FI58355C - Foerfarande och anordning foer bedoemande av renhetsgraden hos en vattenhaltig zinksulfatloesning anvaend vid elektrolytisk framstaellning av zink - Google Patents

Description

ί i- rRl KUULUTUSjULKAISU r q 7 C Γ (11) UTLÄGGNI NGSSKRIFT 5 8 3 5 5 C Patentti myönnetty 12 01 1901

Patent meddelat ^ ^ (51) Kv.lk.Wo.3 o 25 G 1/16 SUOMI—FINLAND (M) *M««ih»iwmu·—ρ·»·«*«Μβωηβ 751881 (22) HakwnltpWvi—Aiweknlngad·· 25.06.75 (23) Alkupllvl—>Glltl(h«ttdig 25.06.75 (41) Tullut (ulkMal — Blhrtt offtntllg 26.12.75

Patentti- ja rekisterihallitus (44) Nihtivftkilptnon ]« kuuLJvlluhun pvm. —

Patent- och registerstyrelsen ' Amekm utiagd och utUkrtftun publican* 30.09.80 (32)(33)(31) Pyydetty etuolkwii—Begird prlorltM 25.06.7^ 04.07.7^. 01.08.7^ Japani-Japan(JP) 72U58/7U 79189/7U, 8827^/7^ (71) Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd., 1-1 2-chome, Nihonbashi-Muromachi,

Chuo-ku, Tokyo, Japani-Japan(JP) (72) Satoshi Mukae, Yamaguchi-ken, Kiyosi Yokokawa, Yamaguchi-ken, Yoshitaka Shiota, Yamaguchi-ken, Japani-Japan(JP) (7*0 Oy Kolster Ab (5*0 Menetelmä ja laite sinkin elektrolyyttisessä valmistuksessa käytetyn sinkki- sulfaatin yesiliuoksen puhtauden määrittämiseksi - Förfarande och anordning för bedömande av renhetsgraden hos en vattenhaltig zinksulfatlösning använd vid elektrolytisk framställning av zink Tämä keksintö kohdistuu menetelmään sinkkisulfaatin vesiliuoksen puhtauden määrittämiseksi puhdistettuna useiden puhdistusasteiden viimeisessä asteessa sinkkiä hydrometallurgisesti valmistettaessa sekä tässä menetelmässä käytettäväksi sopivaan laitteeseen.

Sinkkiä elektrolyyttisesti valmistettaessa elektrolyyttinä käytetty sinkki-sulfaatin vesiliuos saadaan tavallisesti uuttamalla pasutettua sinkkiä rikkihapolla. Tässä uutosmenetelmässä lisätään hapettavaa ainetta sinkkisulfaattiliuokseen pasutustuotteiden epäpuhtauksien säästämiseksi rautayhdisteiden kanssa epäpuhtauksien poistamista varten. Kuitenkin huolimatta hapettavan aineen lisäämisestä epä-' puhtauksien poistamista varten, sisältää sinkkisulfaattiliuos vielä epäpuhtauksia, kuten kuparia, kadmiumia, nikkeliä, kobolttia, antimonia ja arseenia, jotka vaikuttavat haitallisesti elektrolyysissä, joka suoritetaan myöhemmin sinkin valmistamiseksi elektrolyyttisesti.

