PL172014B1 - Method of electrolytically obtaining minerals from ores and apparatus therefor - Google Patents
Method of electrolytically obtaining minerals from ores and apparatus thereforInfo
- Publication number
- PL172014B1 PL172014B1 PL93302399A PL30239993A PL172014B1 PL 172014 B1 PL172014 B1 PL 172014B1 PL 93302399 A PL93302399 A PL 93302399A PL 30239993 A PL30239993 A PL 30239993A PL 172014 B1 PL172014 B1 PL 172014B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- metal
- chamber
- electrolyte
- fluid
- solvent
- 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
- C25C5/00—Electrolytic production, recovery or refining of metal powders or porous metal masses
- C25C5/02—Electrolytic production, recovery or refining of metal powders or porous metal masses from solutions
-
- 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
- C25C1/12—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of solutions of copper
-
- 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
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)
Abstract
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do elektrolitycznego odzyskiwania metali z rudy.The present invention relates to a method and device for electrowinning metals from ore.
Wynalazek dotyczy elektrolitycznego otrzymywania metali, zwłaszcza miedzi.The invention relates to the electrowinning of metals, especially copper.
Znane są sposoby wydzielania metali z rud zawierających niewielką ilość metalu. Jeden z konwencjonalnych sposobów wydzielania metali resztkowych z przetworzonych rud lub wydzielania metali z rud ubogich znany jest pod nazwą ługowania. Ługowanie polega na przepuszczaniu przez rudę płynu, w którym wydzielany metal rozpuszcza się, następnie zbieraniu roztworu zawierającego sól metalu, a następnie oddzielaniu od niego metalu. W przypadku wydzielania miedzi, typowym roztworem ługującym jest rozcieńczony kwas siarkowy, który reaguje z miedzią tworząc siarczan miedzi.Methods of separating metals from ores containing a small amount of metal are known. One conventional method of extracting residual metals from processed ores or extracting metals from poor ores is known as leaching. Leaching is carried out by passing a liquid through the ore in which the released metal dissolves, then collecting the solution containing the metal salt and then separating the metal therefrom. In the case of copper separation, a typical leach solution is dilute sulfuric acid which reacts with the copper to form copper sulfate.
Okazało się jednak, że ług siarczanowy jest nieprzydatny w przypadku minerałów wielu metali, które w warunkach normalnych są rozpuszczalne w tym ługu. Często rozpuszczenie metali można osiągnąć przez wytworzenie soli chlorkowej - w wyniku chlorowania i ługowania chlorków żelaza i miedzi, bądź też przez ługowanie za pomocą kwasu chlorowodorowego. Sposoby chlorkowe znalazły jednak ograniczone zastosowanie przemysłowe zarówno ze względu na trudności techniczne i wysoki koszt obróbki w korozyjnym środowisku, jak również wskutek trudności w elektrolitycznym otrzymywaniu metali z roztworów chlorkowych.However, it turned out that sulphate lye is unsuitable for multi-metal minerals which are normally soluble in the lye. Often the dissolution of metals can be achieved by the formation of a chloride salt - by chlorination and leaching of iron and copper chlorides, or by leaching with hydrochloric acid. However, the chloride processes have found limited industrial application both due to the technical difficulties and the high cost of processing in a corrosive environment, as well as due to difficulties in the electrowinning of metals from chloride solutions.
Miedź może być wydzielana z odprowadzanego z rudy siarczanu miedzi przez działanie żelazem metalicznych lub stalą, w wyniku którego powstaje siarczan żelaza i wolna miedź.Copper can be separated from the copper sulphate withdrawn from the ore by the action of metallic iron or steel to form iron sulphate and free copper.
172 014172 014
Niestety otrzymywana tym sposobem miedź zawiera znaczne ilości zanieczyszczeń, a ponadto w procesie zużywa się znaczne ilości kwasu, obniżając efektywność ekonomiczną procesu.Unfortunately, the copper obtained in this way contains significant amounts of impurities, and moreover, the process consumes significant amounts of acid, reducing the economic efficiency of the process.
Roztwór siarczanu miedzi może również być przepuszczany przez komorę elektrolityczną, w wyniku czego otrzymuje się zarówno wolną miedź, jak i kwas siarkowy. Jednakże z punktu ekonomicznego konwencjonalne komory elektrolityczne nie nadają się do bezpośredniego otrzymywania metali z ługów o małym stężeniu, wobec czego konieczne jest stosowanie dodatkowego procesu wzbogacania ługu przed jego elektrolizą.The copper sulfate solution can also be passed through an electrolytic cell to obtain both free copper and sulfuric acid. However, from an economic point of view, conventional electrolysis cells are not suitable for the direct production of metals from low concentration liquors, and therefore it is necessary to apply an additional treatment process to the liquor prior to its electrolysis.
Jeden z typowych sposobów dodatkowego wzbogacania roztworu metalu obejmuje dwa etapy. Pierwszy etap ekstrakcji rozpuszczalnikowej polega na tym, że cząsteczki metalu wymywane są z ługu do nie mieszaj ącego się z nim rozpuszczalnika, zaś drugi etap na tym, że cząsteczki metalu wydzielane są z rozpuszczalnika do nie mieszającego się z nim elektrolitu. Ług, rozpuszczalnik i elektrolit krążą w obiegu zamkniętym. Obieg ługu obejmuje ługowanie, w którym metal wypłukiwany jest z rudy do ługu oraz ekstrakcję rozpuszczalnikową, w której otrzymany z ługu metal wymywany jest w przeważającej części do rozpuszczalnika, przeważnie organicznego. Obieg ekstrakcyjny rozpuszczalnika obejmuje ładowanie, w którym ładowany jest rozpuszczalnik z metalem pobranym z ługu oraz odbieranie, w którym metal odbierany jest z rozpuszczalnika do elektrolitu. Elektrolit i ług są zwykle roztworami wodnymi.One of the common methods of additionally enriching the metal solution involves two steps. The first step of the solvent extraction is that the metal particles are washed from the lye into an immiscible solvent, and the second step is that the metal particles are separated from the solvent into the immiscible electrolyte. The lye, solvent and electrolyte circulate in a closed circuit. The lye cycle includes leaching, in which the metal is leached from the ore into the lye, and solvent extraction, in which the metal obtained in the lye is leached for the most part into a solvent, mostly organic. The solvent extraction circuit comprises a charge in which the solvent is charged with the metal taken from the liquor and a discharge in which the metal is removed from the solvent into the electrolyte. The electrolyte and lye are usually aqueous solutions.
Elektrolit krąży w obiegu obejmującym etap odpędzania rozpuszczalnika podczas wydzielania z niego metalu oraz etap elektrolizy, w którym przez elektrolit przepuszczany jest prąd elektryczny w celu usunięcia metalu z elektrolitu.The electrolyte is circulated through a circuit that includes a solvent stripping step during metal separation therefrom, and an electrolysis step in which an electric current is passed through the electrolyte to remove metal from the electrolyte.
W tym procesie potrzebna jest dokładna kontrola sytuacji w każdym z trzech opisanych obiegów. W szczególności bardzo ważna jest dopuszczalna zawartość rozpuszczalnika w elektrolicie, ponieważ konsekwencją przekroczenia limitów może być nieekonomiczność przebiegu procesu elektrolitycznego otrzymywania metalu. Do usuwania zbędnych ilości rozpuszczalnika z elektrolitu potrzebny jest filtr, który zwiększa złożoność i koszt procesu.In this process, careful control of the situation is needed in each of the three circuits described. In particular, the permissible solvent content in the electrolyte is very important, as the consequence of exceeding the limits may be inefficiency in the course of the electrowinning process. A filter is needed to remove unnecessary solvent from the electrolyte, which increases the complexity and cost of the process.
W obiegu recyrkulacji elektrolitu, dla utrzymania poziomu zawartości metalu w elektrolicie zwykle stosuje się obwód bocznikujący dla zawracania elektrolitu na wejście procesu. W etapie odbierania z rozpuszczalnika, po otrzymaniu metalu, potrzebny jest filtr do usunięcia w zasadzie całego rozpuszczalnika z elektrolitu. Może zatem wystąpić również potrzeba usuwania elektrolitu i dopełniania objętości świeżym elektrolitem, jak również może być potrzebne usuwanie płynu ługującego i jego uzupełnianie w celu wyrównania stężenia metali zanieczyszczających, na przykład w przypadku miedzi - obecności żelaza. Te i inne czynniki komplikują proces, powodują wzrost kosztu operacji i kosztu opracowania, jak i budowy instalacji do elektrolitycznego otrzymywania metalu. W zasadzie laminarny przepływ czynników w procesie utrzymuje się w komorach elektrolitycznych zawierających elektrolit, przy utrzymaniu odpowiedniej ilości prądu doprowadzanego do elektrod tych komór elektrolitycznych . Wadą takiej operacji jest to, że osadzony elektrolitycznie metal nie zsuwa się samoczynnie z elektrody, jak również, że względu na wrażliwość obecnie stosowanych komór elektrolitycznych, potrzebne jest utrzymywanie prędkości przepływu elektrolitu w odpowiednio wąskich tolerancjach. Przy wysokich poziomach chlorków na linii zanurzenia może powstać problem korozji.In the electrolyte recirculation circuit, a bypass circuit is typically used to return the electrolyte to the process input to maintain the metal content of the electrolyte. In the solvent removal step, after metal is obtained, a filter is needed to remove substantially all of the solvent from the electrolyte. Thus, there may also be a need to remove the electrolyte and replenish the volume with fresh electrolyte, and the leaching fluid may need to be removed and replenished to equalize the concentration of contaminating metals, for example in the case of copper - the presence of iron. These and other factors complicate the process, increase the cost of the operation and the cost of the development and construction of an electrowinning plant. The substantially laminar flow of factors in the process is maintained in the electrolyte cells containing the electrolyte, while maintaining an appropriate amount of current applied to the electrodes of these electrolyte cells. The disadvantage of such an operation is that the electrolytically deposited metal does not automatically slide off the electrode, and also that due to the sensitivity of the electrolyte cells currently used, it is necessary to keep the electrolyte flow velocity within appropriately narrow tolerances. Corrosion problems can arise at high chloride levels in the dip line.
