HU195680B

HU195680B - Electrolytic cell for detecting metals from metalliferous materials, such as minerals and concentrates, as well as cathode for the electrolytic cell and process for producing the cathode

Info

Publication number: HU195680B
Application number: HU84208A
Authority: HU
Inventors: Peter K Everett
Original assignee: Dextec Metallurg
Priority date: 1982-12-10
Filing date: 1983-12-09
Publication date: 1988-06-28
Also published as: IE832719L; DK152990D0; DK368684D0; DD216050A5; IE55413B1; MA19970A1; CS897683A2; ZA838789B; HUT34055A; EP0128160A1; PT77798B; MX155233A; EP0244919A1; DZ588A1; JPH02213492A; MW1484A1; CS266321B2; CA1265095C; DK163006B; FI75874B

Description

A találmány tárgya elektrolitikus cella fém feltárására fémtartalmú anyagokból, mint ásványokból vagy koncentrátumokból, amely anódokat, katódokat valamint elektrolitból és ásványból vagy koneentrátuinból álló zagyot befogadó edényt továbbá a zagyot mozgásban tartó mechanikai elven és/vagy túlnyomásos gáz bevezetésével működő keverőegységet tartalmaz.

Amint az a 4 061 512 ljsz. US szabadalmi leírásból megismerhető, rcz.tartulmú ásványok vagy koncentrátumok réztartalmának feltárására különösen jól használhatók az elektrolitikus cellákban létrehozott berendezések. A 4 148 698 és a 4 381 225 ljsz. US szabadalmi leírások tanúsága szerint az elektrolitikus cella igen hasznos lehet ólomtartalmú ásványok és koncenlrátuinok fémtartálmának feltárására is.

Az. említett szabadalmi leírásokban ismertetett eljárások és berendezések nemcsak elektródok és elektrolit felhasználását ismertetik, hanem megemlítik azt a tényt is, hogy kétfajta szilárd anyaggal kell dolgozni, mégpedig a fémet tartalmazó ásvánnyal vagykonecntrátiinimal valamint a belőle kiváló leniszemcsékkel. A reakció szabályozásának javítására, a hatásfok maximalizálására azt javasolják, hogy az anód cs a katód szorosan egymás mellett párhuzamosan legyen elrendezve. Hogy ezt a szakma mennyire fontosnak tartja, arra bizonyíték a 292 235 ljsz, AU szabadalmi leírás, amely nagy hangsúllyal említi azt az elrendezési módot, amelynél az anód és a katód pontosan párhuzamos inegvezetése biztosítható.

• A hagyományos elektrolitikus cellák esetében tipikus megoldásnak tekinthető a katódoi körbevevő diafragmás felfogó elemek, zsákok, tartályok alkalmazása. Ilyen diafragrnás zsákszerű elemet általában többet is elhelyeznek, Ennek célja az, hogy a zagyot távol tartsák a katódtól, ahol a tiszta fémet kívánják lerakatni. Az ezekkel kialakított elektrolitikus cellák üzemeltetése során több technológiai problémával kell számolni,

i) a diafraginás zsákszerű elemek nyílásait a részecskék el tömik, ha a zagy agitációjának egyenletességének biztosítására az elektrolitikus cellában nagy hidraulikus gardienst hoznak létre;

ii) a diafragrnás zsákszerű elemek szövetanyagból készülnek, cs ezt nehezen lehet nagyobb felületeken párhuzamos síkokban úgy megtartani, hogy meghajlásuk ne következzen be, különösen akkor, ha az elektrolitikus cellában nagy hidraulikus gardienst tartanak fenn, pedig a legtöbb esetben kívánatos, hogy anyaga ne kerüljön érintkezésbe az elektróddal (kálóddal);

iii) miután az ásványt tartalmazó szuszpenziót a diafragrnás zsákszerű elemek között az elektrolitikus cella alsó részén kell megtartani, ez viszonylag nagy energiafelhasználást igényel.

További problémát jelent az is, hogy a fémpor kinyerése nehézkessé válik, ha az az elektródról leesve a cella alján vagy a diafragrnás zsákszerű elemen rakódik le, továbbá az is gondot okoz, hogy az elektródok eltávolítása és/vagy tisztítása nehézségekkel, illetve jelentős költséggel j ál ha a fémrészecskék szorosan összetöriiörödtek raj,ta.

Az előzőekben felsorolt problémák elkerülésére ismert az a megoldás, hogy az elektrolitba olyan adalékanyagot juttatnak, amely a katódon lerakódó fémporban a dendritek növekedési sebességét lecsökkenti. Próbálkozások történtek arra is, hogy más módon válasszák el a fémport. Ettől függetlenül a siker elmaradt, mivel változatlanul fenntartották a katód és anód párhuzamos elren2 dezcsét. Így lehetetlen olyan fémfeltáró berendezést létrehozni, amely bonyolult csővezetékrendszer és áramoltatást technika nélkül létrehozott diafragrnás elektrolitikus cellákat tartalmazna.