2 58355

Seuraavassa esitellään yksityiskohtaisesti sinkkiä elektrolyyttisesti valmistettaessa käytetyn sinkkisulfaattivesiliuoksen puhtauden määrityksessä käytetyn menettelyn teknillinen tausta. Käytännössä esiintyy vaikeuksia» joihin kuuluvat epäedulliset virtahyötysuhteen lasku ja tuotteen laadun heikkeneminen ja jotka vaativat pitkän ajan niiden syiden poistamiseksi, jos elektrolyyttisen sinkkilaitoksen elektrolyysiosaan syötettävä puhdistettu sinkkisulfaatin vesi-liuos ei ole riittävän puhdas ja sisältää epäpuhtauksina olevia metalli-ioneja, jotka saostuvat yhdessä sinkin kanssa ja alentavat vedyn ylijännitettä katodilla. Koska virtahyötysuhde elektrolyysiyksikössä heikkenee tällöin haitallisesti näiden epäpuhtausionien vaikutuksesta, on välttämätöntä käyttää sopivaa tapaa elektrolyyttisen sinkkilaitoksen elektrolyysiyksikköön syötetyn sinkkisulfaatin vesiliuoksen puhtauden määrittämiseksi. Tähän mennessä puhdistettuun sinkki-sulfaatin vesiliuokseen sisältyvät epäpuhtaudet on määritetty analyysin avulla puhdistetun sinkkisulfaatin vesiliuoksen puhtauden toteamiseksi. Tämä puhtauden määritystapa on kuitenkin hankala ja aikaa vaativa eikä tarkkoja tuloksia voida saavuttaa pelkästään yksittäisten analyysiarvojen perusteella, koska ne eivät aina ole tarkkoja ja luotettavia epäpuhtauksien haitallisen vaikutuksen puhtauteen ollessa riippuvainen näiden epäpuhtauksien keskinäisistä vaikutuksista.

Toinen tähän mennessä käytetty puhtauden määritysmenettely käsittää puhdistetun vesipitoisen sulfaattiliuoksen happamuuden säätämisen sopivasti, anodin ja katodin sijoittamisen elektrolyyttiä sisältävään astiaan, sähköjännitteen syöttämisen elektrodien ylitse ja vedyn ylijännitteen mittaamisen suoraan katodilta. Tämä tapa ei ole laajalti käytössä, koska mittauksessa käytetty laite on monimutkainen rakenteeltaan ja kallis,eikä se ole täysin luotettava.

Esiteltävän keksinnön pääkohteena on menetelmä puhdistetun sinkkisulfaatin vesiliuoksen puhtauden määrittämiseksi useiden puhdistusasteiden viimeisessä puhdistusasteessa valmistettaessa sinkkiä elektrolyyttisesti, mikä menetelmä perustuu toteamukseen, että sinkin hydrometallurgisessa valmistuksessa käytetyn elektrolyytin puhtaus on etukäteen määrätyssä suhteessa elektrolyytin elektrolyysissä kehittyneen vetykaasun määrään, mainitun menetelmän käsittäessä näytteen ottamisen puhdistetusta sinkkisulfaatin vesiliuoksesta viimeisestä puhdistus-vaiheesta elektrolyysin suorittamiseksi puhdistetun sinkkisulfaatin liuoksen näytteelle vetykaasun ja happikaasun seoksen muodostamiseksi, kaasuseoksen syöttämisen suljettuun polttokammioon ja vetykaasun sytyttämisen kaasuseoksessa ja poltto-kammion sisäisen paineen eron mittaamisen ennen ja jälkeen vetykaasun palamista polttokammiossa mitaten täten vetykaasun pitoisuuden kaasuseoksessa.

Esiteltävän keksinnön toisena kohteena on laite useiden puhdistusvaiheiden 3 58355 viimeisessä puhdistusvaiheessa puhdistetun sinkkisulfaatin vesiliuoksen puhtauden määrittämiseksi valmistettaessa sinkkiä elektrolyyttisesti , mikä laite käsittää elektrolyysikennon viimeisestä puhdistusvaiheesta saadun puhdistetun sinkki-sulfaatin vesiliuoksen näytteen elektrolyysiä varten, jolloin muodostuu vety-kaasun ja happikaasun seos, elektrolyysikennon peittävän kannen suljetun tilan muodostamiseksi sen ja elektrolyysikennon välille, polttokammion yhdistettynä suljettuun tilaan putken avulla, jossa on nesteen virtausta säätävä kiinni-auki-venttiili niin, että elektrolyysikennossa suoritetussa elektrolyysissä muodostuneen kaasuseoksen sisältämä vetykaasu voidaan sytyttää, asemassa, jossa polttokammio on täysin suljettu, välineet elektrolyysikennossa suoritetun elektrolyysin aikana kehittyneen kaasuseoksen imemiseksi polttokammioon ja täyttämään suljettu tila, sytytyskuumentimen sijoitettuna polttokammioon vedyn sytyttämiseksi kaasuseoksessa ja paineanturin yhdistettynä polttokammioon polttokammion sisäisen paineen mittaamiseksi ennen ja jälkeen vetykaasun palamista mitaten täten vetykaasun pitoisuuden kaasuseoksessa niin, että puhdistetun sinkkisulfaatin vesiliuoksen puhtaus voidaan määrittää täten mitatun vetykaasumäärän perusteella.

