RU106248U1

RU106248U1 - ELECTROLYZER FOR EXTRACTION OF GALLIUM FROM ALKALINE ALUMINATE SOLUTIONS OF THE BAYER PROCESS

Info

Publication number: RU106248U1
Application number: RU2011108098/02U
Authority: RU
Inventors: Георгий Михайлович Рубинштейн; Сергей Павлович Яценко; Наиль Аделевич Сабирзянов
Original assignee: Учреждение Российской академии наук Институт химии твердого тела Уральского отделения РАН
Priority date: 2011-03-02
Filing date: 2011-03-02
Publication date: 2011-07-10

Abstract

Электролизер для извлечения галлия из щелочно-алюминатных растворов процесса Байера, содержащий стальной корпус с наклонным с двух сторон днищем, в центре которого расположена горизонтальная площадка со сливным отверстием, разделенный, по крайней мере, одной поперечной стальной перегородкой, нижняя часть которой расположена на 30-50 мм выше днища, на секции, в которых равноудалено от перегородок или от перегородки и торцевой стенки корпуса установлено нечетное число электродов в виде коробчатых водоохлаждаемых катодов и одинарных пластинчатых анодов, установленных крайними, все аноды имеют фиксаторы положения, защищенные электроизоляционными колпачками, все электроды снабжены медными штангами, контактные концы которых установлены в поперечные пазы медных токонесущих шин и укреплены в нем зажимным устройством, нерабочие укороченные концы штанг свободно установлены в поперечные пазы электроизоляционных пластин, отличающийся тем, что отношение длины и ширины в каждой секции равно 2,1-2,4, в торцевых секциях установлены устройства для промывки корпуса, электроды равноудалены от перегородок или от перегородки и торцевой стенки на расстояние 50-75 мм, а от продольных стенок на расстояние 40-50 мм, выше днища корпуса - на 30-50 мм и ниже уровня электролита, установившегося в процессе проведения электролиза, - на 20-40 мм, средние аноды имеют П-образный профиль, причем высота электродов и перегородок одинакова, а межэлектродный зазор равен 25-35 мм, при этом электролизер укрыт съемным колпаком в форме полусферы, установленным на торцевых стенках корпуса и штангах электродов, соединенным с системой газоотсоса и включающим � An electrolyzer for extracting gallium from alkaline-aluminate solutions of the Bayer process, containing a steel case with an inclined bottom on both sides, in the center of which there is a horizontal platform with a drain hole, separated by at least one transverse steel partition, the lower part of which is located on 30- 50 mm above the bottom, on the sections in which there is an odd number of electrodes in the form of box-shaped water-cooled cathodes and single layers, which are equidistant from the partitions or from the partition and the end wall of the housing of fluted anodes installed by the extremes, all anodes have position locks protected by insulating caps, all electrodes are equipped with copper rods, the contact ends of which are installed in the transverse grooves of copper current-carrying bars and are fastened in it with a clamping device, non-working shortened ends of the rods are freely installed in the transverse grooves of the insulating plates , characterized in that the ratio of length and width in each section is 2.1-2.4, in the end sections there are devices for washing the case, the electrodes are equidistant len from the partitions or from the partition and the end wall to a distance of 50-75 mm, and from the longitudinal walls to a distance of 40-50 mm, above the bottom of the casing - by 30-50 mm and below the level of electrolyte established during the electrolysis - by 20 -40 mm, the middle anodes have a U-shaped profile, the height of the electrodes and partitions being the same, and the interelectrode gap is 25-35 mm, while the electrolyzer is covered by a removable hemispherical cap mounted on the end walls of the casing and rod rods connected to the system gas suction and inclusive

Description

Предлагаемая полезная модель относится к металлургии цветных и редких металлов и может использоваться для электролитического извлечения из водных растворов металлов, преимущественно при их малых концентрациях, и для перевода выделенных на катоде металлов в принимающий раствор.The proposed utility model relates to the metallurgy of non-ferrous and rare metals and can be used for electrolytic extraction of metals from aqueous solutions, mainly at their low concentrations, and for transfer of metals isolated at the cathode to the receiving solution.