A jelen találmány célja a fentiekben vázolt problémákra megoldást találni, mégpedig olyan elektrolitikus cella kialakításával, amely viszonylag kis munkaráfordítással, tehát olcsón létrehozható, hosszú élettartamú és megnövelt működési hatékonyságot biztosít. Ez az elektrolitikus cella kialakítható a rézre a 4 061 552 ljsz., ólomra pedig a 4 148 698, illetve a 4 381 225 ljsz. US szabadalmi leírásokban ismerteit termékeltávoiító egységekkel.

.A 4 061 552 ljsz. US szabadalmi leírás, illetve a 4 148 698, valamint a 4 381 225 ljsz. US szabadalmi leírások tárgyait és a jelen bejelentés szerinti megoldást egyesítve lehetővé válik olyan elektrolitikus cella kialakítása, amely képes rézl, ólmot, ezüstöt, cinket, bizniutot, aranyat, nikkelt és kobaltot tartalmazó ásványból vagy koneentrátuinból elektrolittal létrehozott zagy' feldolgozására cs elektrolitikus eljárás útján az említett fémek közül egy vagy több kivonására az elektrolitból. Ez a rendszer légköri nyomáson, az elektrolit forráspontja alatti hőmérsékleten is üzemeltethető, nincs szükség különleges és költséges reagensekre, adalékanyagokra, vagy a technológiai feltételek különösen pontos beállítására.

Ugyancsak a találmány feladata az eddigieknél egyszerűbb felépítésű elektród, elsősorban katód létrehozása, illetve ennek előállítására szolgáló eljárás kidolgozása.

A találmány alapja az a jelentős kutatási és fejlesztési munka során tett meglepő felismerés, hogy a párhuzamos clektródehcndezéssel szemben a hatékonyság jelentősen javul, ha az anódokat és a katódokat sugárirányban rendezzük el. .Λ sugárirányú elektródelrendezés révén lehetővé válik az elektrolitikus cella olyan kialakítása, ahol a feni a cella központi tartományában gyűlik össze, így hatékonyan és gazdaságosan távolítható cl. Ilyen elrendezés mellett hőre zsugorodó műanyagból álló bevonattal ellátott katód különösen előnyösen használható.

A kitűzött cél elérésére elektrolitikus cellát dolgozniuk ki, amely alkalmas ásványokból vagy koncentráturnokból fém feltárására és amely anódokat, katódokat, továbbá elektrolitból és ásványból vagy koncentrátumbói álló zagyot befogadó edényt, valamint a zagyot mozgásban tartó mechanikai elven és/vagy I úlnyomásos gáz bevezetésével különböző keverőegységet tartalmaz, és a találmány szerint az edényben az anódok sugárirányban függőlegesen vannak elrendezve, míg a hatódok az anódok között szintén függőlegesen vannak sugárirányban elhelyezve. _

Λ találmány szerinti elektrolitikus cella előnyösen kiegészíthető a katódoktól a fémet elválasztó eszközzel, továbbá az elektrolit hőmérsékletét emelő, a zagyot melegítő egységgel, ha a folyamat feltételei megkövetelik, hogy' az elektrolitikus cella a környezetinél nagyobb hőmérsékleten üzemeljen.

A találmány szerinti elektrolitikus cella egy további előnyös kialakításában legalább egy anód felületénél a zagy lamináris áramlásat megszüntető, turbulenciát előidéző elemeket tartalmaz. Ennek előnye a rézt tartalmazó zagyok esetében jelentkezik, ahol kívánatos a zagyot az anód felületének szomszédságában turbulens áramlásban tartani. 11a a zagy ólmot tartalmaz, ugyancsak célszerű, ha a zagy az anód felülete mentén turbulens áramlásban van.

195 680

Ez a tapasztalat szerint hozzájárul ahhoz, hogy az anód felülete által kiváltott polarizáló hatás minimalizálható legyem Erre a célra a műszaki gyakorlat elsősorban a nagy hidraulikus gradiens alkalmazását javasolja. Ezzel szemben a találmány szerinti elektrolitikus cellában a turbulens áramlást egyszerű módon, az anód cs a katód között elhelyezett lapátszcrű elemekkel lehet létrehozni. Ezek az elemek a zagyot, tehát adott esetben az ásvány vagy konccntrátuin szilárd részecsk magával vivő folyadékot állandó jelleggel az anód felületére irányítják. i\ lapátszcrű elemek az elektródoktól függetlenül is elhelyezhetők, míg igen előnyös megoldás az is, ha a turbulens áramlást az. anód és/vagy katód felületén kialakított kiemelkedések hozzák létre vagy segítik elő. Erre a célra egyébként az anód felületén elrendezett kiálló eleinek is alkalmasak. Ha az anód felülete szabálytalan kialakítású, ez az elrendezés megakadályozza az anódfelület mentén a zagy lamináris áramlásának kialakulását és annak keveredése révén mindig lehetővé teszi azt, hogy az anód felülete állandóan a zagy kevéssé feldolgozott részeivel érintkezzék.