Edellä mainitun tapaisessa laitteessa välineet vetykaasun ja happikaasun seoksen imemiseksi polttokammioon käsittävät U-muotoisen yhdysputken yhdistettynä toisesta päästään ylivuototankkiin ja toisesta päästään polttokammion pohjaan nesteen syöttämiseksi ylivuototankista polttokammioon korkeudelle, joka määräytyy ylivuototankin nestetason mukaan, poistoputken yhdistettynä johdon alaosaan venttiilillä varustettuna nesteen poistamiseksi polttokammiosta, tasomittarin sijoitettuna yhdysputkeen nesteen täydellisen poistumisen havaitsemiseksi polttokammiosta, kun neste poistetaan siitä, venttiilin sijoitettuna yhdysputkeen sijoitettuna kohtaan, joka on yhdysputken sen pään vieressä, joka on yhdistetty polttokammioon sallien nesteen virtauksen yhdysputken lävitse ja katkaisten sen ja tuuletusputken yhdistettynä polttokammion kanteen ja käsittäen venttiilin palaneiden kaasujen poistamiseksi polttokammiosta.

Edellä mainitun tapainen laite voi lisäksi käsittää ensimmäisen magneettisen kappaleen sijoitettuna polttokammioon siihen syötetyn kaasuseoksen sekoittamiseksi, toisen magneettisen kappaleen sijoitettuna polttokammion ulkopuolelle vastapäätä ensimmäistä magneettista kappaletta ja moottorin, jonka kiertyvään akseliin toinen magneetti on kiinnitetty.

' Laite voi lisäksi käsittää differentiaalisen painelähettimen signaalin siirtämiseksi piirturiin, joka vastaa paineanturin ilmaisemaa paine-eroa mainitussa polttokammiossa.

Esiteltävän keksinnön edellä mainitut ja muut kohteet, ominaispiirteet ja 11 58355 edut ilmenevät seuraavasta yksityiskohtaisesta kuvauksesta mukaanliitettyihin piirroksiin viitaten.

Kuvio 1 on vuokaavio esittäen toimintajärjestystä sovitettuna sinkkiä elektrolyyttisesti valmistettaessa käytetyn elektrolyytin sisältämän sinkki-sulfaatin vesiliuoksen puhdistuksen automaattiseksi suorittamiseksi.

Kuvio 2 on kaavioesitys tämän keksinnön mukaisesta laitteesta, jolla määritetään sinkkiä elektrolyyttisesti valmistettaessa käytetyn sinkkisulfaatin vesiliuoksen puhtaus.

Kuvio 3 on suurennettu pystyleikkaus edestäpäin kuviossa 2 esitetyn laitteen osasta.

Kuvio k on tasokuva pitkin viivaa XX-XX kuviossa 3.

Kuviossa 2 on esitetty, että osa puhdistettua sinkkisulfaatin vesiliuosta otetaan näytteeksi puhdistetun sinkkisulfaatin vesiliuoksen siirtyessä teollisia elektrolyysikennoja kohti (ei esitetty) ja sen happamuus säädetään vakioksi lisäämällä siihen sopivia määriä rikkihappoa ja vettä tai sinkkisulfaatin vesi-liuosta, joka sisältää vapaata rikkihappoa. Tällainen otoselektrolyytti 91 (puhdistettu sinkkisulfaattiliuos) on sijoitettu pienikokoiseen elektrolyysi-kennoon 92, jota käytetään mittaamaan puhdistetun sinkkisulfaatin vesiliuoksen 91 puhtautta.