Известен электролизер получения галлия, содержащий стальной разделенный на секции корпус, пластинчатые аноды и коробчатые водоохлаждаемые катоды, токонесущие медные шины и изоляционные пластины, причем продольные стенки корпуса покрыты электроизоляционным материалом, корпус имеет наклонное днище, в нижней части которого расположено сливное отверстие, по крайней мере одна стальная перегородка, разделяющая корпус на секции, установлена таким образом, что верхняя часть находится на уровне «зеркала» электролита, а нижняя часть - на 30-50 мм выше днища корпуса, в каждой секции равноудалено от перегородок или от перегородки и торцевой стенки корпуса на расстоянии, равном 2-3 значений межэлектродного зазора, установлено нечетное число, но не менее трех электродов, при этом одинарные анодные пластины всегда установлены крайними, анодные пластины имеют фиксаторы, защищенные электроизоляционными колпачками, медные токонесущие шины имеют поперечные пазы, расстояние между которыми равно двум межэлектродным зазорам и в которых установлены и закреплены твердеющей медно-галлиевой пастой и нажимными пластинами с болтами, контактные концы электродных штанг одноименных электродов, а нерабочие укороченные концы медных электродных штанг вставлены в поперечные пазы электроизоляционных пластин, изготовленных, например, из стеклотекстолита, и кроме того, в дополнительные пазы, расположенные друг от друга на расстоянии двух межэлектродных зазоров, для прохода через них электродных штанг противоположно заряженных электродов (свидетельство RU №14214, МКИ С22В 58/00, 1999 г.) (прототип).Known electrolysis cell for producing gallium, containing a steel body divided into sections, plate anodes and box-shaped water-cooled cathodes, current-carrying copper busbars and insulating plates, the longitudinal walls of the housing are covered with electrical insulation material, the housing has an inclined bottom, at the bottom of which there is a drain hole, at least one steel partition dividing the housing into sections is installed in such a way that the upper part is at the level of the “mirror” of the electrolyte, and the lower part is 30-50 mm above the bottom of the case, in each section equidistant from the partitions or from the partition and the end wall of the case at a distance equal to 2-3 values of the interelectrode gap, an odd number, but not less than three electrodes, is set, while the single anode plates are always installed extreme, the anode plates have clamps protected by insulating caps, copper current-carrying busbars have transverse grooves, the distance between which is equal to two interelectrode gaps and in which hardening copper-gallium is installed and fixed By means of a wrench and pressure plates with bolts, the contact ends of the electrode rods of the same name electrodes, and the non-working shortened ends of the copper electrode rods are inserted into the transverse grooves of the insulating plates made, for example, of fiberglass, and in addition, into additional grooves located at a distance of two from each other interelectrode gaps, for passage through them of electrode rods of oppositely charged electrodes (certificate RU No. 14214, MKI C22B 58/00, 1999) (prototype).

Недостатками известного электролизера являются, во-первых, нерациональное размещение в секциях электродов, при котором не обеспечивается кратчайший путь анионов галлия и цинката из глубины электролита к катодам, а также недостаточно ограничено ценообразование, тормозящее извлечение галлия при электролизе, во-вторых, использование в блоках электродов только одинарных пластинчатых анодов, что значительно снижает ширину блока, тем самым удлиняя путь анионов галлия и цинката к катоду, увеличивает анодную плотность тока и напряжение на ванне, снижает срок службы анодов, в-третьих, использование защитного покрытия продольных стенок корпуса, которое отслаивается под воздействием насыщенных газами электролита и пены, в-четвертых, отсутствие стационарного промывочного устройства, что ухудшает качество промывки корпуса и увеличивает трудозатраты, в-пятых, в конструкции электролизера отсутствует укрытие, обеспечивающее безопасную работу электролизера и чистоту окружающей среды.The disadvantages of the known electrolyzer are, firstly, the irrational placement in the sections of the electrodes, which does not provide the shortest path of gallium and zincate anions from the depth of the electrolyte to the cathodes, and the pricing that inhibits the extraction of gallium during electrolysis is not sufficiently limited, and secondly, the use in blocks electrodes of only single plate anodes, which significantly reduces the width of the block, thereby lengthening the path of gallium and zincate anions to the cathode, increases the anode current density and voltage on it doesn’t reduce the life of the anodes, thirdly, the use of a protective coating of the longitudinal walls of the housing, which peels off under the influence of gas-saturated electrolyte and foam, fourthly, the absence of a stationary washing device, which affects the quality of washing the housing and increases labor costs, fifthly, there is no shelter in the design of the cell, which ensures safe operation of the cell and a clean environment.