A találmány szerinti elektronikus cella egy további előnyös kiviteli alakjában a radiálisán elrendezett függőleges katódokat körbevevően a hatodokat az anolitot alkotó zagytól elválasztó porózus diafragmás zsákszerű elem van elrendezve. Jól ismert, hogy ha a diafragmás zsákszerű elem ráborul a katódra, a kémiai reakció hatása csökken. Ennek megfelelően célszerű a porózus diafragmás zsákszerű elemet olyan függőlegesen elrendezett belső rúdszerű támasztóelemekkel ellátni, amelyek megelőzik a zsákszerű elemek és a katód érintkezését.

Egy még további előnyös kiviteli alak szerint a porózus diafragmás zsákszerű elemek alján olyan nyílást hozunk létre, amely kiváló fémrészecskéket a katódról központi gyűjtőeszközhöz vezeti. A termék eltávolítása céljából célszerű, ha a porózus diafragmás zsákszerű elem nyílással ellátott alja a központi gyűjtőeszköz irányában meghajlik, hiszen ilyenkor a radiális elrendezés réve'n lehetővé válik olyan elrendezés kialakítása, amely a porózus diafragmás zsákszerű elemekből biztosítja a fém eltávolítását. Az előállított fém hatékonyabb összegyűjtését segíti elő, ha a központi gyűjtőeszköz ferde vezető felülettel van kialakítva. Ez a felület biztosítja, hogy a termék egy megadott helyen gyűlik össze, ahonnan például elszállító csővel könnyel eltávolítható.

Mint már említettük, a találmány alapja az a felismerés, hogy nem várt módon az anódokat és a katódokat nem feltétlenül egymással párhuzamosan kell elrendezni. Az anódok radiális elrendezése révén a reakciók hatékonysága növekszik, a legjobb feltárási technikák alkalmazhatók. Kívánság szerint azonban az előbb említett párhuzamos elrendezést közelíteni lehet oly módon, hogy célszerűen elvékonyodó, ékszerű keresztmetszetű anódokat alkalmaznak. Hasonlóan, ha nincs szükség síkszerű anódokra, azok kialakíthatók függőleges rudak halmazaként is.

A katód alakjára vonatkozóan nincs különösebb megkötés és a katódok általában, mint szokásos, függőleges rudak vagy csövek halmazaként van elrendezve. A kiváló fémrészecskék a nagy' áramsűrűséggel táplált katódoknál jönnek létre, és ezért katódpotenciál .jóval nagyobb, mint a hozzátapadó lemezen. A potenciálnak ez a nagyobb értéke elősegíti a sík anódokon az áram eloszlásának egyenletesebbé tételét, mivel az elektrolitban a potenciál értékéhez viszonyítva az áramerősség csökkenése kicsi. Arra kell vigyázni, hogy a fémrészecskék ne tömörödjenek össze dendrites formákká, mivel ez a feltárás hatékonyságát csökkenti. Ezt például a kátéid periodikus vibrálása révén érjük el, de emellett, vagy ettől függetlenül a katód olyan felületi kialakítása is hasznos lehet, amely a növekedést megakadályozza, elősegíti a fémrészecskék kihullását a porózus diafragmás zsákszerű elem aljára.

A javasolt elektrolitikus cella különösen előnyös kiviteli alakja hozható létre, ha a katód elektromos áramot vezető anyagból készült vczetőtcsttcl van kiképezve és a találmány szerint a vezető anyagból készült testnek elektrolitba merülő részéhez szorosan illeszkedő, hőre zsugorodéi műanyagból készült nemvezető anyagú bevonattal van ellátva, ahol a nemvezető anyagú bevonatban a test felszínét szabadon hagyó nyílások vannak kialakítva, ahol a test előnyös hengerszimmetrikus alakú.

A találmány értelmében a kálód előállítására is dolgoztunk ki elájárást,amelynek lényege, hogy a test felületét nemvezető anyagú perforált csőszerű elemként kialakított bőre zsugorodó műanyaggal vonjuk be vagy vészszűk körbe, a hőre zsugorodó műanyagot hő hatásának tesszük ki és ezzel a nemvezető anyagból a perforációkkal kijelölt területeket szabadon hagyó, a vezető anyagú test felületébe/, szorosan illeszkedő bevonatot hozunk létre.

A kálódnak a találmány·' szerint javasolt kialakításában a nemvezető anyagú bevonat bőre zsugorodó műanyagból készül, amelyet általában lyukasztott csőként vagy hálós rétegként viszünk fel a katódiest felületére. Λ -hőmeginunkúlás révén, vagyis megemelt hőmérséklet hatásával ez. a műanyag szorosan rátapaszthaió a test felületére. A benne létrejövő, tehát a katódtest felületén hozzáférhető nyílásokban a feltárt fém részecskéi felhalmozódnak, összetöinörödnck és onnan viszonylag könnyen, pl. rázással elíávollibátok. Λ nyílások méreteit úgy választjuk meg, hogy ne alakuljanak ki olyan-méretű összetömörödöít fémrészecskék, amelyek a feltár t fémnek az edényből való eltávolításához használt eszköz, például zagyszivattyú már nem tud szállítani. A találmány szerinti elektrolitikus cellában alkalmazott katúd más, a fentiektől eltérő módon is létrehozható, de célszerű, ha felületét az ismertetett módon rá szorosan tapadó nemvezető anyagú bevonat borítja, amelyben nyílások vannak.