Hopeapitoista lyijyä oleva levymäinen anodi 93 (paksuus 10 mm) ja alumiini-levyä oleva katodi 9^ (paksuus U mm) upotetaan pienikokoisessa elektrolyysi-kennossa 92 olevaan elektrolyyttiin 91 otoselektrolyytin 91 (puhdistettua sinkki-sulfaattiliuosta) elektrolysoimiseksi. Tämä pienikokoinen elektrolyysikenno 92 on sijoitettu asti sian 95 ja se on peitetty kansiosalla 96, joka muodostaa suljetun tilan 97 sen ja elektrolyysikennon 92 välille. Vettä 98 on sijoitettu astiaan 95 siten, että elektrolyytin 91 lämpötila elektrolyysikennossa 92 pysyy likimain vakiona ja elektrolyysissä kehittyneet kaasut voidaan eristää ulkoilmasta.

Kannen 96 yläosaan liitetty putki 99 yhdistää suljetun tilan 97 elektrolyysikennon 92 yläpuolella polttokammioon 100 siten, että elektrolyytin 91 elektrolyysissä elektrolyysikennossa 92 muodostunut vetykaasun ja happikaasun seos voidaan johtaa putken 99 kautta polttokammioon 100. Solenoidikäyttöinen kolmitieventtiili 101 on sijoitettu putkeen 99. Tämä venttiili 101 on kiinnitetty tukilevyyn 102 asennettuna polttokammion 100 runkoon, kuten kuvioissa 3 ja U on esitetty. Tässä solenoidikäyttöisessä kolmitieventtiilissä on kolme toimi-asentoa. Ensimmäisessä asennossa se sallii elektrolyysikennossa 92 muodostuneen kaasuseoksen virtaamisen polttokammioon 100 ja toisessa asennossa se katkaisee kaasuseoksen virtauksen polttokammioon 100 ja kolmannessa asennossa voidaan kaasuseos poistaa ulkoilmaan.

5 58355 U-muotoinen yhdysputki 103 on yhdistetty toisesta päästään ylivuototankkiin 10U, jossa on ylivuotoaukko 105 ja toisesta päästään polttokaramion 100 pohjaan. Solenoidiventtiilin 107 käsittävä poistoputki 106 on yhdistetty U-inuotoiseen yhdysputkeen 103. Solenoidiventtiilin 109 käsittävä nesteen syöttöputki 108 päättyy ylivuototankin 10U yläpuolelle syöttäen nestettä ylivuototankkiin 10U, sitten yhdysputken 103 kautta polttokammioon 100 nesteen tasolle, jonka määrää ylivuototankin 10U ylivuototaso L. Täten elektrolyysissä elektrolyysikennossa 92 muodostunut, suljetun tilan 97 kannen 96 alapuolella täyttävä kaasuseos siirtyy polttokammioon 100, kun polttotilan 100 täyttämä neste poistetaan siitä ja nestetaso polttokammiossa 100 laskee pohjatasolle.

Solenoidiventtiili 110 on sijoitettu U-muotoiseen yhdysputkeen 103 sen polttokammioon 100 liittyvän pään kohdalle ja se toimii yhdessä solenoidiventtiilin 107 kanssa poistoputkessa 106 siten, että säädetään nesteen johtamista poltto-kammioon 100 ja sen poistamista siitä. Solenoidiventtiili 107 on sijoitettu alemmalle tasolle kuin solenoidiventtiili 110. Tasoilmaisin 111 on sijoitettu U-muotoiseen yhdysjohtoon 103 tasolle, joka on hieman solenoidiventtiilin 107 yläpuolella mutta solenoidiventtiilin 110 tason alapuolella niin, että se ilmaisee nesteen täydellisen poistumisen polttokammiosta 100. Nesteen syöttöputkeen 108 sijoitettua solenoidiventtiiliä 109 säädetään ajoittimella nesteen virtauksessa ylivuototankkiin 10U johdosta 108. Kaikki ylimääräinen neste, joka syötetään ylivuototankkiin 10U ylivuototason L saavutettua tankissa 10U, poistuu ylivuoto-aukon 105 kautta. Täten ylivuototankissa 10U säilyy vakionestetaso. Solenoidiventtiilin 113 käsittävä kaasunpoistoputki 112 lähtee polttokammion 100 kannesta kaasujen poistamiseksi ulkoilmaan. Tämä solenoidiventtiili 113 on myös asennettu tukilevyyn 102, kuten kuvioissa 3 ja k on esitetty. Solenoidiventtiili 113 avataan haluttaessa poistaa kaasut polttokammiosta 100 ulkoilmaan. Tällä hetkellä solenoidiventtiili 110 on myös auki kun taas solenoidiventtiili 107 on kiinni.