Таким образом, перед авторами стояла задача разработать более эффективную, лишенную указанных недостатков полезную модель электролизера.Thus, the authors were faced with the task of developing a more efficient useful model of the electrolyzer deprived of these drawbacks.

Поставленная задача решена в предлагаемой конструкции электролизера для извлечения галлия из щелочно-алюминатных растворов процесса Байера, содержащего стальной корпус с наклонным с двух сторон днищем, в центре которого расположена горизонтальная площадка со сливным отверстием, разделенный по крайней мере одной поперечной стальной перегородкой, нижняя часть которой расположена на 30-50 мм выше днища, на секции, в которых равноудалено от перегородок или от перегородки и торцевой стенки корпуса установлено нечетное число электродов, а именно коробчатые водоохлаждаемые катоды, одинарные пластинчатые аноды, установленые крайними, все аноды имеют фиксаторы положения, защищенные электроизоляционными колпачками, все электроды снабжены медными штангами, контактные концы которых установлены в поперечные пазы медных токонесущих шин и укреплены в нем зажимным устройством, а нерабочие укороченные концы штанг свободно установлены в поперечные пазы электроизоляционных пластин, в котором отношение длины к ширине в каждой секции равно 2,1-2,4; в торцевых секциях установлены устройства для промывки корпуса, блоки электродов размещены на расстоянии, равном 50-75 мм, от перегородок или от перегородки и торцевой стенки; на расстоянии, равном 40-50 мм, от продольных стенок; на 30-50 мм выше днища корпуса и на 20-40 мм ниже уровня электролита, установившегося в процессе проведения электролиза, средние аноды имеют «П»-образный профиль, причем высота электродов и перегородок одинакова, а межэлектродный зазор равен 25-35 мм, при этом электролизер укрыт съемным колпаком в форме полусферы, установленным на торцевых стенках корпуса и штангах электродов, соединенным с системой газоотсоса и включающим сварной каркас из полипропиленовых трубок, в нижней части стянутый стальными стержнями, покрытый тонкими гибкими листами пластмассы, например, из стеклотекстолита, с проемом над нижней опорной горизонтальной трубкой каркаса.The problem is solved in the proposed design of the electrolyzer for the extraction of gallium from alkaline aluminate solutions of the Bayer process, containing a steel casing with an inclined bottom on both sides, in the center of which there is a horizontal platform with a drain hole, separated by at least one transverse steel partition, the lower part of which located 30-50 mm above the bottom, on the section in which there is an odd number of electrodes installed equidistant from the partitions or from the partition and the end wall of the housing, and Water-cooled box-shaped cathodes, single plate anodes mounted at the extreme, all anodes have position locks protected by insulating caps, all electrodes are equipped with copper rods, the contact ends of which are installed in the transverse grooves of the copper current-carrying busbars and are fastened in it with a clamping device, and non-working shortened ends of the rods freely installed in the transverse grooves of the insulating plates, in which the ratio of length to width in each section is 2.1-2.4; devices for washing the casing are installed in the end sections, the electrode blocks are placed at a distance of 50-75 mm from the partitions or from the partition and the end wall; at a distance of 40-50 mm from the longitudinal walls; 30-50 mm above the bottom of the casing and 20-40 mm below the level of electrolyte established during the electrolysis, the middle anodes have a "P" -shaped profile, the height of the electrodes and baffles being the same, and the interelectrode gap is 25-35 mm, the electrolyzer is covered with a removable hemispherical cap mounted on the end walls of the casing and the rods of the electrodes, connected to a gas extraction system and including a welded frame made of polypropylene tubes, tightened in the lower part by steel rods, covered with thin flexible sheets of plastics, for example, of fiberglass, with an opening above the lower supporting horizontal tube of the frame.