Ogólnie, proces elektrolitycznego otrzymywania metalu z rud został opracowany jako wykorzystanie procesu elektrorafinacji, w którym metale oczyszczane są do wysokiego stopnia czystości poprzez ich przetwarzanie w procesie stapiania i wydzielania elektrolitycznego. Ponieważ proces elektrorafinacji dotyczy przeróbki surowca o zupełnie innych parametrach niż w przypadku procesu elektrolitycznego otrzymywania metalu, to wymaga on wielu kompromisów przy jego dostosowywaniu do elektrolitycznego otrzymywania metali z rud.In general, the process of electrowinning metal from ores has been developed as the use of an electrorefining process in which metals are refined to a high degree of purity by processing them in a melting and electrowinning process. Since the electrorefining process concerns the processing of the raw material with completely different parameters than in the case of the electrowinning process, it requires many compromises when adapting it to the electrowinning of metals from ores.
Proces elektrolitycznego otrzymywania metali stosowany był bezpośrednio w fazie rudy, zwłaszcza przy produkcji niklu. Technika ta nie dawała efektów w przypadku miedzi, głównie ze względu na osadzanie się na elektrodach czystej siarki. Prowadzi to albo do pasywacji pokrytych w ten sposób elektrod, albo do przedwczesnego łamania się anod w wyniku selektywnego wytrawiania miedzi z obszarów nie pasywowanych.The process of electrowinning metals was used directly in the ore phase, especially in the production of nickel. The technique was not effective for copper, mainly due to the deposition of pure sulfur on the electrodes. This either leads to passivation of the electrodes so coated or premature breakage of the anodes by selectively etching copper from the non-passivated areas.
Celem niniejszego wynalazku jest usunięcie powyższych wad i opracowanie urządzenia do wydzielania minerałów, które byłoby niezawodne i efektywne w zastosowaniu.The object of the present invention is to obviate the above drawbacks and to provide a mineral separation device that is reliable and efficient in use.
172 014172 014
W sposobie według wynalazku otrzymuje się metale w sposób elektrolityczny, przy czym metal z rudy przeprowadza się w roztwór w procesie obejmującym ługowanie i ekstrakcję rozpuszczalnikową.In the process of the invention, metals are obtained by an electrolytic process, whereby the metal from the ore is brought into solution by a process involving leaching and solvent extraction.
Istotą wynalazku jest sposób elektrolitycznego otrzymywania metali z rudy przez przeprowadzenie metalu w roztwór na drodze ługowania i ekstrakcji.The essence of the invention is a method of electrowinning metals from ore by bringing the metal into solution by leaching and extraction.
Korzystnie, w sposobie według wynalazku warstwę przewodzącą usuwa się z obudowy razem z warstwą uzyskanego metalu, po czym układa się nową warstwę przewodzącą. Turbulentny przepływ elektrolitu powoduje, że osadzony metal utrzymywany jest w postaci zawiesiny w elektrolicie.Preferably, in the method according to the invention, the conductive layer is removed from the casing together with the obtained metal layer, after which a new conductive layer is laid. The turbulent flow of the electrolyte keeps the deposited metal suspended in the electrolyte.
Warstwa przewodząca może być wykonana z materiału różnego od osadzanego metalu, a metal na niej osadzany może być regularnie usuwany. Proces ten może się odbywać przez wyjmowanie obudowy i wymianę jej na inną, świeżą. Korzystne jednak jest, jeżeli warstwa przewodząca wykonana jest z tego samego materiału co osadzany metal, przy czym etap doprowadzania osadzonego metalu z warstwy przewodzącej można wyeliminować. Dodatkowo można wykorzystać przepływy w równych fazach w celu poprawy działania środka oddzielającego.The conductive layer may be made of a material different from the metal deposited, and the metal deposited thereon may be regularly removed. This process can be done by removing the casing and replacing it with a fresh one. However, it is advantageous if the conductive layer is made of the same material as the deposited metal, and the step of feeding the deposited metal from the conductive layer can be eliminated. Additionally, even phase flows can be used to improve the performance of the separation means.
Kiedy metal osadzany elektrolitycznie utrzymywany jest w postaci zawiesiny, to przynajmniej część osadzanego elektrolitycznie na elektrodzie metalu odbieranajest za pomocą specjalnego środka odbierającego. Poza tym komora elektrolitu może być otwierana w celu umożliwienia wyjęcia warstwy przewodzącej.When the electrolytically deposited metal is kept in a slurry, at least a portion of the electrolytically deposited metal on the electrode is collected by a special collecting medium. In addition, the electrolyte chamber can be opened to allow removal of the conductive layer.
Korzystne jest, jeżeli przy elektrolitycznym osadzaniu metalu na powierzchni przewodzącej przez doprowadzanie prądu elektrycznego stosowana elektroda pracujejako anoda, a warstwa przewodząca jako katoda, tak że na warstwie przewodzącej w wyniku przepływu prądu elektrycznego osadzany jest elektrolitycznie metal.Preferably, when electrolytically depositing metal on the conductive surface by applying an electric current, the electrode used works as an anode and the conductive layer as a cathode, so that metal is electrolytically deposited on the conductive layer by the flow of electric current.
Przedmiotem wynalazku jest również urządzenie do elektrolitycznego osadzania metalu z rudy, którego komora elektrolityczna jest wyposażona w wydłużoną metalową rurę w postaci walca, z nałożoną od strony wewnętrznej przewodzącą warstwą stanowiącą katodę. Wzdłuż metalowej rury usytuowana jest współosiowo anoda, a na obydwu końcach tej rury są umieszczone zamknięcia dławikowe oraz kołpaki. Ponadto na obydwu końcach rury metalowej są umieszczone przesunięte w bok oraz prostopadłe do osi podłużnej metalowej rury otwory: doprowadzający i odprowadzający oraz zaciski elektryczne: jeden połączony z anodą, a drugi z warstwą przewodzącą, stanowiącą katodę.The invention also relates to a device for electrowinning metal from ore, the electrolytic chamber of which is equipped with an elongated metal tube in the form of a cylinder, with an internally applied conductive layer constituting the cathode. Along the metal pipe is an anode coaxially, and at both ends of the pipe there are gland closures and caps. Moreover, at both ends of the metal pipe, there are supply and discharge openings, shifted to the side and perpendicular to the longitudinal axis of the metal pipe, and electric terminals: one connected to the anode and the other to the conductive layer constituting the cathode.
Korzystnie warstwa przewodząca nałożona na metalową ruręjest wykonana z tego samego metalu co metal otrzymywany elektrolitycznie.Preferably, the conductive layer applied to the metal tube is made of the same metal as the electroplated metal.
Komory elektrolityczne będące urządzeniami do elektrolitycznego otrzymywania metali z rudy są połączone szeregowo poprzez urządzenie oddzielające, które korzystnie jest wyposażone w przegrodę.The electrolytic cells, which are devices for the electrowinning of metals from the ore, are connected in series via a separating device, which is preferably provided with a partition.
Korzystne jest, jeżeli element rozdzielający dostosowany jest do przepuszczania wybranych substancji, na przykład jest przeponą jonoselektywną. W razie potrzeby łącznie z selekcją jonową można stosować kombinację innych sposobów rozdzielania jak: dializa, ultrafiltracja, mikrofiltracja lub tym podobne. Korzystne jest w przypadku elektrolitycznego otrzymywania substancji kationowych, na przykład metali, jeżeli elementem rozdzielającym jest przepona kationoselektywna do oddzielania minerału kationowego od odpowiadającego mu zawartego w roztworze anionu.Preferably, the separation element is adapted to the passage of selected substances, for example it is an ion-selective diaphragm. If desired, in conjunction with ion selection, a combination of other separation methods such as dialysis, ultrafiltration, microfiltration or the like may be used. For the electrowinning of cationic substances, for example metals, it is advantageous if the separating element is a cation-selective diaphragm for separating the cationic mineral from the corresponding anion contained in the solution.