A keveréshez szükség szerint alkalmazott gázt közvetlenül, egy vagy több gázelosztóval leltet bevezetni. A túlnyomásos gáz tartalmazhat· oxigént, így jól alkalmazható a levegő, amelynek oxigéntartalma az ásvány vagy konceutrátum fémtartalmúnak feltárásában részt vesz.

Előnyös megoldás az is, lia a túlnyomásos gáz vízgőzt, például szárazgőzt tartalmaz, és a gőz a gázban az elektrolittal nagyjából egyensúlyi állapotban van.

A túlnyomásos gázt például porózus gázelosztóval lehet a zagyba bejuttatni. Erre a célra keverőeszköz., például radiális keringető turbina alatt elhelyezett nyitott cső is használható.

A találmány szerinti elektrolitikus cella és katód különböző előnyös kiviteli alakjainak fenti elemzése után érdemes néhány általános konstrukciós jellemzőt felsorolni:

1) Az edények szokásos műgyanta kialakítású egységek lehetnek üvegszál erősítéssel. Előnyösen hengerszerfl'k, vagyis kiír keresztmetszetűek, aminek révén a sarkok nagyobb megterhelése elkerülhető. Az edények felfelé enyhén kúpos alakban is létrehozhatók, ami megkönnyíti raktározásukat és szállításukat.

195 680

2) A porózus diafragmás zsákszerű elem kialakítható hagyományos módon polipropilénből, amelynek szövött és tömör rétegei lehetnek, és így elkerülhető az, összcgyűrődés, illetve összecsavarod ás.

3) Fémből, üvegszálból, műanyagból vagy más alkalmas anyagból olyan támasztóelenickct használunk, amelyek képesek a porózus diafragmás zsákszerű elem alaktartását, megfelelő rugalmasságát, szilárdságát biztosítani. Az elem alja felett nincsenek olyan vízszintes összetevő elemek, amelyek megakadályozzák a kiváló fémszemcsék lerakódását az aljon, a zagy szabad áramlását.

4) Az anódok anyaga lehet grafit és a kis áramsűrűség miatt fogyásuk elhanyagolható mértékű, Az anódok felszíne megnövelhető, vagy hozzájárulhatnak a felszín területének növekedéséhez és meghajlott felülettel is kialakíthatók, aminek révén a részecskék és az elektródok közötti érintkezési lehetőség bővül, de az anyagrészecskék mozgása nem akadályozott.

5) A katódok anyaga általában réz. A rá lerakodó fémrészecskék vagy leesnek a felületről, vagy pedig lerázhatok a katód felületéről és a zsákszerű elem aljában gyűlnek össze. Ezt a folyamatot a katód időszakos megrázásával is erősíteni lehet, mivel ezzel akadályozható tömör, erősen tapadó fémlerakódások kialakulása.

6) A fémek kiválasztásához olyan áramsűrűség használható, amelynek révén a fém nem az elektród felületén kialakuló lemezként, vagy rétegekként válik ki, hanem kristályos formában növekszik, és így könnyen eltávolítható.

7) Abban az esetben, ha az elektródon (katódon) lerakodó fém a felületen nagyobb méretű részecskékké tömörödik össze és így esik le, a felületet meg lehet törni oly módon, hogy az elektród felületére nemvez.ető anyagú rácsot vagy lyukacsos bevonatot viszünk fel. Ezt a hatást a katódnál különösen előnyös módon úgy érjük el, hogy a találmány szerint rúdszerű vagy csó'alakú elektródot rázsugorított műanyagcsővel vagy hálóval borítjuk le, ahol műanyagcsőből perforált kivitelűt használunk.

8) Azoknak az ásványoknak vagy fémeknek esetében, melyek reagensként oxigéntartalmú gázt igényelnek, a zagy és az elektród érintkezése általában szükséges. Ezekben az esetekben az oxigéntartalmú gáz, amely általában, de nem szükségszerűen levegő, a következő feladatokat látja el, mégpedig igen gazdaságosan:

a) finom gázbuborékok egyenletesen és közvetlenül keverednek a zaggyal, így lehetővé teszik a reakció lefolyását a zagy teljes térfogatában, vagyis az elektród felülete mentén a zagy és az oxigén között hatékony kölcsönhatás alakul ki. Az ilyen megoldás révén a levegő oxigéntartalma nagy hatásfokkal hasznosul, általában a gáz fele így felhasználódik;