В настоящее время из патентной и научно-технической литературы не известен электролизер для извлечения галлия из щелочно-алюминатных растворов, содержащий совокупность предлагаемых конструктивных элементов.Currently, from the patent and scientific literature is not known electrolyzer for the extraction of gallium from alkaline aluminate solutions, containing a combination of the proposed structural elements.

Предлагаемый электролизер позволяет эффективно извлекать галлий, содержащийся в сантинормальных количествах в сложных по составу, пенящихся при электролизе вязких (4.5-5.0 спз), обогащенных органическими веществами, щелочно-алюминатных растворов процесса Байера, и получать принимающий раствор с концентрацией галлия в 40-50 раз превышающей исходную. Использование в электролизере полностью погруженных в жидкую часть электролита электродов, принятое соотношение длины и ширины секций, увеличение ширины блока электродов за счет применения «П»-образных анодов, определенное расположение блоков элетродов в секциях и размер межэлектродного зазора позволяют:The proposed electrolyzer allows you to effectively extract gallium, contained in Santinormal quantities in complex compositions, foaming during viscous electrolysis (4.5-5.0 cps), enriched with organic substances, alkaline-aluminate solutions of the Bayer process, and obtain a receiving solution with a concentration of gallium 40-50 times exceeding the original. The use of electrodes completely immersed in the liquid part of the electrolyte electrodes, the accepted ratio of the length and width of the sections, the increase in the width of the block of electrodes due to the use of "P" -like anodes, the specific arrangement of the blocks of electrodes in the sections and the size of the interelectrode gap allow:

- существенно - с 120 до 60-80 мм сократить расстояние, которое проходят анионы галлата и цинката из глубины электролита в секциях к катодам, что позволяет сократить продолжительность электролиза с 4-5 до 2.5-3.0 часов;- significantly - from 120 to 60-80 mm to reduce the distance that the anions of gallate and zincate pass from the depth of the electrolyte in sections to the cathodes, which reduces the duration of electrolysis from 4-5 to 2.5-3.0 hours;

- существенно, в среднем в 1,5 раза уменьшить толщину слоя пены, что дает возможность увеличить объем переработанного в сутки электролита;- significantly, on average, 1.5 times reduce the thickness of the foam layer, which makes it possible to increase the volume of electrolyte processed per day;

- снизить расходы на изготовление анодов и потребление охлаждающей воды;- reduce the cost of manufacturing anodes and the consumption of cooling water;

- снизить концентрацию щелочи в принимающем растворе, улучшая тем самым чистоту принимающего раствора;- reduce the concentration of alkali in the receiving solution, thereby improving the purity of the receiving solution;

- снизить расходы на изготовление корпуса и повысить надежность и безопасность эксплуатации электролизера за счет отсутствия электроизоляции стенок корпуса и индивидуального прижима рабочих поверхностей штанг электродов к пазам токонесущих шин.- reduce the cost of manufacturing the housing and increase the reliability and safety of operation of the electrolyzer due to the lack of electrical insulation of the walls of the housing and the individual clamping of the working surfaces of the rod electrodes to the grooves of the current-carrying tires.