W korzystnym wykonaniu element rozdzielający umożliwia dostęp do przedziału katodowego w celu zbierania osadzonego elektrolitycznie metalu i stanowi rurową przeponę podtrzymywaną na końcach przez zespoły zamykające.In a preferred embodiment, the separation element allows access to the cathode compartment for collecting electrolytically deposited metal and is a tubular diaphragm supported at its ends by the closure assemblies.
Korzystne jest, jeżeli podłużna rura wyposażona jest w ścianki końcowe, a elektroda umieszczona wewnątrz obudowy znajduje się między tymi ściankami końcowymi. Elektroda może mieć kształt dowolny, lecz korzystne jest, jeżeli ma powierzchnię obrobioną, z utworzeniem występów żebrowych w celu wzmożenia uderzenia o tę powierzchnię przewodzącą płynu lub powodowanie występowania pożądanego rodzaju jego przepływu. Korzystne jest również, jeżeli elektroda wykorzystywana jest jako anoda, a warstwa przewodząca jako katoda, tak że materiał mineralny wytwarzany przez elektrolizę cieczy w styku z anodą i katodą osiada na tejPreferably, the longitudinal tube is provided with end walls and an electrode positioned inside the housing is located between these end walls. The electrode may be of any shape, but preferably has a machined surface with the formation of ribbed projections in order to enhance the impact on the fluid conducting surface or cause the desired type of fluid flow to occur. It is also advantageous if the electrode is used as the anode and the conductive layer as the cathode, so that the mineral material produced by electrolysis of the liquid in contact with the anode and the cathode is deposited on this.
172 014 warstwie przewodzącej. Jednak elektroda może być wykorzystywana jako katoda, tak aby materiał osiadał na niej.172 014 conductive layer. However, the electrode can be used as a cathode so that material is deposited on it.
Zgłaszający stwierdzili, że wprowadzenie turbulentnego rodzaju przepływu elektrolitu, z jego uderzaniem w powierzchnię przewodzącą, daje możliwość zwiększenia doprowadzanego do powierzchni przewodzącej prądu powyżej gęstości stosowanej w konwencjonalnych komorach elektrolitycznych. Ponadto, w innym korzystnym wykonaniu, wprowadzenie turbulentnego rodzaju przepływu elektrolitu można wykorzystać do utrzymywania wydzielonego elektrolitycznie materiału w zawiesinie w elektrolicie, w celu jego otrzymania przez filtrację, strącanie, odwirowanie, obróbkę chemiczną, za pomocą hydrocyklonu lub tym podobnych sposobów, bądź też ich dowolnej kombinacji. Obróbka chemiczna może obejmować powtórne selektywne rozpuszczanie zanieczyszczeń, takich jak siarka, niepożądane metale itp.The applicants have found that introducing a turbulent type of electrolyte flow, with its impact on the conductive surface, makes it possible to increase the current input to the conductive surface above the density used in conventional electrolytic cells. Moreover, in another preferred embodiment, the introduction of a turbulent type of electrolyte flow can be used to keep the electrolytically separated material suspended in the electrolyte for obtaining it by filtration, precipitation, centrifugation, chemical treatment, hydrocyclone or the like, or any of the same methods. combination. Chemical treatments can include the redissolution of contaminants such as sulfur, undesirable metals, etc.
Jest oczywiście, że komora elektrolityczna może być dostosowana do elektrolitycznego otrzymywania metali w postaci cząstek zawieszonych przez odpowiednie dobranie warunków roboczych komory elektrolitycznej, włącznie z prędkością przepływu i gęstością prądu katodowego, utrzymywanymi w zadanych granicach, tak aby przynajmniej część materiału, zamiast osadzania na katodzie, była przenoszona przez wannę strumieniem płynu, dzięki czemu może on być zbierany w dowolnym punkcie odbioru, odległym od cylindrycznej części obudowy. Komora elektrolityczna może być zaopatrzona w komorę zbierania rozproszonego metalu, za pomocą której przynajmniej część elektrolitycznie otrzymanego metalu może być odbierana z komory elektrolitycznej w postaci rozpuszczonej, przy minimalnym zakłóceniu procesu elektrolitycznego otrzymywania metalu. Dodatkowo, lub zastępczo, komory zbierania cząstek metalu mogą być szeregowo połączonymi komorami elektrolitycznymi i mogą być integralnie połączone z urządzeniami odgazowującymi. Komory do odbierania cząstek mogą zawierać elementy rozdzielające z wykorzystaniem efektów grawitacyjnych lub odśrodkowych oraz komorę zbiorczą, czyli zasobnik zasypowy. Ten ostatni może być selektywnie łączony z zewnętrzną komorą zbierania za pomocą zewnętrznych elementów zaworowych, a sama komora zbiorcza może być selektywnie odprowadzana z komory elektrolitycznej za pomocą innego elementu zaworowego, tak że materiał w postaci rozdrobnionej może być odprowadzany, wskutek jego zsuwania się, przez dodatkowy element zaworowy do komory zbiorczej, przy zamkniętym zewnętrznym elemencie zaworowym, a następnie na zewnątrz, po zamknięciu dodatkowego elementu zaworowego i otwarcia zewnętrznego elementu zaworowego.It is, of course, possible that the electrowinning cell can be adapted to electrowinning the metals in the form of suspended particles by appropriately selecting the operating conditions of the electrolytic cell, including flow velocity and cathode current density, kept within given limits so that at least a portion of the material, instead of being deposited on the cathode, it was conveyed through the bath by a stream of fluid so that it can be collected at any collection point distant from the cylindrical part of the housing. The electrolysis chamber may be provided with a metal scattering chamber through which at least a portion of the electrowinned metal can be withdrawn from the electrowinning chamber in dissolved form, with minimal disruption to the electrowinning process. Additionally or alternatively, the metal particle collection chambers may be series-connected electrolysis chambers and may be integrally connected to the degassing devices. The particle receiving chambers may include separating means using gravity or centrifugal effects and a collection chamber or hopper. The latter can be selectively connected to the outer collection chamber by means of external valve elements, and the collection chamber itself can be selectively discharged from the electrolysis chamber by another valve element, so that particulate material can be discharged, due to its sliding, by additional the valve member into the collecting chamber with the outer valve member closed and then outward after the auxiliary valve member has been closed and the outer valve member opened.
W innym wykonaniu elementy zbiorcze mogą zawierać komorę zbiorczą, przenoszoną między położeniem zbierania w pobliżu komory elektrolitycznej czy komory rozdzielającej oraz położeniem rozładowania, z dala od komory elektrolitycznej. Korzystne jest zastosowanie kilku komór zbiorczych zainstalowanych na obwodzie obrotowego magazynka, tak że przy jego obrocie komory zbiorcze przemieszczają się między położeniem odbierania i położeniem rozładowania.In another embodiment, the collection means may include a collection chamber, transferred between a collection location near the electrolytic chamber or separation chamber, and a discharge location away from the electrolysis chamber. It is advantageous to have several collecting chambers installed on the periphery of the rotating magazine, so that when it rotates, the collecting chambers move between the receiving position and the discharge position.
Kiedy uderzenie elektrolitu w powierzchnię przewodzącą powoduje usuwanie tylko części osadzonego elektrolitycznie metalu, czyli w zasadzie cały otrzymany metal pozostaje na powierzchni przewodzącej, to powierzchnia przewodząca może być wykonana z materiału różniącego się właściwościami powierzchniowymi od otrzymywanego metalu w takim stopniu, że powstała na materiale przewodzącym warstwa może zostać łatwo od niej oddzielona. Oddzielony metal może mieć postać cienkościennej rury, która sama może służyćjako rura startowa do osadzania następnych warstw tego samego metalu, po jej oddzieleniu od powierzchni przewodzącej. Na przykład, przy elektrolitycznym otrzymywaniu miedzi można wytwarzać większą liczbę miedzianych rur startowych dla następnych komór elektrolitycznych, przy wykorzystaniu stosunkowo niewielu komór elektrolitycznych z rurami ze stali nierdzewnej.When the impact of the electrolyte on the conductive surface only removes a part of the electrolytically deposited metal, i.e. essentially all of the metal obtained remains on the conductive surface, the conductive surface may be made of a material differing in surface properties from the obtained metal to such an extent that a layer is formed on the conductive material. can be easily separated from it. The separated metal may be in the form of a thin-walled tube, which itself may serve as a starting tube for depositing further layers of the same metal after it is separated from the conductive surface. For example, in electrowinning copper, more copper starter tubes for subsequent electrowinning cells can be produced using relatively few electrowinning cells with stainless steel tubes.
Korzystne jest, jeżeli obudowa zaopatrzona jest w wydłużoną część cylindryczną z materiału przewodzącego, tak że warstwa przewodząca jest integralna z nią. Katoda, i w szczególności materiał przewodzący, mogą być dobrane jako takie same jak osadzany metal. Na przykład, przy elektrolitycznym otrzymywaniu miedzi część cylindryczna może mieć postać cienkościennej rury miedzianej, na której można osadzać grubą warstwę miedzi i część cylindryczna może następnie być wymieniana na świeżą rurę miedzianą, z wyeliminowaniem dzięki temu zdejmowania osadzanego materiału z rury.Preferably, the housing is provided with an elongated cylindrical portion of a conductive material such that the conductive layer is integral with it. The cathode, and in particular the conductive material, may be selected to be the same as the metal to be deposited. For example, in electrowinning, the cylindrical portion may be in the form of a thin-walled copper tube on which a thick layer of copper can be deposited and the cylindrical portion may then be replaced with a fresh copper tube, thereby eliminating the stripping of deposited material from the tube.
