and the catholyte surface (see also Fig. 4; the catholyte surface is at a higher level than the anolyte surface, and therefore, the electrolyte flow goes from the cathode compartment (inside the cathode bag) to anode compartment (outside the cathode bag)). Air was bubbled at a rate of 300 ml / min; 2.2 g / L sodium lauryl sulfate was used as an additive. The nickel cathodes obtained at 300 A / m 2 had very smooth surfaces. There was no pitting corrosion on the cathode surfaces due to the formation of hydrogen, which demonstrates an additional beneficial effect of air sparging when nickel is produced by electrolysis. Based on this experiment, using air sparging, the current density can be increased to at least 300 A / m 2 and a very smooth electrolytic coating surface can be obtained. In addition, there were no short circuits and, apparently, gas bubbling also reduces the tendency to short circuits, reducing the number of bag breaks during nickel production by electrolysis.
Дополнительной модификацией данного изобретения также может быть объединение средств барботажа газа с анодной рамкой. Сборка анодного мешка включает и анодную рамку, в которую можно вставить анод, и диафрагменный мешок, который заключает в себе анод и рамку. Средства барботажа газа можно объединить с анодной рамкой таким образом, чтобы средства барботажа газа находились за пределами анодного мешка, и средства барботажа газа можно было расположить прямо под соседней катодной пластиной, чтобы барботировать газ в виде мелких пузырьков для продувки катодной пластины.An additional modification of the present invention may also be the combination of gas sparging means with the anode frame. The assembly of the anode bag includes both an anode frame into which the anode can be inserted and a diaphragm bag that encloses the anode and frame. The gas sparging means can be combined with the anode frame so that the gas sparging means are outside the anode bag, and the gas sparging means can be located directly below the adjacent cathode plate to bubble gas in the form of small bubbles to purge the cathode plate.
Хотя настоящее изобретение было описано в связи с рядом примеров воплощения и осуществления, настоящее изобретение не ограничено ими, напротив, охватывает различные модификации и эквивалентные схемы, которые попадают в сферу действия приведенной далее формулы изобретения.Although the present invention has been described in connection with a number of examples of embodiment and implementation, the present invention is not limited to them, but rather encompasses various modifications and equivalent circuits that fall within the scope of the following claims.
Claims (15)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20125139A FI123851B (en) | 2012-02-08 | 2012-02-08 | Cathodram and use of a cathodram |
| PCT/FI2013/050128 WO2013117814A1 (en) | 2012-02-08 | 2013-02-06 | Method of operating an electrolysis cell and cathode frame |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201491193A1 EA201491193A1 (en) | 2015-04-30 |
| EA028294B1 true EA028294B1 (en) | 2017-10-31 |
Family
ID=48946942
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201491193A EA028294B1 (en) | 2012-02-08 | 2013-02-06 | Method of operating an electrolysis cell and cathode frame |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104160067B (en) |
| BR (1) | BR112014019547A8 (en) |
| CA (1) | CA2860814C (en) |
| EA (1) | EA028294B1 (en) |
| FI (1) | FI123851B (en) |
| WO (1) | WO2013117814A1 (en) |
| ZA (1) | ZA201406117B (en) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104831322B (en) * | 2014-02-10 | 2017-06-06 | 阳谷祥光铜业有限公司 | Pole plate wash mill |
| TWI553166B (en) * | 2014-04-25 | 2016-10-11 | Electroplating apparatus | |
| CN104532293B (en) * | 2014-12-22 | 2017-06-09 | 无锡市瑞思科环保科技有限公司 | The method of purifying nickel and nickel purifying plant in chemical nickel plating waste solution |
| US10011919B2 (en) * | 2015-05-29 | 2018-07-03 | Lam Research Corporation | Electrolyte delivery and generation equipment |
| CN104928709B (en) * | 2015-06-24 | 2017-04-12 | 广西有色金属集团汇元锰业有限公司 | Electrolytic system of manganese dioxide and production method of manganese dioxide |
| RU2677447C2 (en) * | 2017-02-13 | 2019-01-16 | Лидия Алексеевна Воропанова | Electroextraction of cobalt from aqueous solutions of cobalt and manganese sulfates in dynamic conditions |
| CN107354481A (en) * | 2017-08-30 | 2017-11-17 | 杭州三耐环保科技股份有限公司 | The electrolytic cell of both electrolytic diaphragm frame, supporting construction and application |
| JP6997376B2 (en) * | 2018-05-22 | 2022-01-17 | 日本電信電話株式会社 | Carbon dioxide reduction device |
| CN111286762B (en) * | 2020-03-26 | 2022-03-11 | 江西铜业（清远）有限公司 | Cathode copper starting sheet guider |
| CN113013479A (en) * | 2021-01-26 | 2021-06-22 | 万向一二三股份公司 | Capacity-increasing soft-package lithium battery structure and battery cell combination method thereof |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB543294A (en) * | 1939-07-12 | 1942-02-18 | Falconbridge Nickel Mines Ltd | Electrolytic production of nickel |