Использование в предлагаемой конструкции электролизера укрытия позволяет разбавлять выделяющийся при электролизе и растворении катодного осадка водород до содержания 0.35-0.45% объемных, что в 9-10 раз меньше верхнего предела взрывоопасной концентрации смеси водорода с воздухом, равной 4% объемных, а также снижает концентрацию щелочного аэрозоля существенно ниже ПДК, равного 0.5 мг/м³ NaOH. Содержание водорода в отходящих газах серии контролируется приборами в верхних точках газохода и помещения, которые прекращают электролиз в случае превышения его содержания, вытяжной вентилятор выполнен во взрывобезопасном исполнении.The use of a shelter in the proposed design of the electrolyzer allows diluting the hydrogen released during the electrolysis and dissolution of the cathode deposit to a content of 0.35-0.45% by volume, which is 9-10 times less than the upper limit of the explosive concentration of a mixture of hydrogen with air, equal to 4% by volume, and also reduces the alkaline concentration aerosol significantly lower than the MPC equal to 0.5 mg / m ³ NaOH. The hydrogen content in the exhaust gases of the series is controlled by devices at the upper points of the gas duct and the room, which cease electrolysis in case of exceeding its content, the exhaust fan is made in explosion-proof design.

На фиг.1 показан электролизер, вид спереди; на фиг.2 - электролизер, вид сбоку; на фиг.3 - укрытие, вид спереди; на фиг.4 - укрытие, вид сбоку; на фиг.5 - вид по стрелке А - контакт анодная шина - штанга анода; на фиг.6 - вид по стрелке Б - анодная электроизоляционная пластина с электродами; на фиг.7 - вид по стрелке В - контакт - катодная шина - штанга катода; на фиг.8 - вид по стрелке Г - катодная электроизоляционная пластина с электродами.Figure 1 shows the electrolyzer, front view; figure 2 - electrolyzer, side view; figure 3 is a shelter, front view; figure 4 is a shelter, side view; 5 is a view along arrow A — contact of the anode bus — anode rod; figure 6 is a view along arrow B is an anode insulating plate with electrodes; 7 is a view along arrow B — contact — cathode bus — cathode rod; in Fig.8 is a view along arrow G is a cathode insulating plate with electrodes.