Solenoidiventtiili 113 on suljettu solenoidiventtiilin 110 ollessa tällöin avoimena ajoittimella säädetyn solenoidiventtiilin 109 sulkeutuessa nesteen johtamisen keskeyttämiseksi ylivuototankkiin 10U nesteen syöttöputkesta 108. Solenoidiventtiili 107 avautuu sitten nesteen poistamiseksi polttokammiosta 100 solenoidiventtiilin 110 kautta ja siihen liittyvän U-muotoisen yhdysputken 103 kautta. Tämän jälkeen kaasuseos suljetusta tilasta 97 imeytyy polttokammioon 100 , nesteen poistumisen vaikutuksesta polttokammiosta 100. Solenoidikäyttöinen kolmi- tieventtiili 101 muutetaan asentoon, jossa se sulkee kaasun virtauksen johdon 99 kautta. Solenoidiventtiili 110 suljetaan polttokammion 100 sulkemiseksi täydellisesti .

6 58355

Sytytyslaite tai kuumennin 11U on asennettu polttokammion 100 kannen sisäpinnalle polttokammiossa 100 olevan kaasuseoksen sytyttämiseksi. Tanko-magneetin muodostama sekoitin 115 on sijoitettu polttokammioon 100 pohjan läheisyyteen kaasuseoksen sekoittamiseksi palamisen aikana vetykaasun täydellisen palamisen takaamiseksi. Moottori 116 on sijoitettu polttokammion 100 pohjan alapuolelle. Moottorin akselille on asennettu magneetti vastapäätä magneetti-tankosekoittajaa 115 polttokammiossa 100 sekoittajan 115 pyörittämiseksi. Paine-ilmaisin 117 on kiinnitetty tukikappaleeseen 118 ja yhdistetty polttokammioon 100 johdon 119 avulla, joka ulottuu polttokammion 100 kannen lävitse polttokammiossa 100 vallitsevan paineen ilmaisemiseksi. Polttokammiossa 100 vallitseva paine-ero ennen ja jälkeen vetykaasun palamista mitataan paineilmaisimen 117 avulla kaasu-seoksessa olevan vetykaasupitoisuuden määrittämiseksi ja puhdistetun sinkki-sulfaatin vesiliuoksen puhtaus lasketaan sitten mitatun vetykaasupitoisuuden perusteella. Paine-erolähetin 120 on yhdistetty paineilma!simeen 117» kuten kuviossa 3 on esitetty, mitatun paine-eron lähettämiseksi piirturiin (ei esitetty).

Elektrolyysikennoon 92 asetetaan käytön aikana etukäteen määrätyt 2 elektrolyysiolosuhteet. Esimerkiksi virtatiheys asetetaan arvoon 600 A/m , anodin 93 ja katodin 9^ väliseksi etäisyydeksi 3^ mm, elektrolyytin koostumukseksi 91,70 g/l sinkkiä ja 90 g/1 rikkihappoa ja elektrolyytin lämpötilaksi 35°C. Sähkövirta kytketään sitten elektrodeille elektrolyysin aloittamiseksi, jolloin katodilla 9^ kehittyy vetyä ja anodilla 93 happea. Tilassa 97 etukäteen ollut kaasu tai ilma poistetaan solenoidilla varustetun kolmitieventtiilin 101 kautta, kunnes tila 97 on täysin elektrolyysissä kehittyneen kaasuseoksen täyttämä.

Tämä saavutetaan jatkettaessa elektrolyysiä useita minuutteja.

