RU141458U1 - ELECTROLYZER FOR PRODUCING METALS - Google Patents
ELECTROLYZER FOR PRODUCING METALS Download PDFInfo
- Publication number
- RU141458U1 RU141458U1 RU2014102157/02U RU2014102157U RU141458U1 RU 141458 U1 RU141458 U1 RU 141458U1 RU 2014102157/02 U RU2014102157/02 U RU 2014102157/02U RU 2014102157 U RU2014102157 U RU 2014102157U RU 141458 U1 RU141458 U1 RU 141458U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bath
- anode
- electrolyzer
- superstructure
- srw
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
1. Электролизер для получения металлов из твердых радиоактивных отходов (ТРО), содержащий ванну, анод-корзину и катод, отличающийся тем, что он снабжен теплоизолированной надстройкой с расположенной в ней проходной печью для термообработки ТРО, а анод-корзина выполнена с возможностью перемещения вдоль своей вертикальной оси.2. Электролизер по п. 1, отличающийся тем, что в качестве проходной печи используется печь омического нагрева.3. Электролизер по п. 1, отличающийся тем, что диаметр надстройки равен диаметру ванны.4. Электролизер по п. 1, отличающийся тем, что между анодом-корзиной и катодом установлена перегородка.5. Электролизер по п. 1, отличающийся тем, что он содержит технологическую сдувку на верхней части ванны и/или на боковой поверхности надстройки.6. Электролизер по п. 1, отличающийся тем, что на верхней части ванны размещен штуцер для извлечения отработанного электролита.1. An electrolyzer for producing metals from solid radioactive waste (SRW), containing a bath, anode basket and cathode, characterized in that it is equipped with a thermally insulated superstructure with a continuous furnace for heat treatment of SRW located in it, and the anode basket is made to move along its vertical axis. 2. The electrolyzer according to claim 1, characterized in that an ohmic heating furnace is used as a feed-through furnace. The electrolyzer according to claim 1, characterized in that the diameter of the superstructure is equal to the diameter of the bath. The cell according to claim 1, characterized in that a partition is installed between the anode-basket and the cathode. 5. The electrolyzer according to claim 1, characterized in that it contains a technological blow-off on the upper part of the bath and / or on the side surface of the superstructure. The electrolyzer according to claim 1, characterized in that on the upper part of the bath there is a fitting for extracting spent electrolyte.
Description
Полезная модель относится к электролитическому получению металлов, а также может быть применена в области обращения с радиоактивными материалами, в особенности, с механической смесью фрагментированного оболоченного материала и решеток, дистанцинирующих тепловыделяющие элементы (ТВЭЛ) в отработанной тепловыделяющей сборке реакторов (ОТВС) типа ВВЭР и РБМК.The utility model relates to the electrolytic production of metals, and can also be applied in the field of radioactive material handling, in particular, with a mechanical mixture of fragmented coated material and grids spacing fuel elements (spent fuel elements) in spent fuel assemblies of VVER and RBMK reactors. .
Предлагаемое техническое решение может быть использовано, в частности, при получении чистого металлического циркония из твердых радиоактивных отходов (ТРО), содержащих циркониевый сплав с 1,5% ниобия, термостойкую хромоникелевую сталь и активность, адсорбированную на часть поверхности обрабатываемого материала (анодная масса).The proposed technical solution can be used, in particular, in the production of pure metallic zirconium from solid radioactive waste (SRW) containing a zirconium alloy with 1.5% niobium, heat-resistant chromium-nickel steel and activity adsorbed on a part of the surface of the processed material (anode mass).
Известна конструкция электролизера [А.И. Алушкин и др. «Цветные металлы», №11, 2012, стр. 37-40] для получения особочистой меди (электрораффинирование) состоящая из коррозионностойкого корпуса, который имеет коробчатую форму, электродного блока выполненного из параллельно закрепленных на токоподводящей балке листов черновой меди (анод) и конструктивно аналогичного блока из тонколистовой чистой меди (катод). Блоки располагаются в ванне таким образом, что листы чистовой меди находятся между листами черновой меди параллельно. В качестве электролита используется раствор медного купороса (CuSO4).Known design of the electrolyzer [A.I. Alushkin et al. “Non-ferrous metals”, No. 11, 2012, pp. 37–40] to obtain highly pure copper (electrorefining) consisting of a corrosion-resistant casing, which has a box-like shape, an electrode unit made of blister copper sheets parallel to the current-carrying beam ( anode) and structurally similar block of pure copper sheet (cathode). The blocks are located in the bath so that the sheets of fine copper are between the sheets of blister copper in parallel. A solution of copper sulfate (CuSO 4 ) is used as the electrolyte.