172 014172 014
Doprowadzenie i odprowadzenie dla płynu może być przesunięte względem obudowy w jej kierunku wzdłużnym. Korzystne jest jednak, jeżeli doprowadzenie płynu znajduje się w sąsiedztwie pierwszego końca obudowy i jest ustawione w zasadzie prostopadle do osi obudowy i/lub stycznie do przestrzeni pierścieniowej utworzonej między obudową i elektrodą, dzięki czemu powstaje spiralny przepływ płynu przez przestrzeń pierścieniową. Tego rodzaju przepływ spiralny poprawia również osadzanie elektrolityczne materiału. Korzystnie jest, jeżeli odpływ płynu umieszczony jest równolegle do doprowadzenia i w pewnej od niego odległości, dzięki czemu podtrzymywany jest spiralny przepływ płynu roboczego.The inlet and outlet for the fluid may be offset relative to the housing in its longitudinal direction. However, it is preferred that the fluid supply is adjacent the first end of the housing and is substantially perpendicular to the axis of the housing and / or tangential to the annular space formed between the housing and the electrode, thereby creating a helical fluid flow through the annular space. Such spiral flow also improves the electrolytic deposition of the material. The fluid outlet is preferably arranged parallel to the inlet and at a distance therefrom, whereby the helical flow of the working fluid is maintained.
Doprowadzenie płynu może być połączone z odprowadzeniem drugiej komory elektrolitycznej, tak że płyn może przepływać szeregowo przez obie wanny, umożliwiając stopniowe wydzialenie metalu z płynu. Bateria ekstrakcyjna może składać się z kilku szeregowo połączonych komór elektrolitycznych, tak że wydzielanie metalu z danej objętości płynu może odbywać się w ciągu dłuższego okresu czasu, dzięki czemu można wydzielić znaczną część ogólnej zawartości pożądanego metalu.The fluid inlet may be coupled to a second electrolytic cell outlet such that the fluid may flow through the two basins in series, allowing metal to gradually separate from the fluid. The extraction battery may consist of several serially connected electrolytic chambers, so that the separation of metal from a given volume of fluid can take place over a longer period of time, whereby a significant part of the overall content of the desired metal can be separated.
Jeżeli proces ekstrakcji daje w wyniku gazowe produkty uboczne, to urządzenie do odgazowania może znajdować się między komorami elektrolitycznymi, tak że gaz w komorze elektrolitycznej górnej może zostać usunięty z cieczy z wykorzystaniem różnic gęstości lub podobną metodą, przed jego przejściem do komory elektrolitycznej dolnej. Zamiast tego, lub dodatkowo, górne końce komór elektrolitycznych mogą być zaopatrzone w otwory odgazowujące, przez które powstający gaz może uchodzić z komory elektrolitycznej przed przejściem płynu do komory elektrolitycznej dolnej. Odgazowanie można poprawić przez zastosowanie komory odgazowującej powyżej wylotu cieczy. Dla osiągnięcia pożądanego poziomu efektywności, komora oddzielająca powinna mieć w przybliżeniu tę samą średnicę co zewnętrzna średnica przestrzeni pierścieniowej i minimalną wysokość - równą połowie tej średnicy.If the extraction process results in gaseous by-products, the degassing device may be positioned between the electrolytic chambers, so that the gas in the upper electrolytic chamber can be removed from the liquid by density differences or the like before it passes into the lower electrolytic chamber. Alternatively, or additionally, the upper ends of the electrolysis cells may be provided with degassing holes through which the resulting gas may escape from the electrolysis chamber before the fluid enters the lower electrolysis chamber. Degassing can be improved by providing a degassing chamber above the liquid outlet. In order to achieve the desired level of efficiency, the separating chamber should have approximately the same diameter as the outer diameter of the annular space and a minimum height of half that diameter.
W jednym z wykonań wynalazku stosuje się przeponę jonoselektywną w celu rozdzielenia strumieni anolitu i katolitu. Odpowiednio do tego, a zwłaszcza do elektrolitycznego otrzymywania metalu z roztworu chlorkowego, można stosować przeponę kationoselektywną. Przy podzieleniu komory elektrolitycznej za pomocą przepony na dwa przedziały, zapewnia się zachodzenie reakcji anodowych i katodowych bez zakłóceń, przy umożliwieniu przenikania przez przeponę tylko wybranych substancji. Zastosowanie przepony umożliwia otwarty dostęp do przedziału katodowego, w celu zbierania odkładającego się metalu. Przepona zapobiega przechodzeniu powstającego na anodzie chloru na katodową stronę komory elektrolitycznej, ale dobrana jest również ze względu na umożliwienie przenikania przez nią kationu sodowego w celu zamknięcia obwodu elektrycznego i podtrzymania stechiometrii. Gazowy chlor odprowadzany jest tylko z przedziału anodowego.In one embodiment of the invention, an ion-selective diaphragm is used to separate the anolyte and catholyte streams. Accordingly, a cation-selective diaphragm may be used for the electrowinning of metal from a chloride solution. By dividing the electrolytic cell into two compartments by means of the diaphragm, the anode and cathode reactions are ensured without disturbance, while allowing only selected substances to pass through the diaphragm. The use of a diaphragm allows open access to the cathode compartment to collect metal deposits. The diaphragm prevents the flow of chlorine formed on the anode to the cathodic side of the electrolytic cell, but is also selected to allow the sodium cation to pass through it in order to close the electrical circuit and maintain stoichiometry. Chlorine gas is discharged only from the anode compartment.
Zużyty katolit może być zawracany z przedziału katodowego do anodowego jako anolit, w celu podtrzymania równowagi chlorkowej i być wykorzystywany bezpośrednio w procesie ługowania lub do regeneracji ługu. Regenerację ługu można osiągnąć przez ponowne utlenienie chlorków: miedziawego i/lub żelazawego do chlorków, odpowiednio: miedziowego i żelazowego, jak również spowodowanie powstania kwasu chlorowodorowego.The spent catholyte can be recycled from the cathode to the anode compartment as an anolyte to maintain chloride equilibrium and be used directly in the leaching process or for lye regeneration. The lye regeneration can be achieved by re-oxidizing the cuprous and / or ferrous chlorides to the cupric and iron chloride respectively, as well as causing the formation of hydrochloric acid.
W innym wykonaniu niniejszego wynalazku komora elektrolityczna może być wyposażona korzystnie w elektrodę izolowaną od powierzchni przewodzącej i wchodzącą do wnętrza obudowy oraz element przegradzający umieszczony między elektrodą i powierzchnią przewodzącą.In another embodiment of the present invention, the electrolytic chamber may advantageously be provided with an electrode insulated from the conducting surface and extending into the interior of the housing, and a barrier element disposed between the electrode and the conducting surface.
Element przegradzający może mieć postać, na przykład, kryzy, lecz korzystnym środkiem przegrodowym jest przepona. W innym korzystnym wykonaniu przepona jest błoną jonoprzepuszczalną, a strumień płynu przepływającego przez komorę elektrolityczną, przynajmniej w części, uderza w powierzchnię przewodzącą. Można stosować również inne rodzaje pracy z wykorzystaniem przepony lub ich kombinacje jak: dializa, ultrafiltracja, elektrodializa.The partition means may be, for example, flanges, but the preferred partition means is a diaphragm. In another preferred embodiment, the diaphragm is an ionopermeable membrane and the stream of fluid flowing through the electrolytic chamber hits the conducting surface at least in part. Other types of diaphragm work or combinations thereof, such as dialysis, ultrafiltration, electrodialysis, can also be used.
Korzystne jest, jeżeli komora elektrolityczna dostosowana jest do pracy z jedną lub wieloma przeponami w roztworach wodnych. Tego rodzaju przepony mogą mieć postać przepon rurowych, podtrzymywanych na końcach za pomocą kołpaków końcowych komory elektrolitycznej.Preferably, the electrolytic chamber is adapted to work with one or more diaphragms in aqueous solutions. Such diaphragms may take the form of tubular diaphragms supported at their ends by the end caps of the electrolytic chamber.
Korzystne jest, jeżeli przepona odsunięta jest od anody na odległość rzędu 2 lub 3 mm. Dla zapewnienia poprawnej pracy przepony możliwe jest stosowanie różnych rodzajów przepływu, włącznie z zastosowaniem różnych faz oraz warunków separacji przepony.Preferably, the diaphragm is spaced from the anode by a distance of the order of 2 or 3 mm. Various types of flow may be used to ensure proper operation of the diaphragm, including the use of different phases and conditions for diaphragm separation.