b) a gáz hatására a zagy egyenletes és a reakcióban hatékonyan résztvevő eleggyé (szuszpenzióvá) alakul át, benne egyenletes turbulens áramlás jön létre, az energetikai hatásfok javul, a turbulencia egyenletességének magas foka miatt a turbulens áramlás általában nem képes a porózus diafragmás zsákszerű elemet deformálni;

c) a porózus diafragmás zsákszerű elein oldala mentén mozgó gázbuborékok szinte átöblítik a felületet és segítik,, hogy anyagának áteresztőképessége fennmaradjon, vagyis azt a zagy nem tudja eltömni;

d) a zagyot tartalmazó térrészben gázbuborékok segítik kiegyenlíteni a zagy cs az elektrolit fajsúlyát, amikor ez utóbbi a zsákszerű elemnek a zagytól elválasztott oldalán van. így a zsákszerű elemen keresztül a nemkívánatos nyomáskülönbségek nem jöhetnek létre.

9) A katód környékén elhelyezett porózus diafragmás zsákszerű elem alatt egy vagy több csövön keresztül a keverést biztosító tengelytől függetlenül , vagy a tengely közepében bevezetett gáz előnyös hatást fejt ki. A csövek készülhetnek porózus anyagból, amelyre porózus anyagú burkolat kerül· A gázbuborékok hatására a zsákszerű elemek között és az anódok környezetében egyenletesen turbulens áramlás alakul ki.

10) Azoknál az ásványoknál és fémeknél, ahol nincs szükség oxigént tartalmazó gáz.alkalmazására, a zagyot nem feltétlenül kell az anóddal érintkezésbe hozni. Ezekben az esetekben a találmány szerinti elektrolitikus cella az ismerteknél nagyobb mélységgel hozható létre, és az ásvány vagy koncentrátuin zagya a zsákszerű elemek szintje alatt jól keverhető, így egyenletes anyageloszlást mutatva kerül érintkezésbe az elektrolittal. Az anolit turbulens áramlása azért szükséges, hogy a megfelelő ütemű anyagelvezetés az anód környezetéből biztosítható legyen. Az egyenletes keverés létrehozására a zagyban vagy elektrolitban nitrogént lehet áramoltatni.

A találmány szerinti elektrolitikus cellát és katóJot a továbbiakban példaképpen bemutatott különböző kiviteli alakok kapcsán, a csatolt rajzra hivatkozással ismertetjük részletesen. A rajzon az

1. ábra a találmány szerinti elektrolitikus cella oldalnézete felülről, a

2. ábra az elektrolitikus cella egy negyedének keresztmetszete, a

3. ábra a találmány szerinti elektrolitikus cella oldalnézett keresztmetszete, a

4. ábra a találmány szerint a javasolt elektrolitikus cellában alkalmazott, bevonattal ellátott katód oldalnézete, az

5. ábra a találmány szerinti elektrolitikus cella kialakítása ékszerű anódokkal, a

6. ábra a találmány szerinti elektrolitikus cellában alkalmazott, turbulenciát javító vagy okozó elemek elrendezése perspektivikus nézetben, míg a

7. ábra a találmány szerinti elektrolitikus cellában alkalmazott, turbulenciát okozó vagy javító' elemek elrendezése, keresztmetszetben.

A találmány szerinti elektrolitikus cella (1. ábra) 1 edénnyel van kialakítva, amelyet tetőrészén 2 fedél zár le. Ezen 3 katódok nyúlnak ki. A 3 katódok az 1 edény hossztengelye menten benyúlnak a belső térbe, ahol radiálisán, sugárirányban vannak elrendezve. A 2 fedél külső felületén a 3 katódok egy-egy kiálló 4 csatlakozóelemmel vannak ellátva, amelyek egymástól elválasztottan körvonal mentén helyezkednek el a 2 fedél felett. A 4 csatlakozóelemekhez a rajzon be nem mutatott és a 3 katódok energiaellátására alkalmas körkörös áramsín vezethető. A 3 katódok között (2. ábra) előnyösen lapszerű 5 anódok vannak elrendezve, amelyek a 2 fedél felületén kiálló 6 tartókban vannak megfogva. A megfogáshoz a szokásos módon csavarok vagy más kötőelemek használhatók. A 6 tartók is sugárirányban helyezkednek el az 1 edény középvonalához. képest és 7 kör alakú síkhoz vannak csatlakoztatva, amely az áram bevezetését biztosítja a 6 tartókon keresztül az 5 anódokba.