Наиболее сходным с предлагаемым техническим решением является известное устройство [Патент US 8177952 от 15.05.2012, приоритет от 11.01.2006 по заявке КК10-2006-0003317, МПК C25C 3/34] для электрорафинирования металлического урана из металлического отработанного ядерного топлива, которое состоит из теплоизолированного корпуса, ванны из нержавеющей стали с расплавом солей, анодной секции, выполненной из металлического урана с токоподводом, катода, выполненного из графита с токоподводом, коллектора для сбора чистого урана, а также содержащее вентиль для подачи аргона, источник питания и термоэлектрический элемент.The most similar to the proposed technical solution is the known device [Patent US 8177952 from 05.15.2012, priority from 01/11/2006 according to the application KK10-2006-0003317, IPC
При замыкании электрической цепи электролиза исходный («грязный») уран в анодной секции растворяется в расплаве солей и в ходе электроосаждения на катоде стекает с последнего в коллектор (сборник чистого урана).When the electrolysis circuit is closed, the initial (“dirty”) uranium in the anode section dissolves in the molten salt and, during electrodeposition on the cathode, flows from the latter to the collector (a collection of pure uranium).
Во время анодного растворения основного продукта, а также при извлечении коллектора электролит загрязняется остатками анодной массы, что снижает чистоту получаемого в результате электролиза продукта.During the anodic dissolution of the main product, as well as during the extraction of the collector, the electrolyte is contaminated by the remnants of the anode mass, which reduces the purity of the product resulting from electrolysis.
Задача, на решение которой направлено предлагаемое устройство, заключается в расширении технологических возможностей выделения чистого металла (аффинаж) из ТРО и повышении экономичности производства. Кроме того использование предлагаемого электролизера позволит снизить потребность в площадях складов-хранилищ ТРО, освободить действующие хранилища и соответственно снизить нагрузку на системы обслуживания, в том числе численность персонала, обслуживающего системы.The task to which the proposed device is aimed is to expand the technological capabilities of the separation of pure metal (refining) from SRW and increase the efficiency of production. In addition, the use of the proposed electrolyzer will reduce the need for the areas of SRW storage depots, free up existing storage facilities and, accordingly, reduce the load on the maintenance systems, including the number of personnel serving the systems.
Достигаемый при использовании полезной модели технический результат заключается в повышении чистоты получаемого продукта.The technical result achieved by using the utility model consists in increasing the purity of the obtained product.
Технический результат достигается за счет того, что устройство содержит ванну, анод-корзину и катод.The technical result is achieved due to the fact that the device contains a bath, anode basket and cathode.
От прототипа устройство отличается тем, анод-корзина выполнена с возможностью перемещения вдоль своей вертикальной оси, а также тем, что дополнительно в конструкцию введена теплоизолированная надстройка с диаметром предпочтительно равным диаметру ванны, и расположенная в надстройке проходная печь преимущественно омического нагрева, использование которой позволяет уменьшить объем твердых отходов, снижает расход электролита и исключает загрязнение катодного продукта.The device differs from the prototype in that the anode basket is movable along its vertical axis, as well as in that a thermally insulated superstructure with a diameter preferably equal to the diameter of the bath is introduced into the structure, and a predominantly ohmic heating furnace located in the superstructure, which reduces the volume of solid waste reduces the electrolyte consumption and eliminates pollution of the cathode product.
В ванной между анодом и катодом может быть установлена перегородка, которая разделяет их объемы, способствуя тем самым повышению чистоты получаемого продукта.In the bathroom between the anode and cathode, a partition can be installed that separates their volumes, thereby contributing to an increase in the purity of the resulting product.
В конструкцию устройства могут быть введены технологические сдувки в верхней части ванны и/или на боковой поверхности надстройки, а также штуцер, установленный на верхней части ванны, для удаления отработанного электролита.Technological blow-offs can be introduced into the device’s design in the upper part of the bath and / or on the side surface of the superstructure, as well as a fitting installed on the upper part of the bath to remove spent electrolyte.
Сущность полезной модели поясняется фигурой, где представлена схема конструкции предлагаемого устройства.The essence of the utility model is illustrated by the figure, which shows the design diagram of the proposed device.