172 014172 014
W innym wykonaniu niniejszego wynalazku, elektrolity chlorkowe mogą być dostosowane do komory elektrolitycznej, służącej do ekstrakcji metali w procesie elektrolitycznego otrzymywania metali szlachetnych z ich kompleksów cyjankowych, w zasadowych roztworach wodnych.In another embodiment of the present invention, the chloride electrolytes may be adapted to an electrolytic cell for metal extraction in the electrowinning process of precious metals from their cyanide complexes in basic aqueous solutions.
W innym wykonaniu niniejszego wynalazku, komora elektrolityczna do ekstrakcji metali według wynalazku rozwiązuje problem odkładania siarki na elektrodzie, dzięki czemu komora elektrolityczna może być dostosowama do bezpośredniego otrzymywania metalu z fazy rudy. Poza tym komora elektrolityczna może być dostosowana do wytwarzania siarki krystalicznej lub innych pożądanych jej odmian alotropowych i/lub w obwodzie może krążyć pewna ilość materiału ściernego, poprawiającego warunki przepływu przez komorę elektrolityczną. Minerał może być odprowadzany z układu albo w postaci pyłu, albo w postaci płatków, a siarka może być usuwana przy filtracji lub w innym etapie rozdzielania. Materiał ścierny może być zatrzymywany i zawracany do obiegu.In another embodiment of the present invention, the electrolysis cell for extracting metals according to the invention solves the problem of sulfur deposition on the electrode, whereby the electrolysis cell can be adapted to directly obtain metal from the ore phase. In addition, the electrolyte chamber may be adapted to produce crystalline sulfur or other desired allotropes thereof, and / or a certain amount of abrasive may circulate in the circuit to improve the flow conditions through the electrolysis chamber. The mineral may be discharged from the system either as a dust or as flakes, and the sulfur may be removed by filtration or other separation step. The abrasive can be retained and recycled.
Sposób może dodatkowo obejmować uzupełnienie procesu elektrolitycznego otrzymywania metalu procesem ługowania, przy czym płyn zawiera odpowiednio rozdrobnioną rudę otrzymywania metalu, tak że proces rozpuszczania metalu może zachodzić równocześnie z procesem elektrolitycznego otrzymywania metalu, nie wymagając dwóch oddzielnych etapów: ługowania i elektrolitycznego otrzymywania metalu. Na przykład, przy elektrolitycznym otrzymywaniu miedzi z jej rud, drobno rozdrobnioną rudę można wprowadzać do rozcieńczonego roztworu kwasu siarkowego przechodzącego przez komorę elektrolityczną lub przez zespół komór elektrolitycznych. Miedź rozpuszcza się w kwasie i może być następnie wydzielona elektrolitycznie z roztworu przez strącanie w postaci wolnego metalu, przy czym, korzystnie, kwas siarkowy poddawany jest regeneracji. Nie rozpuszczona pozostałość rudy może być oddzielana od cieczy w etapie oddzielania, obejmującym na przykład: strącanie, filtrację, wirowanie itp. Następny proces zatężania zwykle obejmuje dwa etapy ekstrakcji rozpuszczalnikowej, jak to opisano powyżej - pierwsza ekstrakcja rozpuszczalnikowa, w której kationy metalu przeprowadzane są do rozpuszczalnika ciekłego, w zasadzie niemieszalnego z ługiem oraz druga ekstrakcja rozpuszczalnikowa, w której kationy metalu przenoszone są z rozpuszczalnika do elektrolitu, w zasadzie niemieszalnego z rozpuszczalnikiem. Korzystnejest, jeśli ług i elektrolit są roztworami wodnymi, a rozpuszczalnik cieczą niewodną. Korzystne jest zastosowanie, do wydzielenia metalu z roztworu, etapu elektrolitycznego otrzymywania metalu.The method may further include supplementing the electrowinning process with a leaching process, the fluid containing a suitably comminuted metal preparation ore such that the metal dissolving process can occur simultaneously with the electrowinning process without requiring two separate steps: leaching and electrowinning. For example, in the electrowinning of copper from its ores, the finely divided ore can be introduced into a dilute solution of sulfuric acid passing through an electrolytic cell or through an assembly of electrolytic cells. The copper dissolves in acid and can then be electrolytically separated from the solution by precipitation as free metal, the sulfuric acid preferably being regenerated. The undissolved ore residue may be separated from the liquid in a separation step, including, for example: precipitation, filtration, centrifugation, etc. The subsequent concentration process usually involves two solvent extraction steps as described above - first solvent extraction in which the metal cations are converted to a liquid solvent substantially immiscible with the alkali; and a second solvent extraction in which the metal cations are transferred from the solvent to the electrolyte substantially immiscible with the solvent. It is preferred that the lye and electrolyte are aqueous solutions and the solvent a non-aqueous liquid. The use of an electrowinning step for separating metal from solution is preferred.
Wynalazek jest wyjaśniony przykładowo na rysunku, na którym: fig. 1 - przedstawia schemat procesu elektrolitycznego otrzymywania metalu z wykorzystaniem ekstrakcji rozpuszczalnikowej, fig. 2 - komorę elektrolityczną w przekroju podłużnym, fig. 3 - komorę elektrolityczną w przekroju poprzecznym, fig. 4 - odmianę komory elektrolitycznej w przekroju podłużnym, fig. 5 - zespół zamykający w przekroju podłużnym, fig. 6 - schemat zespołu komory elektrolitycznej według wynalazku, a fig. 7 - schemat procesu elektrolitycznego otrzymywania metalu.The invention is explained, for example, in the drawing, in which: Fig. 1 - shows a diagram of the electrowinning process using solvent extraction, Fig. 2 - electrolytic chamber in longitudinal section, Fig. 3 - electrolytic chamber in cross-section, Fig. 4 - a variant longitudinal section of the electrolytic chamber, Fig. 5 - longitudinal section of the closing unit, Fig. 6 - diagram of the electrolytic chamber assembly according to the invention, and Fig. 7 - diagram of the electrowinning process.
Na figurze 1 przedstawiono proces otrzymywania 35 metalu z rudy 18, obejmującej trzy obiegi recyrkulacyjne: obieg ługowania 36, obieg ekstrakcji rozpuszczalnikowej 37 i obieg elektrolizy 38. Ekstrahowany z rudy 18 metal w postaci soli w obiegu elektrolizy 38 poddawany jest elektrolizie w komorze elektrolitycznej 10.Figure 1 shows a process for obtaining metal from ore 18, including three recirculation circuits: leaching circuit 36, solvent extraction circuit 37 and electrolysis circuit 38. The metal extracted from ore 18 as a salt in electrolysis circuit 38 is electrolysed in an electrolysis cell 10.
W obiegu ługowania 36 ług przepływa przez rudę 18, gdzie zostaje nasycony metalem. Na przykład przy otrzymywaniu miedzi, nasycony ług zawiera około 3 g/l miedzi oraz około 5 g/l kwasu siarkowego. Następnie, w obiegu ekstrakcji rozpuszczalnikowej 37 metal przenoszony jest z ługu do rozpuszczalnika. Ług wychodzący ze stopnia przenoszenia 58 ma zwykle zmniejszoną zawartość metalu, w przypadku miedzi wynoszącą około 0,3 g/l. Dla zapewnienia w przybliżeniu stałego stężenia ługu, stosuje się uzupełnienie ługu 59 zapewniające utrzymywanie stężenia kwasu siarkowego na poziomie rzędu 15 g/l.In the leaching circuit 36, the liquor flows through the ore 18 where it becomes saturated with metal. For example, in the preparation of copper, a saturated liquor contains about 3 g / l copper and about 5 g / l sulfuric acid. Then, in the solvent extraction circuit 37, the metal is transferred from the liquor to the solvent. The liquor emerging from transfer stage 58 typically has a reduced metal content, in the case of copper of about 0.3 g / l. To ensure an approximately constant lye concentration, lye supplement 59 is used to maintain the sulfuric acid concentration at the order of 15 g / l.
Obieg ekstrakcji rozpuszczalnikowej 37 obejmuje dwa stopnie: stopień przenoszenia 58 oraz stopień odprowadzania 57. W stopniu przenoszenia 58 rozpuszczalnik styka się z ługiem, a metal przenoszony jest z ługu do rozpuszczalnika krążącego w obiegu ekstrakcji rozpuszczalnikowej 37. W stopniu odprowadzania 57 rozpuszczalnik styka się z elektrolitem, który krąży w obiegu elektrolizy 38. Metal jest przenoszony z rozpuszczalnika do elektrolitu przy stosunkowo dużym poziomie stężenia, na przykład 50 g miedzi na litr, będącym wynikiem stopniaThe solvent extraction circuit 37 comprises two stages: a transfer stage 58 and a withdrawal stage 57. In the transfer stage 58, the solvent contacts the liquor and the metal is transferred from the liquor to the solvent circulating in the solvent extraction circuit 37. In the withdrawal stage 57, the solvent contacts the electrolyte that circulates in the electrolysis circuit 38. The metal is transferred from the solvent to the electrolyte at a relatively high concentration level, for example 50 g of copper per liter, as a result of the degree
172 014 odprowadzania 57 i przypływa przez filtr 56 do usuwania rozpuszczalnika oraz innych niepożądanych materiałów. Elektrolit przechodzi następnie przez komorę elektrolityczną 10, w której przynajmniej część metalu jest usuwana wraz z zużytym elektrolitem o stężeniu miedzi rzędu 35 g/l i 129 g/l kwasu siarkowego.Discharge 57 and enters through filter 56 to remove solvent and other undesirable materials. The electrolyte then passes through the electrolytic chamber 10 in which at least some of the metal is removed with the spent electrolyte having a copper concentration of 35 g / l and 129 g / l sulfuric acid.