Az 5 anódok és a 3 katódok az 1 edényben általában a 2. ábrán látható módon vannak elrendezve. A 3 ka4

195 680 tódok alakjára vonatkozóan nincs különösebb megkötés, általában a hengersz.íminetrikus testeket tekinthetjük különösen előnyöseknek. Mint a 2. ábrán látható, a katódreszt a 8 porózus diafragmás zsákszerű elemekkel körbevett és egymással galvanikusan összekapcsolt rudak sorozata is alkothatja. Λ 8 porózus diafragmás zsákszerű elemek leiadata a zagy útjának meghatározása és a felszabaduló fémrészecskék kívánt irányú továbbjutásának biztosítása. Ha az 5 anódok és a 3 katódok nem pontosan párhuzamosak egymással, a rendszer kémiai hatékonysága nem csökken. Ha azonban a látszólagos párhuzamos elrendezés a kívánatos, akkor az 5. ábra szerint az 5 anódok éksz.eiű keresztmetszettel is létrehozhatók. Λζ 1 edénybe· ilyenkor a 3 katódok közé 9 ckszerű anódok kerülnek, atuelyek felületei lényegében teljes mértékben párhuzamosak lehetnek a 3 katódok által meghatározott felületekkel.

A találmány szerinti elektrolitikus cella (3. ábra) olyan fémfeltáró rendszert tartalmaz, amelyben a sugár irányban elrendezett és S porózus diafragmás zsákszerű elemekkel körbevett 3 katódok környezetében a zsákszerű elemek 10 tartállyal közlekednek, ahol a 10 iariály az 1 cdéuy középponti'tartományában helyezkedik el. A 8 porózus difragmás zsákszerű elemeket célszerűen olyan 1 1 aljjal alakítjuk ki, amely a 10 tartály leié hajlik, es így a gravitációs erők hatására, vagy esetleg a vibrációs mozgások segítségével az. előállított fémrészecskék a 11 aljon át a 10 tartály irányában tudnak mozogni. A rezgések létrehozására például 16 tengellyel ellátott 25 motor alkalmas. Λ 1 o tengely 17 központi csővel kapcsolódó 22 csőbe van bezárva, és 23 tartóelemek biztosítják megfelelő távolságát a lobbi elemtől. A 16 tengely a 23 tarlóelemek közötti léiben 24 excentrikus lappal van ellátva, ezzel a 25 motorral forgatott 16 lengely kívánt mértékben rezgésbe liozható és vele együtt a többi elein is rezgésbe jön. A 10 tartályon belül 12 ferde felület van elrendezve, amely az öszs/egyűlt részecskéket 13 elszállító cső alsó nyílásához irányítja. A kiváló fémrészecskéket ezen a csövön keresztül lehet például kiszivattyúzni, és a kiszivattyúzott zagytól később elkülöníteni. Az elválasztás után, amelynek módszerei önmagukban jól ismertek, az elektrolit visszavezethető az 1 edénybe.

Az 1 edény központi tartományában a 17 központi csőben megvezeteti 15 axiális tengely révén az ábrán nem látható motorral hajtott, például ütköztetőt tartalmazó központi 14 keverőegység van. A 14 keverőegység az ásványt és az elektrolitot elosztja, biztosítja a zagy szótáralimitálását cs szükség esetén az 5 anódokkal való kontaktusát. A 14 keverőegység környezetében lehet gázt bevezetni, ha ez az oxidáció szempontjából szükséges. Általában szükség van az 5 anód felületének környezetében a zagy állandó turbulens áramoltatására. A központi elhelyezésű 14 keverőegység, amikor a zagy felfelé irányuló mozgását biztosítja, jelentős energiafelhasználást igényelne ahhoz, hogy a turbulens áramlás a 8 porózus diafragmás zsákszerű elemek és az 5 anódok között létrejöjjön. A to lyamat megkönnyítésére 18 lapátszerű elemek vannak az 5 anódok felülete mentén elhelyezve (6. és 7. ábra), amelyek az 5 anód felülete felé irányítják az alulról felfelé haladó zagyot, előidézve a turbulens áramlást. A 6. és 7. ábra ugyan egymástól független eltérítő tagoknak mutatja a 18 lapátszerű elemeket, de nyilvánvaló, hogy a kívánt áramlási irányváltoztatást a 8 porózus diafragmás zsákszerű elemeken elrendezett eltérítő lapokkal is cl lehet érni, vagy oly módon, hogy az 5 anódokat szabálytalan felületű, például kiálló elemekkel ellátott lapátokként hozzuk létre. A ieladal mindenkor az 5 anód környezetében esetleg kialakuló lamináris áramlás megszüntetése, hogy ily módon a polarizáció elkerülhető legyen.

A találmány szerinti eleklrolitikus cellában az előállítóit fémrészecskék könnyű leválasztását lehetővé tevő katódok alkalmazása célszerű. A 4. ábra szerinti katód vezető anyagú 19 testet és ezt részben borító, nemvezető anyagú 20 bevonatot tartalmaz, amelyben 21 nyílások vannak. A 20 bevonat a 19 testhez szorosan illeszkedik és ez kizárja, hogy a 21 nyíláson kívüli részeken gyűlhessenek össze a kivált fémrészecskék. A szoros illeszkedést a legkönnyebben úgy érhetjük el, hogy az elektród (katód) rúdszerű vagy csőalakú 19 testét perforált műanyagcsővel vagy hálóval vonjuk be. Ha erre a célra hőre -zsugorodó műanyagot választunk, akkor az megemelt hőmérséklet hatására könnyen rázsugoiítliató a csőre vagy rúdra. Az ilyen megoldás előnye, hogy a fémrészecskék a 20 bevonatban levő 21 nyílásokban csak kisebb darabokba tömörülhetnek össze és ezek a kisebb darabok könnyen eltávolítható!; az elektród felületéről. Az összegyűlt kisebb darabok zagyként egyszerűen elszívhatok. Az'elválasztást időszakos rázással is lehet segíteni.