Устройство включает стальной корпус 1, состоящий из неэлектроизолированных стенок: продольных 2 и торцевых 3, наклонного - от обоих торцов - днища 4, имеющего в центре горизонтальную площадку 5 со сливным отверстием 6, устройства для промывки корпуса 7, перегородок 8, закрепленных на продольных стенках 2 и образующих секции 9 при отношении длины к ширине, равном 2.0-2.4, в секциях 9 расположены блоки электродов 10, установленные равноудалено от перегородок 8 или от перегородки 8 и торцевой стенки 3 на 60-80 мм, от продольных стенок корпуса 2 на 40-50 мм, нижняя часть блока электродов 10 находится на 30-50 мм выше днища 4, а верхняя часть - на 20-40 мм ниже уровня жидкой части электролита 11, установившегося при проведении процесса электролиза, который опускается на 80-100 мм от исходного уровня электролита 12, определяемого отношением суммарного объема электролита и электродов к поверхности «зеркала» электролита, умноженного на коэффициент 0.50-0.56, блок электродов 10 состоит из нечетного числа, но не менее пяти электродов, крайними являются два одинарных пластинчатых анода 13, средними - один и более «П»-образных анода 14, все аноды имеют в нижней части фиксаторы положения 15, защищенные электроизоляционными колпачками 16, все аноды никелевые или из стали аустенитного класса, например, марки 1Х18Н10Т, первое предпочтительно, а также из двух и более коробчатых водоохлаждаемых катодов 17, установленных с межэлектродным зазором 25-35 мм и изготовленных из стали марки 1Х18Н10Т, контактные концы медных анодных штанг 18 вставлены в поперечные пазы 19 медной анодной шины 20, расстояния между пазами анодов 13 и 14 складываются из двух межэлектродных зазоров, толщины катода 17 и половины толщины анода 14, расстояние между пазами анодов 14 складывается из двух межэлектродных зазоров и толщины катода 17 и анода 14, рабочие контактные концы анодных штанг 18 вставлены в пазы 19 анодной шины 20 и закреплены зажимным устройством, прикрепленным к анодной шине 20 болтами 21 и состоящими из стальной пластины 22 с винтами 23, осуществляющими зажим каждой анодной штанги 18 к пазам 19 анодной шины 20, нерабочие концы анодных штанг 18 установлены в пазы 24 анодных электроизоляционных пластин 25, например, из стеклотекстолита, через более глубокие пазы 26 свободно проходят катодные штанги 27, расстояния между пазами 24 соответствует расстояниям между более глубокими пазами 26 складываются из двойного межэлектродного зазора и толщины катода 17 и анода 14, рабочие контактные концы катодных штанг 27 установлены в поперечные пазы 28 медной катодной шины 29, расстояние между пазами складываются из двух межэлектродных зазоров и толщин катода 17 и анода 14, контакт осуществлен зажимным устройством, закрепленным в каждой секции к катодной шине 29 болтами 30, состоящими из стальной пластины 31 с винтами 32, прижимающей каждую катодную штангу 27 к поверхности паза 28, нерабочие концы катодных штанг 27 установлены в пазы 33 катодных электроизоляционных пластин 34, через более глубокие пазы 35 свободно проходят анодные штанги 18, расстояние между пазами 33 соответствует расстояниям между пазами на катодной шине 29, расстояния между более глубокими пазами 35 складываются из двойного межэлектродного зазора, толщин катода 17 и анода 14. Укрытие электролизера съемное, в виде полусферы, устанавливается на торцевых стенках корпуса 3 и штангах электродов 18 и 27 и подсоединяется к газоотсосу 36 патрубком из гофрированной резины 37, включает в свой состав каркас 38 сваренный из полипропиленовых трубок, дуги которого 39 в нижней части стянуты стальными стержнями 40, и покрыты гибкими листами, например, стеклотекстолита 41 толщиной 0.5 мм, над нижней опорной горизонтальной трубкой 42 каркаса 38 имеется проем 43, через который под укрытие поступает избыток воздуха, достаточный для снижения в отходящих газах концентраций водорода и щелочного аэрозоля до безопасных концентраций, часть покрытия 41 заменена для обслуживания электролизера шторами 44.The device includes a steel casing 1, consisting of non-insulated walls: longitudinal 2 and end 3, inclined - from both ends - the bottom 4, which has a horizontal platform 5 with a drain hole 6 in the center, washing devices for the casing 7, partitions 8 mounted on the longitudinal walls 2 and forming sections 9 with a length-to-width ratio of 2.0–2.4, in sections 9 are blocks of electrodes 10 installed equidistant from partitions 8 or from partition 8 and end wall 3 by 60-80 mm, from longitudinal walls of the housing 2 by 40 -50 mm lower part of the electrode block 10 is 30-50 mm above the bottom 4, and the upper part is 20-40 mm below the level of the liquid part of the electrolyte 11, which was established during the electrolysis process, which drops 80-100 mm from the initial level of electrolyte 12, determined the ratio of the total volume of electrolyte and electrodes to the surface of the "mirror" of the electrolyte, multiplied by a coefficient of 0.50-0.56, the electrode block 10 consists of an odd number, but not less than five electrodes, the outermost are two single plate anodes 13, the middle one or more "P" -shaped x anode 14, all anodes have position locks 15 at the bottom, protected by electrical insulating caps 16, all anodes are nickel or austenitic steel, for example, grade 1X18H10T, the former is preferable, as well as from two or more box-shaped water-cooled cathodes 17 installed with an interelectrode a gap of 25-35 mm and made of steel grade 1X18H10T, the contact ends of the copper anode rods 18 are inserted into the transverse grooves 19 of the copper anode bus 20, the distances between the grooves of the anodes 13 and 14 are made up of two interelectrode gaps, the thickness of the cat the ode 17 and half the thickness of the anode 14, the distance between the grooves of the anodes 14 is made up of two interelectrode gaps and the thickness of the cathode 17 and the anode 14, the working contact ends of the anode rods 18 are inserted into the grooves 19 of the anode bus 20 and secured with a clamping device attached to the anode bus 20 with bolts 21 and consisting of a steel plate 22 with screws 23, clamping each anode rod 18 to the grooves 19 of the anode bus 20, the non-working ends of the anode rods 18 are installed in the grooves 24 of the anode electrical insulating plates 25, for example, of fiberglass, through deep grooves 26 freely pass through the cathode rods 27, the distances between the grooves 24 correspond to the distances between the deeper grooves 26 are made up of a double electrode gap and the thickness of the cathode 17 and the anode 14, the working contact ends of the cathode rods 27 are installed in the transverse grooves 28 of the copper cathode bus 29, the distance between the grooves are made up of two interelectrode gaps and thicknesses of the cathode 17 and anode 14, the contact is made by a clamping device fixed in each section to the cathode bus 29 by bolts 30 consisting of a steel plate 31 with screws 32, pressing each cathode rod 27 to the surface of the groove 28, the non-working ends of the cathode rods 27 are installed in the grooves 33 of the cathode insulating plates 34, the anode rods 18 pass freely through the deeper grooves 35, the distance between the grooves 33 corresponds to the distances between the grooves on the cathode bus 29, the distances between the deeper grooves 35 are made up of a double interelectrode gap, the thickness of the cathode 17 and the anode 14. The electrolyser cover is removable, in the form of a hemisphere, mounted on the end walls of the housing 3 and the rods odes 18 and 27 and is connected to the gas suction pump 36 by a corrugated rubber pipe 37, includes a frame 38 welded from polypropylene tubes, the arcs of which 39 are pulled together by steel rods 40 and covered with flexible sheets, for example, fiberglass 41 41 0.5 mm thick, above the lower supporting horizontal tube 42 of the frame 38 there is an opening 43 through which an excess of air enters under the shelter, sufficient to reduce the concentrations of hydrogen and alkaline aerosol in the exhaust gases to safe concentrations, part of the coating 41 replacements Helen for servicing the electrolyzer with curtains 44.