Edellä mainitun vaiheen jälkeen solenoidiventtiilit 110 ja 113 avataan. Pitäen solenoidiventtiilin 107 suljettuna, avataan solenoidiventtiili 109 nesteen johtamiseksi ylivuototankkiin 10^ nesteen syöttöputken 108 kautta. Ylivuoto-tankkiin 10U johdettu neste virtaa U-muotoisen yhdysputken 103 kautta poltto-kammioon 100 täyttäen sen ylivuototankin 10U ylivuototasolie L. Tällöin poltto-kammiossa 100 ennestään olevat haitalliset kaasut poistuvat poistoputken 112 ja venttiilin 113 kautta. Tarpeettomien kaasujen poistaminen polttokammiosta 100 voidaan suorittaa myös muuttamalla solenoidilla varustettu kolmitieventtiili 101 asentoon, jossa se muodostaa yhteyden polttokammion 100 ja tilan 97 välille ja johtamalla elektrolyysissä muodostunutta kaasuseosta polttokammioon 100. Tässä tapauksessa polttokammiossa ennestään olevat tarpeettomat kaasut ja ilma poistuvat tuuletusputken 112 kautta ja/tai kaasuseosta syötetään venttiilin 101 kautta.

Tämän jälkeen keskeytetään nesteen syöttö ylivuototankkiin 10U nesteen syöttöputken 108 kautta ja venttiili 107 avataan ja venttiili 113 suljetaan niin, 7 58355 että neste poistuu polttokammiosta 100 johdon 103 ja poistoputken 106 kautta. Tuloksena nesteen poistumisesta polttokammiosta 100 painovoiman vaikutuksesta, elektrolyysiä jatkettaessa kehittyneet vetykaasu ja happikaasu imeytyvät poltto-kammioon 100 täyttäen aikaisemmin nesteen täyttämän tilan.

Tasoilmaisin 111 havaitsee nesteen täydellisen poistumisen polttokammiosta 100. Venttiili 110 suljetaan tällöin. Polttokammion sisäinen paine on nyt nega-,· tiivinen nesteen täydellisestä poistumisesta johtuen polttokammiosta 100. Poltto- kammioon 100 jatkuvasti johdettavan kaasuseoksen määrä on edullisesti mahdollisimman suuri mittaustarkkuuden parantamiseksi. Tämän vuoksi solenoidilla varustettua kolmitieventtiiliä 101 pidetään asennossa, jossa se sallii yhteyden tilan 97 ja polttokammion välille ja elektrolyysissä jatkuvasti kehittyvää kaasuseosta johdetaan polttokammioon 100, jolloin sisäinen paine polttokammiossa lähenee asteettaan nollaa (suhteellinen paine) muodostaen lopuksi positiivisen paineen polttokammioon 100.

Erittäin suuri positiivinen sisäinen paine on kuitenkin epäedullinen, koska se aiheuttaa vesisulun 98 vaikutuksen heikkenemistä elektrolyysissä kehittynyttä kaasuseosta varten. Tämän vuoksi on edullista sulkea venttiili 110 saattaen polttokammio 100 täysin suljettuun tilaan kun tasoilmaisin 111 osoittaa nesteen poistuneen täydellisesti polttokammiosta 100. Tällöin paineilmaisin 117 osoittaa eropaineen nollaksi polttokammiossa 100. Täten polttokammioon 100 saapunut kaasuseos sytytetään sitten sytytyskuumentimen 11U avulla kaasuseoksessa olevan vetykaasun määrän mittaamiseksi puhdistetun sinkkisulfaatin vesiliuoksen puhtauden määrittämiseksi.

Elektrolyysissä tavallisesti kehittyvän vetykaasun suhde happikaasuun on noin 1:99· Esiteltävässä keksinnössä sytytetään polttokammion 100 etukäteen määrätyssä tilavuudessa oleva vetykaasu. Tällöin vetykaasun palaessa aiheutuu kaasuseoksen määrän aleneminen ja lasku sisäiseen paineeseen polttokammiossa 100. Jos esimerkiksi oletetaan, että kaasuseoksen määrä on vakio ja kaasuseoksen alkupaine on likimain ulkoilman paineen suuruinen, laskee sisäinen paine poltto-kammiossa 100 tällöin noin arvoon 100 mm H^O.

Täten aiheutuu erittäin suuria sisäisen paineen muutoksia polttokammiossa 100 pienten vetymäärien palaessa. Tämä paineen vaihtelu havaitaan paineilmaisimen 117 avulla.