Az előzőekben a találmány szerinti elektrolitikus cella mechanikai jellemzőit ismertettük. A következőkben a működést, a kémiai hatást példa alapján ismertetjük.

1. példa

Az elemzések szerint 23%· rezet és 23,2% vasat tartalma’ó 40 kg rézkonccntfátumoí adagoltunk az ábrák szerinti kialakítású elektrolitikus cellába, amely 1500 liter clckli iliítal volt feltöltve. Az elektrolit minden literében 35 g réz (teljesen ionizált Cu), 6,4 g réz (I) -ion és 0,5 g vas volt. A keverékbe percenként 135 liter levegőt engedtünk és 700 A-cs áramerősség melleit 1,0 V feszültséget kapcsoltunk az elektródokra. A hatodokat 15 ... 30 percenként egyszer finoman niegrázognítuk és az alkalmazott üvegszál merevítő elemeket ilyenkor megmozgattuk, amikor a rezpor a központi tartály meghajlott alján mozoghatott lefelé. A tartály legalsó pontjáról a keresztezett rézport zagyként függőleges csövön keresztül elválasztó kamrába szivattyúztuk, ahol a rézport az elektrolittól elválasztottuk, majd cc u Iri ingái is szivattyúba juttattuk és ezután az el<ktrolilikus cellába visszaszállítottuk. Az elektrolitikus c-dla anolitjál tartalmazó térrészben 2,2 és 3,0 közötti pH érteket biztosítottunk a vizsgált időszak alatt, amit az elektrolitikus cellán átengedett levegő mennyiségével lehet fokozatosan változtatni. A levegő mennyiségének csökkentese a pH ériekének 2,0 ... 2,5 pH tartományba való csökkentését tette lehetővé. 10 órás feldolgozás után a levegőbe vezx test és az. áramot kikapcsoltuk, a zagyot átszűrtük, és a szűrletet átmostuk, majd szárítottuk. A vegyelemezések szerint a szül létben 0,8% volt a réz mennyisége, a vasé 24%, ami végeredményben annyit jelent, hogy az elcktiolí/is folyamán a réz 97%-os feltárási arány mellett 0,75 kWh,'kg teljesítmény felvétel mellett állítható elő. Miután kalkopirit koneentrátiimot alkalmaztunk, megállapítható volt a kén majdnem teljes redukálása elemi formában, a vas oxidálödása, és így ezek mind a maradékban voltak. A példa azt igazolja, hogy egyszerű módon lehetséges a rezet és ként tartalmazó konecntráttiin átalakítása nagy tisztaságú fémmé és elemi kénné, aminek során a ken .lioxidos levegőszennyezés elkerülhető, légköri nyomáson és a környezetitől alig eltérő hőmérsékleten kis energiafogyasztás mellett a fém előállítható.