| GB1392705A (en) * | 1973-02-09 | 1975-04-30 | Int Nickel Canada | Electrowinning of nickel or copper |
| GB1440072A (en) * | 1972-06-02 | 1976-06-23 | Cjb Developments Ltd | Electrolytic cells time synchronisation particularly for seismic work |
| EP0027322A1 (en) * | 1979-10-10 | 1981-04-22 | Inco Limited | Process of electrowinning metals |
| JPH0741982A (en) * | 1993-07-26 | 1995-02-10 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | Metal electrorefining cathode box |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100525585C (en) * | 2004-08-26 | 2009-08-05 | 日本特殊陶业株式会社 | Manufacturing methods and electroless plating apparatus for manufacturing wiring circuit boards |
| FR2938498B1 (en) * | 2008-11-17 | 2012-02-03 | Gaztransp Et Technigaz | SHIP OR FLOATING SUPPORT EQUIPPED WITH A DEVICE FOR ATTENUATING THE MOVEMENTS OF LIQUID CARENES |
| CN102283421B (en) * | 2011-06-23 | 2013-07-24 | 迪弗斯科技股份有限公司 | Electrostatic induced water unfreezing method and device for food |
-
2012
- 2012-02-08 FI FI20125139A patent/FI123851B/en not_active IP Right Cessation
-
2013
- 2013-02-06 BR BR112014019547A patent/BR112014019547A8/en not_active Application Discontinuation
- 2013-02-06 CN CN201380008350.6A patent/CN104160067B/en not_active Expired - Fee Related
- 2013-02-06 CA CA2860814A patent/CA2860814C/en not_active Expired - Fee Related
- 2013-02-06 EA EA201491193A patent/EA028294B1/en not_active IP Right Cessation
- 2013-02-06 WO PCT/FI2013/050128 patent/WO2013117814A1/en active Application Filing
-
2014
- 2014-08-20 ZA ZA2014/06117A patent/ZA201406117B/en unknown
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB543294A (en) * | 1939-07-12 | 1942-02-18 | Falconbridge Nickel Mines Ltd | Electrolytic production of nickel |
| GB1440072A (en) * | 1972-06-02 | 1976-06-23 | Cjb Developments Ltd | Electrolytic cells time synchronisation particularly for seismic work |
| GB1392705A (en) * | 1973-02-09 | 1975-04-30 | Int Nickel Canada | Electrowinning of nickel or copper |
| EP0027322A1 (en) * | 1979-10-10 | 1981-04-22 | Inco Limited | Process of electrowinning metals |
| JPH0741982A (en) * | 1993-07-26 | 1995-02-10 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | Metal electrorefining cathode box |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BR112014019547A8 (en) | 2017-07-11 |
| CN104160067B (en) | 2017-06-16 |
| EA201491193A1 (en) | 2015-04-30 |
| FI123851B (en) | 2013-11-15 |
| CN104160067A (en) | 2014-11-19 |
| ZA201406117B (en) | 2016-01-27 |
| WO2013117814A1 (en) | 2013-08-15 |
| BR112014019547A2 (en) | 2017-06-20 |
| CA2860814C (en) | 2016-07-05 |
| CA2860814A1 (en) | 2013-08-15 |
| FI20125139A (en) | 2013-08-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EA028294B1 (en) | Method of operating an electrolysis cell and cathode frame | |
| JP3707778B2 (en) | Unit cell for alkaline metal chloride aqueous electrolytic cell | |
| FI65285C (en) | ELEKTROLYTISK UTVINNINGSCELL MED INHOELJD ANOD | |
| USRE30005E (en) | Method for the electrolytic recovery of metal employing improved electrolyte convection | |
| FI64817B (en) | FOERFARANDE FOER ELUTVINNING AV METALLER | |
| US4282082A (en) | Slurry electrowinning apparatus | |
| TWI359523B (en) | Electrochemical cell | |
| US3708415A (en) | Rapid action electrolytic cell | |
| US3928152A (en) | Method for the electrolytic recovery of metal employing improved electrolyte convection | |
| US3689384A (en) | Horizontal mercury cells | |
| EP3626860A1 (en) | Diaphragm and hydrogen production apparatus | |
| FI125637B (en) | Frame and electrolysis system | |
| JP2014105339A (en) | Horizontal transporting type electrolytic plating apparatus | |
| SE462980B (en) | PROCEDURE AND DEVICE FOR CONTINUOUS ELECTRO-PLATING OF METALS AT HIGH VOLUME DENSITY IN VERTICAL CELLS | |
| JP2001515142A (en) | Separation member for separating the bottom of the tank from other parts of the tank | |
| US2744864A (en) | Apparatus for the electrolysis of aqueous alkali sulphate solutions | |
| US1732797A (en) | Electrolytic cell | |
| JP2012193439A (en) | Electrolytic bath facility for electrowinning metal manganese | |
| US918370A (en) | Apparatus for the electrolytic decomposition of alkali-chlorid solutions by means of mercury cathodes. | |
| CN219861619U (en) | Diaphragm device and electro-deposition production line | |
| CN215328395U (en) | Plate-type electrolytic device for preparing ammonium persulfate by electrolytic method | |
| CN103857832A (en) | Internal box for an electrolytic manganese cell, provided with gas discharge openings, and associated cell and method | |
| RU2554235C2 (en) | System of gas transfer pipes, plant and process for metal electrolytic winning | |
| US2099801A (en) | Electrolytic apparatus for prepar | |
| US20240229254A9 (en) | Electrolysis cell, electrolysis device for chlor-alkali electrolysis and use of an electrolysis cell for chlor-alkali electrolysis |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM |
|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): RU |