; Esiteltävän keksinnön menetelmän mukaan on tarkistus esimerkiksi standardi- kaasua käyttäen tarpeeton. Esiteltävän keksinnön mukainen menetelmä on siten edullisempi kuin muut menetelmät, koska mittaus suoritetaan paljon helpommin kuin tavallisesti automaattisessa mittauksessa käytetyn prosessikaasun kromatografoin-nin avulla. Lisäksi vetykaasun palaminen ei aiheuta merkittävää nousua kaasun 8 58355 lämpötilaan, koska vetykaasun sytyttämiseen käytetyn kuumentimen 11U kaloriarvo on erittäin pieni eikä muodosta merkittävästi lämpöä, koska sitä käytetään erittäin lyhyen aikaa ja koska vetykaasun palaessa kehittyvä lämpömäärä on myös erittäin pieni, koska poltettavan vetykaasun määrä on erittäin pieni. Poltto-kammiossa 100 olevien kaasujen lämpötila kasvaa hieman, vetykaasujen palamisen vaikutuksesta kuumenninta 11U käyttäen. Lämpötila laskee likimain ulkoilman lämpötilaan erittäin lyhyen ajan kuluttua kuumentimen 1lU sammuttamisen jälkeen sekoittajan 115 sekoitusvaikutuksen vuoksi, joka auttaa polttokammiossa 100 olevan lämmön jakautumaan sen seinämille. Lisäksi todellinen kaasunpaine poltto-kammiossa 100 voidaan mitata tarkoin, koska se mitataan etukäteen määrätyn ajan jälkeen vetykaasun palamisesta kuumentimen 11U sammuttamisen jälkeen.

Esiteltävän keksinnön mukaan polttokammioon johdetun kaasuseoksen sisältämä vetykaasu palaa kokonaisuudessaan muodostaen vesipisaroita, jotka eivät aiheuta muutoksia sisäiseen paineeseen polttokammiossa 100. Täten sisäinen paine polttokammiossa 100 ennen ja jälkeen vetykaasun palamista voidaan mitata tarkasti ja nopeasti ja elektrolyysissä kehittynyt vetykaasun määrä voidaan määrittää helposti paineen alenemisen perusteella vastaten vetykaasun pitoisuutta. Edellä esitetyllä tavalla määritettyä vetykaasupitoisuutta voidaan sitten käyttää muutos-taulukon tai kaavan avulla elektrolyytin puhtauden määrittämiseen etukäteen lasketun vetykaasun prosenttimäärän perusteella. Täten elektrolyytin puhtaus voidaan määrittää helposti.

Kaasuseoksessa olleen vetykaasun mittauksen jälkeen katodille saostunut sinkki poistetaan vaihtamalla virran suunta elektrolyysissä. Päätekohta havaitaan helposti jännitteen äkillisen nousun perusteella. Täten katodille saostunut sinkki voidaan poistaa helposti ja automaattisesti. Seuraavassa taulukossa on esitetty virtahyötysuhteen ja kaasuseoksen vetykaasupitoisuuden sekä polttokammion sisäisen paineen välinen riippuvuus ennen ja jälkeen vetykaasun polttamista erilaisia vetykaasun pitoisuuksia vastaavasti.

Taulukko

Paineen muutos 218 1+50 598 800

mm H^O

Vetykaasun pitoisuus $ 1 ,1+ 2,9 3,85 5,2

Virtahyötysuhde % 92,5 91>5 90,5 89,0

Edellä mainittu puhtaus lasketaan seuraavasta kaavasta, kun vetykaasun pitoisuus on V (%) p - loo-y

5V

Claims (5)