Claims

Szabadalmi igénypontok

1. Elektrolitikus cella fém feltárására fémtartalmú g anyagból, mint ásványokból vagy koncentrátumokból, amely anódokat, kátódokat, valamint elektrolitból és az ásványból vagy konccntrátumból álló zagyot befogadó edényt, továbbá a zagyot mozgásban tartó mechanikai elven és/vagy túlnyomásos gázzal működő keverőegységet tartalmaz, azzal jellemezve, hogy az edényben (1) az anódok (5) sugárirányban függőlegesen vannak elrendezve, míg a katódok (3) az anódok (5) között szintén függőlegesen vannak sugárirányban elhelyezve.
2. Λζ 1. igénypont szerinti elektrolitikus cella,az- 15 zal jellemezve, hogy az. edény (1) a zagy hőmérsékletét emclő melegítő egyseget tartalmaz.
3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti elektrolitikus cella, azzal jellemezve, hogy motorral (25) forgatott tengelyen (16) elrendezett, a katódok (3) vibrációját előidéző 20 excentrikus lapot ( 24) tartalmaz.
4. Az 1. -3. igénypontok bármelyike szerinti elektrolitikus cella, azzal jellemezve, hogy legalább egy anód (5) felületénél a zagy áramlását megtörő turbulens elemeket tartalmaz. 25
5. A 4. igénypont szerinti elektrolitikus cella, azzal jellemezve‘. hogy a turbulens elemek az. anódok (5) és a katódok (3) közölt elhelyezett lapátszerű elemekként vannak kialakítva.
6. A 4. igénypont szerinti elektrolitikus cella, az- gg zal jellemezve, hogy a turbulens elemek az. anód (5) felületén kialakított kiemelkedésekként vannak kiképezve.
7. Az I. -6. igénypontok bármelyike szerinti elektrolitikus cella, azzal jellemezve, liogy a radiálisán elrendezett katódokal (3) körbevevoen a hatodokat (3) anolit 35 zagytól elválasztó porózus diafragmás zsákszerű elem (8) van elrendezve.
8. A 7. igénypont szerinti elektrolitikus cella, azzal jellemezve, liogy a porózus diafragmás zsákszerű elem (8) központi gyűjtőeszközhöz vezető aljjal (11) van kiala- 4Q kítva.
9. A 8. igénypont szerinti elektrolitikus cella, azzal jellemezve, liogy a központi gyűjtőeszköz a porózus diafragmás zsákszerű elemből (8) távozó fémet elszállító csőhöz (13) továbbító, ferde felülettel (12) van kialakít- 45 va.
10. Λ 7. igénypont szerinti elektrolitikus cella, azzal jellemezve, bog)' a porózus diafragmás zsákszerű elemben (8) annak mozgását korlátozó és alsó része felett a fém felhalmozódását minimalizáló függőleges oszlopszerű 50 elemek vannak elrendezve.
11. Az 1. 10. igénypontok bármelyike szciinti elektrolitikus cella, azzal jellemezve, hogy legalább egy anód (5) ék alakban van kiképezve.
12. Az l- ll. igénypontok bármelyike szerinti 55 elektrolitikus cella, azzal jellemezve, hogy legalább egy lapszerű unódja (5) van . -_
13. Az 1.-12. igénypontok bármelyike szerinti elektrolitikus cella, azzal jellemezve, hogy legalább egy anód (5) függőleges rúdszerű elemekkel van kialakítva.
14. Az 1.-13. igénypontok bármelyike szerinti elektrolitikus cella, azzal jellemezve, hogy legalább egy katód (3) függőleges rúdszerű elemekkel van kialakítva.
15. Az 1-14. igénypontok bármelyike szerinti elektrolitikus cella, azzal jellemezve, hogy az edényben (1) keverőegységiiez (14) csatlakozóan egy vagy több gázelosztót tartalmaz.
16. Az 1.—15. igénypontok bármelyike szerinti elektrolitikus cella, azzal jellemezve, hogy az edény (1) oxigént tartalmazó túlnyomásos gázt bevezető beönrlésscl van ellátva.
17. Az 1—16. igénypontok bármelyike szerinti elektrolitikus cella, azzal jellemezve, hogy az edényben (1) a keverőegységiiez (14) illesztve túlnyomásos gázt a zagyba vezető gázelosztó van elrendezve.
18. Az 1.—17. igénypontok bármelyike szerinti elektrolitikus cella, azzal jellemezve, hogy a keverőegység (14) radiális turbinával van kialakítva.

lő. Az 1. 18. igénypontok bármelyike szerinti elektrolitikus cella, azzal jellemezre, hogy a katódok(3) vezető anyagból kialakított testtel (
19) és ezt részben lefedő nemvezető anyagú bevonattal (20) vannak kiképezve.
20. A 19. igénypont szerinti elektrolitikus cella, azzal jellemezve, hogy a.nemvezető anyagú bevonat (20) hőre zsugorodó műanyagból készült lyukasztott esővel vagy műanyagba lóval van kialakítva.
21. Katód fémnek fémtartalmú anyagokból, mint ásványokból vagy koncentrátumokból való feltárására szolgáló elektrolitikus cellához, amely elektromos.áramot vezető anyagból készült testtel van kiképezve, azzal jellemezve, hogy a vezető anyagból készült testnek (19) elektrolitba merülő részéhez szorosan illeszkedő, hőre zsugorodó műanyagból készült nemvezető anyagú bevonatta! (20) van ellátva, ahol a nemvezető any^agií bevonatban (20) a test (19) felszínét szabadon hagyó nyílások (21) vannak kialakítva. ,
22. A 21. igénypont s/.crinli kiPóé, azzal jellemezve, hogy a test (19) rúd alakú elemként van kialakítva.
23. A 21. igénypont szerinti kálód,azzal jellemezve, hogy a test (19) csőszerű elemként van kialakítva.
24. kijárás femek fémtartalmú anyagokból, mint ásványokból vagy koncentrátumokból való feltárására szolgáló elektrolitikus cella hatódjanak előállítására, amikoris elektromos áramot vezető anyagból hosszúkás, célszerűen hengerszimnietrikus alakú testet készítünk, azzal jellemezre, hogy a test felületét nemve/ető anyagú, perforált csőszerű elemként kialakított hőre zsugorodó műanyaggal vonjuk be vagy vesszük kórbe, a hőre zsugorodó műanyagot hő hatásának tessz ük ki és ezzel a neinvezelő anyagból a perforációkkal kijelölt területeket szabadon hagyó, a vezető anyagú test felületéhez szorosan illeszkedő bevonatot hozunk létre.