Предлагаемая конструкция электролизера работает следующим образом. В качестве исходных используют щелочно-алюминатные растворы процесса Байера после декомпозиции, полученные при переработке различных бокситовых смесей. Состав маточных растворов, в среднем, кг/м³: 150-160 - оксида натрия; 65-75 - оксида алюминия; 0.4-0.6 - диоксида кремния; 0.003-0.005 - оксида железа; 0.20-0.25 - пятиокиси ванадия; 1.48-2.43 - общей серы, в том числе серы: сульфидной - 0.1-0.3, тиосульфатной - 0.5-1.0, сульфитной - 0.08-0.13, сульфатной - 0.8-1.0; органических веществ - 0.8-1.4 (концентрации даны в пересчете на кислород при окислении бихроматом калия в присутствии серебра).The proposed design of the cell operates as follows. Alkaline-aluminate solutions of the Bayer process after decomposition, obtained by processing various bauxite mixtures, are used as initial ones. The composition of the mother liquors, on average, kg / m ³ : 150-160 - sodium oxide; 65-75 - aluminum oxide; 0.4-0.6 - silicon dioxide; 0.003-0.005 - iron oxide; 0.20-0.25 - vanadium pentoxide; 1.48-2.43 - total sulfur, including sulfur: sulfide - 0.1-0.3, thiosulfate - 0.5-1.0, sulfite - 0.08-0.13, sulfate - 0.8-1.0; organic matter - 0.8-1.4 (concentrations are given in terms of oxygen during oxidation with potassium dichromate in the presence of silver).

Оборотные растворы после упаривания маточных имеют состав, в среднем, кг/м³: 300-320 - оксида натрия; 130-150 - оксида алюминия; 0.8-1.2 - диоксида кремния; 0.006-0.010 - оксида железа; 0.4-0.5 - пятиокиси ванадия; 2.96-4.86 - общей серы, в том числе: сульфидной - 0.2-0.6, тиосульфатной - 1.0-2.0, сульфитной - 0.16-0.26, сульфатной - 1.6-2.0 (все соединения серы даны в пересчете на элементарную серу); органических веществ - 1.6-2.8.Reverse solutions after evaporation of the mother liquors have a composition of, on average, kg / m ³ : 300-320 - sodium oxide; 130-150 - aluminum oxide; 0.8-1.2 - silicon dioxide; 0.006-0.010 - iron oxide; 0.4-0.5 - vanadium pentoxide; 2.96-4.86 - total sulfur, including: sulfide - 0.2-0.6, thiosulfate - 1.0-2.0, sulfite - 0.16-0.26, sulfate - 1.6-2.0 (all sulfur compounds are given in terms of elemental sulfur); organic substances - 1.6-2.8.