W przypadku zastosowania siarczanu miedzi, w komorze elektrolitycznej 10 następuje jego dysocjacja elektrolityczna w wodzie, przy czym w reakcji elektrolitycznej bierze udział jedna cząsteczką wody: 2+ 2 oWhen copper sulphate is used, its electrolytic dissociation in water takes place in the electrolytic chamber 10, with one water molecule participating in the electrolytic reaction: 2 + 2 o
Cu + SO4 + H2O —> H2SO4 + Cu wydzielając połowę cząsteczki tlenu na anodzie i cząsteczkę metalicznej miedzi na katodzie. Na katodzie następuje również dysocjacja elektrolityczna wody:Cu + SO4 + H2O -> H2SO4 + Cu giving off half of the oxygen molecule at the anode and a metallic copper molecule at the cathode. Electrolytic dissociation of water also occurs at the cathode:
H2O -> OH’ + H+H2O -> OH '+ H +
Można również stosować typowy układ z chlorkiem miedzi, z osadzaniem miedzi na katodzie i uwalnianiem pośrednim chloru gazowego na anodzie. W celu zapewnienia odpowiedniej stechiometrii procesu stosuje się odpowiednio chlorek miedziawy i miedziowy.A conventional copper chloride system can also be used, with the deposition of copper at the cathode and the indirect release of chlorine gas at the anode. In order to ensure the appropriate stoichiometry of the process, cuprous and cupric chloride are used, respectively.
Często, praktycznie w procesie elektrolizy stosuje się bocznik 39 w połączeniu z obiegiem elektrolitycznym 38, dzięki czemu część zużytego rozpuszczalnika zawracana jest z komory elektrolitycznej 10 do obiegu elektrolitycznego 38 między filtrem 56 a komorą 10.Often, a bypass 39 is practically used in an electrolysis process in conjunction with the electrolyte circuit 38 whereby some of the used solvent is returned from the electrolyte cell 10 to the electrolyte circuit 38 between filter 56 and cell 10.
Okazało się jednak, że proces otrzymywania 35 metalu można uprościć, na przykład eliminując filtr 56 lub bocznik 39.However, it has turned out that the metal preparation process 35 can be simplified, for example by eliminating the filter 56 or the shunt 39.
Komora elektrolityczna 10, przedstawiona na fig. 2 i 3, złożona jest z metalowej rury 11, na końcach której szczelnie osadzone są kołpaki: górny 13 i dolny 14, uszczelnione pierścieniami uszczelniającymi 15. Metalowa rura 11 ściągnięta jest śrubami 16, które zaczepione są o kołnierze 17, ukształtowane na kołpakach: górnym 13 i dolnym 14.The electrolytic chamber 10, shown in Figs. 2 and 3, consists of a metal pipe 11, at the ends of which are sealed caps: the upper 13 and the lower 14, sealed with sealing rings 15. The metal pipe 11 is tightened with screws 16, which are engaged by flanges 17, formed on caps: upper 13 and lower 14.
W kołpakach 13 i 14 ukształtowane są centralnie uszczelniające zamknięcia dławikowe 20, przez które przechodzi cylindryczna elektroda stanowiąca anodę 21. W górnym kołpaku 13 ukształtowany jest odpływ 22 soli metalu, a w dolnym kołpaku 14 ukształtowany jest dopływ 23 soli metalu. Odpływ 22 i dopływ 23 ustawione są osiami prostopadle do osi obudowy 11 i stycznie do przestrzeni pierścieniowej 24, ukształtowanej między rurą 11 i anodą 21. Płynący ku górze roztwór soli metalu, dzięki usytuowaniu dopływu 23 w dolnym kołpaku 14, będzie miał tendencję do zabierania ku górze gazu wydzielającego się na anodzie 21, w stronę otworu odgazowującego 32, ukształtowanego w górnym kołpaku 13, przy czym strumień gazu, działając jak pompa pęcherzykowa, wzmaga przepływ roztworu i eliminuje konieczność stosowania zewnętrznego pompowania. Oczywiście, możliwe jest aby roztwór płynął ku dołowi, czyli wprowadza się go przez otwór odprowadzający 22.In the hoods 13 and 14, centrally sealing glands 20 are formed, through which the cylindrical anode electrode 21 passes. A metal salt outlet 22 is formed in the upper hood 13, and a metal salt inlet 23 is formed in the lower hood 14. The outflow 22 and the inlet 23 are oriented with the axes perpendicular to the axis of the housing 11 and tangential to the annular space 24 formed between the pipe 11 and the anode 21. The upwardly flowing metal salt solution, due to the location of the inlet 23 in the lower cap 14, will tend to be drawn towards it. upstream of the gas evolving at the anode 21, towards the degassing port 32 formed in the top cap 13, the gas flow, acting as a bubble pump, enhancing the flow of solution and eliminating the need for external pumping. Of course, it is possible for the solution to flow downwards, i.e. through the drain 22.
Każdy z kołpaków 13 i 14 złożony jest z połączonych ze sobą: zespołu łączników plastykowych wykonanych z PCW, łącznie ze złączką kołnierzową 25, króćcem rurowym 26, kołnierzowym rurowym 27, łącznikiem ciśnieniowym 30 i dopływem 23 oraz odpływem 22. Otwór odgazowujący 32 może być zaopatrzony w zawór, na przykład pływakowy, który otwiera się kiedy gaz zbiera się w górnym kołpaku 13 i zamyka się po jego ulotnieniu.The hoods 13 and 14 each consist of a set of PVC plastic couplings connected to each other, including a 25 flange fitting, a 26 pipe stub, a 27 pipe flange, a pressure fitting 30 and an inlet 23 and an outlet 22. A degassing opening 32 may be provided with into a valve, for example a float valve, which opens when gas collects in the top cap 13 and closes when it has vented.
W przypadku otrzymywania miedzi elektrolitycznej z roztworu siarczanu miedzi, przelotowa rura 11 pokrywa się warstwą przewodzącą 12 wykonaną również z miedzi, zaś elektrodę, stanowiącą anodę 21, można wykonać z tytanu, a jej powierzchnię pokryć tlenkami metali szlachetnych lub innych, które są nierozpuszczalne w kwasie i nie ulegają pasywacji, na przykład stopów ołów/antymon. Metalowa rura 11 może również być pokryta warstwą z metalu obojętnego, na przykład stali nierdzewnej, z której łatwo można zdejmować odkładający się na niej metal.In the case of obtaining electrolytic copper from a copper sulphate solution, the through tube 11 is covered with a conductive layer 12 also made of copper, and the electrode, constituting the anode 21, can be made of titanium and its surface can be covered with oxides of noble or other metals that are insoluble in acid and are not passivated, for example lead / antimony alloys. The metal tube 11 can also be covered with a layer of an inert metal, for example stainless steel, from which metal deposits can be easily removed.
Do komory elektrolitycznej 10 przyłączone jest źródło zasilające prądu stałego, którego zacisk dodatni dołączony jest do anody 21, a jego zacisk ujemny jest połączony z warstwą przewodzącą 12 nałożoną na rurę 11. Korzystnym jest aby stosowano zaciski sprężyste w celu ułatwienia montażu i demontażu oraz częściowego usuwania i wymiany metalowej rury 11. Po podłączeniu prądu, między anodą 21 a warstwą przewodzącą 12 zachodzi reakcja powodując odkładanie metalu na rurze 11, a tlen uwalniany z roztworu odprowadzany jest do atmosfery przez otwór odgazowujący 32. Można również komorę elektrolityczną 10 zestawić w szeregowe zespoły, a ciecz elektrolityczna może być przepompowywana przez połączone szeregowo komory elektrolityczne, dzięki czemu zawartość metalu w cieczy po przejściu z jednej komory do drugiej stopniowo się zmniejsza.Connected to the electrolytic chamber 10 is a DC power source, the positive terminal of which is connected to the anode 21, and its negative terminal is connected to the conductive layer 12 applied to the pipe 11. It is preferable to use elastic terminals to facilitate assembly and disassembly and partial removal. and replacing the metal pipe 11. After energizing, a reaction takes place between the anode 21 and the conductive layer 12, causing the deposition of metal on the pipe 11, and the oxygen released from the solution is discharged into the atmosphere through the degassing port 32. The electrolytic chamber 10 can also be arranged in series, and the electrolytic fluid can be pumped through the series-connected electrolytic cells whereby the metal content in the fluid gradually decreases after passing from one chamber to the other.