1. 9 58355
2. 1. Menetelmä sinkkisulfaatin vesiliuoksen puhtauden määrittämiseksi puhdistettuna useiden puhdistusasteiden viimeisessä asteessa sinkkiä hydrometallurgi-sesti valmistettaessa, tunnettu siitä, että se käsittää otoksen ottamisen puhdistetusta sinkkisulfaatin vesiliuoksesta viimeisestä puhdistusvaiheesta elektrolyysin suorittamiseksi puhdistetun sinkkisulfaatin vesiliuoksen näytteelle, jolloin kehittyy vetykaasun ja happikaasun seosta, kaasuseoksen johtamisen suljettuun polttokammioon (100) ja kaasuseoksessa olevan vetykaasun sytyttämisen syty-tyskuumentimen (11U) avulla ja polttokammion (100) sisäisen paineen mittaamisen ennen ja jälkeen vetykaasun polttamista polttokammiossa (100) mitaten täten kaasuseoksessa olevan vetykaasun pitoisuuden.
3. 2. Laite patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän toteuttamiseksi sinkki-sulfaatin vesiliuoksen puhtautta määritettäessä puhdistettuna useiden puhdistus-asteiden viimeisessä puhdistusvaiheessa sinkkiä elektrolyyttisesti valmistettaessa, tunnettu siitä, että se käsittää elektrolyysikennon (92) viimeisestä puhdistusvaiheesta otetun puhdistetun sinkkisulfaatin vesiliuoksen näytteen elektrolysoimiseksi, jolloin kehittyy vetykaasua ja happikaasua sisältävä seos, elektrolyysikennon (92) peittävän kannen (96) suljetun tilan (97) muodostamiseksi sen ja elektrolyysikennon (92) välille, polttokammion (100) yhdistettynä suljettuun tilaan (97) kaasun virtauksen säätöventtiilillä (101) varustetun putken (99) avulla niin, että elektrolyysikennossa (92) kehittyneen kaasuseoksen sisältämä vetykaasu voidaan sytyttää tilassa, jolloin polttokammio (100) on täysin suljettu, välineet elektrolyysikennossa suoritetussa elektrolyysissä muodostuneen ja suljetun tilan täyttävän kaasuseoksen siirtämiseksi polttokammioon (100), sytytyskuumentimen (11H) sijoitettuna polttokammioon (100) vetykaasun sytyttämiseksi ja paineilmaisimen (117) yhdistettynä polttokammioon (100) sisäisten paineiden eron mittaamiseksi polttokammiossa (100) ennen ja jälkeen vetykaasun polttamista, jolloin voidaan mitata vetykaasun pitoisuus kaasuseoksessa.
4. 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen sinkkisulfaatin vesiliuoksen puhtauden määrityslaite, tunnettu siitä, että välineet vetykaasun ja happikaasun muodostaman seoksen siirtämiseksi polttokammioon (100) käsittävät U-muotoisen yhdysputken (103) liitettynä toisesta päästään ylivuototankkiin (1OU) ja toisesta päästään polttokammion (100) pohjaan nesteen syöttämiseksi polttokammioon (100) ylivuototankista (10U) tasolle, jonka määrää mainitun ylivuototankin (10U) yli-virtaustaso, poistoputken (106) yhdistettynä yhdysputken (103) alaosaan ja käsittäen venttiilin (107) nesteen poistamiseksi polttokammiosta (100), tasomittarin (111) sijoitettuna yhdysputkeen (103) nesteen täydellisen poistumisen toteamiseksi 10 58355 polttokammiosta (100) , venttiilin (110) sijoitettuna yhdysputkeen (103) yhdys-putken toisen pään lähellä olevaan kohtaan yhdistettynä polttokammioon (100) sallien nesteen virtauksen ja estäen sen kulun yhdysputken (103) lävitse, poisto-putken (112) yhdistettynä polttokammion (100) kanteen käsittäen venttiilin (113) palaneiden kaasujen tuulettamiseksi ilmakehään polttokammiosta (100)· Patenttivaatimuksen 2 mukainen sinkkisulfaatin vesiliuoksen puhtauden määrityslaite, tunnettu siitä, että se lisäksi käsittää ensimmäisen magneetin (115) sijoitettuna polttokammioon (100) polttokammioon johdetun kaasu-seoksen sekoittamiseksi, toisen magneetin sijoitettuna polttokammion (100) ulkopuolelle vastapäätä ensimmäistä magneettia (115) ja moottorin (116), jonka akselille toinen magneetti on kiinnitetty.
5. 5. Patenttivaatimuksen 2 mukainen sinkkisulfaatin vesiliuoksen puhtauden määrityslaite, tunnettu siitä, että se lisäksi käsittää paine-erolähet-timen (120) signaalin lähettämiseksi piirturille, joka vastaa paine-eroa poltto-kammiossa (100) ilmaistuna paineilmaisimen (11T) avulla. 11 58355