В смеси исходных растворов добавляли цинк в виде цинката натрия до концентрации в электролите 0.25-0.35 г/дм³.Zinc in the form of sodium zincate was added to the mixture of initial solutions to a concentration in the electrolyte of 0.25-0.35 g / dm ³ .

В корпус 1 электролизера заливают электролит 12, приготовленный из смеси растворов указанного выше состава или смеси оборотного раствора с водой, или с раствором, полученным после каустификации известью оборотной соды. Электрический ток, желательно пульсирующий, подают от преобразователя тока на анодную шину 20 и через анодную штангу 18 на аноды 13, 14, далее через электролит 11 на катод 17, на который осаждается цинкгаллиевый осадок, и затем через катодную штангу 27 на катодную шину 29 в цепь. После окончания электролиза отработанный электролит 11 сливают под током через сливное отверстие 6, расположенное на горизонтальной площадке 5 днища 4, промывают корпус устройствами 7 и растворяют без тока выделенный цинкгаллиевый осадок в малощелочном оборачивающемся принимающем растворе.Electrolyte 12, prepared from a mixture of solutions of the above composition or a mixture of a circulating solution with water, or with a solution obtained after caustification with lime of circulating soda, is poured into the housing 1 of the cell. An electric current, preferably pulsating, is supplied from the current transducer to the anode bus 20 and through the anode rod 18 to the anodes 13, 14, then through the electrolyte 11 to the cathode 17, on which the zinc-gallium precipitate is deposited, and then through the cathode rod 27 to the cathode bus 29 chain. After the electrolysis is completed, the spent electrolyte 11 is discharged under current through a drain hole 6 located on a horizontal platform 5 of the bottom 4, the housing is washed with devices 7, and the isolated zinc-gallium precipitate is dissolved without current in a low-alkalinity wrapping receiving solution.

Суточная производительность при использовании предлагаемой конструкции электролизера повышается на 20% по сравнению с производительностью электролизера-прототипа, при этом экономия электроэнергии составляет около 10%.The daily productivity when using the proposed design of the electrolyzer increases by 20% compared with the performance of the electrolyzer prototype, while the energy savings are about 10%.

Claims

An electrolyzer for extracting gallium from alkaline-aluminate solutions of the Bayer process, containing a steel case with an inclined bottom on both sides, in the center of which there is a horizontal platform with a drain hole, separated by at least one transverse steel partition, the lower part of which is located on 30- 50 mm above the bottom, on the sections in which there is an odd number of electrodes in the form of box-shaped water-cooled cathodes and single layers, which are equidistant from the partitions or from the partition and the end wall of the housing of fluted anodes installed by the extremes, all anodes have position locks protected by insulating caps, all electrodes are equipped with copper rods, the contact ends of which are installed in the transverse grooves of copper current-carrying bars and are fastened in it with a clamping device, non-working shortened ends of the rods are freely installed in the transverse grooves of the insulating plates , characterized in that the ratio of length and width in each section is 2.1-2.4, in the end sections there are devices for washing the case, the electrodes are equidistant len from the partitions or from the partition and the end wall to a distance of 50-75 mm, and from the longitudinal walls to a distance of 40-50 mm, above the bottom of the body - 30-50 mm and below the level of electrolyte established during the electrolysis, - 20 -40 mm, the middle anodes have a U-shaped profile, the height of the electrodes and partitions being the same, and the interelectrode gap is 25-35 mm, while the electrolyzer is covered by a removable hemispherical cap mounted on the end walls of the casing and rod rods connected to the system gas suction and including a welded frame made of polypropylene tubes, in the lower part it is pulled together with steel rods, covered with thin flexible sheets of plastic, for example of fiberglass, with an opening above the lower supporting horizontal tube of the frame.