Na figurze 4 przedstawiona jest komora elektrolityczna 40, w której, w odróżnieniu od komory elektrolitycznej przedstawionej na fig. 2, w kołpaku górnym 41 pozostawiono, między otworem odprowadzenia 43 i otworem odgazowującym 44, pionową szczelinę, większą od połowy wewnętrznej średnicy 42, tak że gaz porywany strumieniem płynącym w górę przez rurę 42 może oddzielić się od cieczy przed jej wyjściem z komory elektrolitycznej 40. Anoda 50 od dołu kończy się powyżej otworu doprowadzającego 46 i jest ona przedłużona ku dołowi poprzez nie przewodzący wspornik 51 przymocowany do podstawy kołpaka 47. Dzięki temu strumień cieczy nie zmienia swego turbulentnego kształtu, a ponadto narosty cząstek metalu spadając na dno komory elektrolitycznej 40 nie zderzają się ze strumieniem cieczy doprowadzanej przez otwór 46, a ich nagromadzenie nie powoduje zwarć elektrycznych między anodą 50 i rurą 42. Dzięki zastosowaniu nie przewodzącego wspornika 51, podczas przepływu turbulentnego w pobliżu doprowadzenia 46 zminimalizowana zostaje erozja końca rury 42. Górna część komory elektrolitycznej 40 jest ukształtowana w podobny sposób, dzięki czemu poprawia się gładkość ruchu turbulentnego strumienia wypływającego oraz zminimalizowana zostaje erozja górnego końca rury 42.FIG. 4 shows an electrolytic chamber 40 in which, unlike the electrolysis chamber shown in FIG. 2, the top cap 41 has a vertical gap between the discharge opening 43 and the degassing opening 44, greater than half the internal diameter 42, so that the gas entrained in the upward flow through the tube 42 may separate from the liquid before it exits the electrolytic chamber 40. The anode 50 at the bottom ends above the feed opening 46 and extends downward through a non-conductive support 51 attached to the base of the cap 47. By this means thus, the stream of liquid does not change its turbulent shape, and moreover, the accretions of metal particles falling to the bottom of the electrolytic chamber 40 do not collide with the stream of liquid supplied through the opening 46, and their accumulation does not cause electrical short circuits between the anode 50 and the pipe 42. Thanks to the use of a non-conductive support 51, during turbulent flow near the feed 46, erosion of the end of tube 42 is minimized. The upper portion of the electrolytic chamber 40 is shaped in a similar manner, thereby improving the smoothness of turbulent movement of the effluent and minimizing erosion of the upper end of tube 42.
Na figurze 5 przedstawiony jest zespół zamykający 60, stosowany do odzyskiwania cząstek metalu nie odkładających się na katodzie. Zespół ten zaopatrzony jest w pionową, rurową komorę separacyjną 61, zamkniętą w górnym jej końcu i rozdzieloną na dwie części pionową przegrodą 62, oddzielającą rurę doprowadzającą 63 od rury odprowadzającej 64. W górnej części komory separacyjnej 61 ukształtowane są otwory odgazowujące 65, które mogą być zaopatrzone w zawory pływakowe. Komora separacyjna 61 w dolnym swym końcu zwęża się stożkowo ku środkowi i przechodzi poprzez zawór górny 66 w komorę zbiorczą 67, która z kolei zakończona jest na dolnym końcu zaworem dolnym 70.Figure 5 shows a closure assembly 60 used to recover non-cathode deposition metal particles. This unit is provided with a vertical, tubular separation chamber 61, closed at its upper end and divided into two parts by a vertical partition 62 separating the feed pipe 63 from the discharge pipe 64. In the upper part of the separation chamber 61, degassing holes 65 are formed, which can be fitted with float valves. The separation chamber 61 at its lower end tapers conically towards the center and passes through the upper valve 66 into the collection chamber 67, which in turn ends at its lower end with a lower valve 70.
W praktyce, unoszone cieczą elektrolityczną pęcherzyki i cząstki metalu mogą przenikać z komory elektrolitycznej 10 do urządzenia oddzielającego 60 przez odprowadzenie 22 i rurę dopływową 63. Objętość komory separacyjnej 61 jest wiele razy większa od objętości komory elektrolitycznej 10, tak że ciecz elektrolityczna może pozostawać w komorze separacyjnej 61 przez dłuższy okres czasu. Przegroda 62 zapobiega bezpośredniemu przepływowi cieczy elektrolitycznej z doprowadzenia 63 do odprowadzenia 64. Gaz uchodzący z cieczy 71 ulatnia się przez otwory odgazowujące 65, natomiast cząstki metalu opadają na dno zbiornika separacyjnego 61 przez otwarty górny zawór 66 do komory zbiorczej 67 i osiadaj ą na zamkniętym zaworze dolnym 70.In practice, bubbles and metal particles entrained with the electrolyte may pass from the electrolysis chamber 10 into the separating device 60 via the discharge 22 and supply pipe 63. The volume of the separation chamber 61 is many times the volume of the electrolysis chamber 10, so that the electrolyte can remain in the chamber. separation 61 for an extended period of time. The baffle 62 prevents direct flow of electrolytic liquid from the inlet 63 to the drain 64. The gas escaping from the liquid 71 escapes through the degassing holes 65, while the metal particles fall to the bottom of the separation vessel 61 through the open top valve 66 into the collection chamber 67 and settle on the closed valve. lower 70.
Po zamknięciu górnego zaworu 66 otwiera się dolny zawór 70 w celu umożliwienia wybrania zgromadzonych w komorze zbiorczej 67 cząstek metalu. Wzdłuż ściany bocznej komory zbiorczej 67, w pewnych od siebie odstępach, mogą być rozmieszczone elektrody czujnikowe, połączone z urządzeniem czuwającym i informującym o zapełnieniu tej komory przez cząstki metalu.After the upper valve 66 is closed, the lower valve 70 opens to allow the 67 metal particles collected in the collection chamber to be selected. Along the side wall of the collecting chamber 67, at intervals from one another, sensor electrodes may be disposed, connected to a watchdog device which informs that the chamber is filled with metal particles.
W przedstawionym na fig. 6 procesie elektrochemicznego otrzymywania metalu stosuje się komorę elektrolityczną z anodą 19, katodą 29 i obiegiem recyrkulacyjnym 33. Do obiegu recyrkulacyjnego przez wejście doprowadzające 34 wstrzykuje się materiał ścierny oraz krystaliczny katalizator siarkowy. Do zacisku elektrycznego 48 przykładany jest dodatni, a do zacisku elektrycznego 49 przykładany jest ujemny potencjał elektryczny, który powoduje zajście reakcji chemicznej i osadzanie się wolnego metalu na katodzie 29. Warunki reakcji chemicznej w komorze elektrolitycznej można tak dostosować, aby wolny metal zsuwał się z katody 29 umożliwiając odbieranie go w nie przedstawionym na rysunku stopniu oddzielania. Naprzykład, siarkę usuwa się jako S° przez wyjście 53a w bloku 53 odsiarczania układu.The electrochemical preparation of metal shown in FIG. 6 uses an electrolytic chamber with an anode 19, cathode 29 and a recirculation circuit 33. An abrasive and a crystalline sulfur catalyst are injected into the recirculation circuit through the feed inlet 34. A positive electric terminal is applied to the electric terminal 48, and a negative electric potential is applied to the electric terminal 49, which causes a chemical reaction to occur and the deposition of free metal on the cathode 29. The conditions of the chemical reaction in the electrolysis chamber can be adjusted so that the free metal slides off the cathode 29 allowing it to be collected in a separation degree not shown in the figure. For example, sulfur is removed as S ° via exit 53a in system desulfurization block 53.
172 014172 014
Figura Ί przedstawia proces stapiania 54, który odbywa się z wykorzystaniem koncentratora 75, który to powoduje pokruszoną rudę do pieca płomiennego 72, w którym stapia się ją w celu usunięcia zanieczyszczeń 76, na przykład krzemionki w postaci żużla. Następnie, stopiony materiał w postaci kamienia miedziowego 55 podawany jest do pieca konwersyjnego 73, gdzie pod działaniem tlenu 78 usuwane są dalsze zanieczyszczenia 77, na przykład żelazo lub siarka. Miedź metaliczna wytwarzana jest przez przepuszczenie, stopionego materiału przez piec anodowy 74 i stopień rafinacyjny 69.Figure Ί shows the smelting process 54 which takes place using a concentrator 75 that crushes the ore into a rebound furnace 72 where it is melted to remove impurities 76, such as slag silica. Subsequently, the molten matte 55 is fed to the conversion furnace 73 where further impurities 77 such as iron or sulfur are removed by the action of oxygen 78. Metallic copper is produced by passing molten material through an anode furnace 74 and a refining stage 69.
Zaletą niniejszego wynalazku jest więc uproszczenie konstrukcji oraz działania zespołu zbiornikowego, złożonego z układu rurociągów oraz sprzętu i urządzeń często stosowanych w instalacjach do elektrolitycznego otrzymywania metali. Możliwe jest również wyeliminowanie konieczności stosowania wymienników ciepła w celu odzyskiwania ciepła w procesie, ponieważ temperatura elektrolitu, przechodzącego przez komorę elektrolityczną według wynalazku, jest mniej krytyczna niż w przypadku znanych urządzeń.An advantage of the present invention is therefore the simplification of the construction and operation of the reservoir assembly consisting of a pipeline system and equipment and devices frequently used in electrowinning installations. It is also possible to eliminate the need for heat exchangers to recover heat in the process, since the temperature of the electrolyte passing through the electrolyte chamber according to the invention is less critical than in the case of known devices.
Komora elektrolityczna według,, wynalazku jest mniej wrażliwa na zmiany przebiegu i wielkości strumienia, można więc zmniejszyć wymagania na sterowanie ekstrakcją rozpuszczalnikową, z dopuszczeniem zmian prędkości przepływu elektrolitu bez straty wydajności. Okazało się również, że w przypadku bardzo drobnych cząstek, na przykład pyłu, można stosować mieszalnikowy osadnik odbierający. Z powyższego widać, że komora elektrolityczna według wynalazku jest bardziej odporna na korozję na linii zanurzenia, a otrzymany metal jest mniej wrażliwy na zanieczyszczenia korozyjne, na przykład chlorki. Okazało się również, że żelazo w procesie odprowadza się znacznie wolniej niż w przypadku procesów konwencjonalnych, co zmniejsza konieczność uzupełniania elektrolitu i umożliwia wykorzystanie również mniej selektywnych i tańszych ekstrahentów.The electrolyte chamber according to the invention is less sensitive to changes in the course and size of the stream, so the requirements for controlling the solvent extraction can be reduced, allowing changes in the electrolyte flow rate without loss of efficiency. It has also been found that in the case of very fine particles, for example dust, a mixer-type outlet settler can be used. It can be seen from the above that the electrolytic chamber according to the invention is more resistant to corrosion in the dip line, and the metal obtained is less sensitive to corrosive contaminants, for example chlorides. It also turned out that iron in the process is removed much slower than in conventional processes, which reduces the need for electrolyte replenishment and allows the use of less selective and cheaper extractants.
Wykaz oznaczeń komora elektrolityczna metalowa rura warstwa przewodząca kołpak górny kołpak dolny pierścień uszczelniający śruba kołnierz ruda anoda zamknięcie dławikowe anoda otwór odprowadzający otwór doprowadzający przestrzeń pierścieniowa złączka kołnierzowa króciec kołnierz rurowy katoda łącznik ciśnieniowy otwór odgazowujący obieg recyrkulacyjny wejście doprowadzające proces otrzymywania obieg ługowania obieg ekstrakcji rozpuszczalnikowej obieg elektrolizy bocznik komora elektrolityczna kołpak rura otwór odprowadzający otwór odgazowujący kołpak dolny otwór doprowadzający podstawa kołpaka zacisk elektryczny zacisk elektryczny anoda wspornik anody piec płomienny blok odsiarczania wyjście z bloku 53 proces stapiania kamień miedziowy filtr stopień odprowadzania stopień przenoszenia uzupełnianie ługu urządzenie oddzielające komora separacyjna przegroda rura doprowadzająca rura odprowadzająca otwór odgazowujący zawór górny komora zbiorcza komora elektrolityczna stopień rafinacyjny zawór dolny ciecz komora gazu piec konwersyjny piec anodowy koncentrator zanieczyszczenia usuwanie zanieczyszczeń tlenList of designations electrolytic chamber metal pipe conductive layer top cap top cap bottom sealing ring screw flange ore anode gland closure anode drainage hole feeding hole ring space flange coupling flange pipe flange cathode pressure connector degassing hole recirculation circuit inlet supply process for obtaining circulation extraction extraction circulation circulation bypass electrolytic chamber cap pipe drain hole degassing hole cap bottom feed hole cap base electric clamp anode anode support flame furnace desulphurization block output from block 53 melting process copper scale filter discharge rate transfer rate lye replenishment separation device separation chamber partition inlet pipe discharge pipe degassing hole upper valve collecting chamber electrolytic chamber refining stage valves r lower liquid gas chamber conversion furnace anode furnace pollution concentrator pollutant removal oxygen
172 014172 014
FłG.2FłG. 2
FIG. 3FIG. 3
FIG. 4FIG. 4
FIG. 6FIG. 6
172 014172 014
FIG. 6FIG. 6
172 014172 014
fig. 7Fig. 7
172 014172 014
Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.Publishing Department of the UP RP. Circulation of 90 copies
Cena 4,00 złPrice PLN 4.00
Claims (6)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AUPL359992 | 1992-07-17 | ||
| AUPL429692 | 1992-08-25 | ||
| PCT/AU1993/000361 WO1994002663A1 (en) | 1992-07-17 | 1993-07-19 | Method and apparatus for mineral recovery |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL302399A1 PL302399A1 (en) | 1994-07-25 |
| PL172014B1 true PL172014B1 (en) | 1997-07-31 |
Family
ID=25644292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL93302399A PL172014B1 (en) | 1992-07-17 | 1993-07-19 | Method of electrolytically obtaining minerals from ores and apparatus therefor |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| NZ (1) | NZ253989A (en) |
| PL (1) | PL172014B1 (en) |
| WO (1) | WO1994002663A1 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5670035A (en) * | 1995-06-06 | 1997-09-23 | Henkel Corporation | Method for recovering copper |
| GB0031413D0 (en) | 2000-12-21 | 2001-02-07 | Aea Technology Plc | Electrochemical processing |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55145189A (en) * | 1979-04-30 | 1980-11-12 | Kimura Etsuchingu Kenkyusho:Kk | Electrolytic treating apparatus of waste liquid containing silver |
| NO156724C (en) * | 1983-07-08 | 1987-11-11 | Elkem As | PROCEDURE FOR EXPLOITING THE COPPER CONTENT IN SULPHIDIC ORE AND CONCENTRATES. |
| NO164921C (en) * | 1987-05-27 | 1990-11-28 | Cheminvest As | PROCEDURE FOR ELECTRICAL EXTRACTION OF METAL AND DEVICE FOR CARRYING OUT THE PROCEDURE. |
| AU620868B2 (en) * | 1988-05-20 | 1992-02-27 | Gunter Woog | Disposable cell for recovering conductive metal and method of use |
| AU651439B2 (en) * | 1991-02-14 | 1994-07-21 | Materials Research Pty. Ltd. | Mineral recovery apparatus |
-
1993
- 1993-07-19 WO PCT/AU1993/000361 patent/WO1994002663A1/en active Application Filing
- 1993-07-19 PL PL93302399A patent/PL172014B1/en unknown
- 1993-07-19 NZ NZ25398993A patent/NZ253989A/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL302399A1 (en) | 1994-07-25 |
| WO1994002663A1 (en) | 1994-02-03 |
| NZ253989A (en) | 1995-12-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5882502A (en) | Electrochemical system and method | |
| RU2114935C1 (en) | Electrolyzer and device for recovery of metal from mineral and method for production of metal from mineral by electrolysis | |
| US4028199A (en) | Method of producing metal powder | |
| AU2016318302B2 (en) | Optimized ore processing using molten salts for leaching and thermal energy source | |
| RU2725871C2 (en) | Filter-pressing device for electrodeposition of metals from solutions, consisting of separate elements formed by ion-exchange membranes, forming a plurality of anolyte and catholyte chambers, in which electrodes are connected in series with automatic separation of metal product | |
| US4859293A (en) | Process for refining gold and apparatus employed therefor | |
| US1970973A (en) | Electrolyzing process with the use of a mercury cathode | |
| US4030989A (en) | Electrowinning process | |
| PL111879B1 (en) | Method of recovery of copper from diluted acid solutions | |
| JPH10140257A (en) | Wet refining method of nickel by chlorine leaching electrolytic extracting method | |
| CN104746105A (en) | Device and method for separating antimony-containing alloy | |
| PL172014B1 (en) | Method of electrolytically obtaining minerals from ores and apparatus therefor | |
| AP422A (en) | Method and apparatus for mineral recovery. | |
| US3737381A (en) | Apparatus for treating copper ores | |
| US5948140A (en) | Method and system for extracting and refining gold from ores | |
| CA1075635A (en) | Metals | |
| Wong | Integrated Operation of Ferric Chloride Leaching, Molten-Salt Electrolysis Process for Production of Lead | |
| Boyanov et al. | Removal of copper and cadmium from hydrometallurgical leach solutions by fluidised bed electrolysis | |
| AU734584B2 (en) | Production of electrolytic copper from dilute solutions contaminated by other metals | |
| US3483568A (en) | Electrolytic metal extraction | |
| EP0197071A1 (en) | Production of zinc from ores and concentrates. | |
| Avci | Electrolytic recovery of copper from dilute solutions considering environmental measures | |
| JP2000512338A (en) | Electrochemical system | |
| CA1109826A (en) | Electrolytic metal recovery with sulphate ion diffusion through ion-permeable membrane | |
| NO161181B (en) | PROCEDURE FOR ELECTROLYTIC SOLUTION OF POLLUTANEIC NICKEL REFINING ANODES. |