Модель электролизера содержит терморегулируемую ванну 1 для наполнения электролитом 9, в качестве которого может быть использован расплав хлоридов щелочных металлов, анод-корзину 2 с токоподводами (на фигуре не указаны), крышку 6 верха теплоизолированной ванны 1, блок катодов 7 преимущественно стержневого типа из чистого циркония, а также возможно применение цилиндрического, пластинчатого или листового типов катода.The cell model contains a temperature-controlled
Анод-корзина 2 представлена на фигуре в двух рабочих положениях: анод-корзина 2(1) с загруженным ТРО, установленная для проведения термообработки, анод-корзина 2(2) - в процессе электролиза. Стенки корзины 2 выполнены мелкоячеистыми, что исключает попадание загрязнений вторичного ТРО в рабочий объем ванны 1.The
На крышке 6 ванны 1 располагаются теплоизолированная надстройка 4 с электронагревом, диаметр которой преимущественно равен ширине ванны. Внутри надстройки 4 и на одной вертикальной оси с ней имеется проходная печь 3 предпочтительно омического нагрева для термообработки исходного, «первичного» и «вторичного» ТРО. Такая конструкция обеспечивает безопасность ввода анод-корзины 2 с нагретой анодной массой.On the
Для вывода паров и газов из парогазового объема на верхней части ванны 1, а также на боковой поверхности надстройки 4 могут быть расположены технологические сдувки 5(1) и 5(2) соответственно.Technological purges 5 (1) and 5 (2), respectively, can be located to remove vapors and gases from the gas-vapor volume on the upper part of the
В верхней части ванны 1 также может быть выполнен штуцер 8, через который с помощью вакуум-ковша (не изображен на фигуре) производится извлечение отработанного электролита 9, содержащего делящиеся материалы и продукты их деления.A
Для герметичного разделения газовых объемов анода 2 от катода 7 на крышке 6 установлена перегородка 10, которая заглублена под зеркало расплава 9.For a tight separation of the gas volumes of the
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
В ванну 1 загружается электролит 9, предпочтительно порошкообразные хлориды щелочных металлов, и производится их нагрев - расплавление.An
Затем с помощью средства цеховой механизации, подготовленный к работе на специальном участке катодный блок 7 через проем в крышке 6 вводится в ванну 1 и погружается в расплавленный электролит 9 ниже зеркала расплава, так что катодный блок 7 параллелен правой торцевой стороне ванны 1 и перегородке 10. Проем герметизируется крышкой 6.Then, using the workshop mechanization means, the
На специализированном участке в анод-корзину 2 загружают навалом ТРО (анодная масса), извлеченным со склада - хранилища.At a specialized site in the
С помощью средств механизации цеха анод-корзину 2 с загруженной в ней анодной массой через проем (не указан на фигуре) вводят в печь 3 и нагревают до температуры до 150-250 градусов, для того, чтобы исключить влагу, масла и т.д., оставшиеся на анодной массе после ее извлечения со склада-хранилища.Using the mechanization tools of the workshop, the
Нагретую в печи анод-корзину 2 медленно погружают в расплав хлоридов 9. Проем, через который анод-корзина 2 вводилась в аппарат, герметизируют крышкой (на фигуре не указана).The
Предпочтительно катодный блок 7 и анод-корзина 2 заглублены под зеркало электролита 9 на одну глубину по горизонтам, которая выше низа перегородки 10.Preferably, the
После включения тока электролиза в потенциометрическом режиме идет технологический процесс электрорафинирования, который завершают путем отключения тока.After turning on the electrolysis current in potentiometric mode, there is a process of electrorefining, which is completed by turning off the current.
Раскрывается герметизирующая проем крышка и с помощью средств механизации анод-корзина 2 с «вторичным» ТРО поступает в печь 3.The sealing opening of the lid is opened and, using mechanization means, the
В печи 3 устанавливается температура выше, чем температура электролита, предпочтительно на 50-60°, так чтобы электролит, находящийся в анод-корзине 2 вытек обратно в ванну 1. Такой температурный режим позволит предупредить газообразование в расплаве. При этом шлам «вторичного» ТРО остается в анод-корзине 2, благодаря ее мелкоячеистой структуре.In the
Затем анод-корзина 1 с «вторичным» ТРО с помощью средств механизации передаются на специализированный технологический участок. Разгерметизируется проем ввода катодного блока 7 и с помощью средств механизации катодный блок 7 передается на последующую технологическую обработку.Then, the
Предлагаемая конструкция модели электролизера обеспечивает безопасность ввода и вывода анод-корзины 2 с нагретой анодной массой, а также полноту отделения электролита, что приводит к его экономии и сокращению объема «вторичного» ТРО.The proposed design of the electrolyzer model ensures the safety of the input and output of the
Таким образом, использование полезной модели за счет введения в ее конструкцию проходной печи позволяет повысить чистоту получаемого продукта.Thus, the use of a utility model due to the introduction of a continuous furnace in its design allows to increase the purity of the resulting product.
Следует иметь ввиду, что используя предлагаемую модель электролизера, можно селективно получать особо чистые металлы (аффинаж) из фракционированных, гранулированных ТРО, содержащих торий, гафний и редкоземельные элементы, в том числе из металлических сплавов, оставляя в шламе легирующие их элементы.It should be borne in mind that using the proposed electrolyzer model, it is possible to selectively obtain highly pure metals (refining) from fractionated, granular SRW containing thorium, hafnium and rare earth elements, including metal alloys, leaving their alloying elements in the sludge.
Модель электролизера ремонтопригодна для дистанционных средств обслуживания, а ее радиационная защита обеспечивает экологическую безопасность на рабочих местах.The cell model is repairable for remote maintenance facilities, and its radiation protection ensures environmental safety at workplaces.
Герметичность и высокая степень теплоизоляции модели электролизера минимизирует величины удельных показателей по энергопотреблению и материалоемкости.The tightness and high degree of thermal insulation of the electrolyzer model minimizes the values of specific indicators for energy consumption and material consumption.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014102157/02U RU141458U1 (en) | 2014-01-23 | 2014-01-23 | ELECTROLYZER FOR PRODUCING METALS |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014102157/02U RU141458U1 (en) | 2014-01-23 | 2014-01-23 | ELECTROLYZER FOR PRODUCING METALS |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU141458U1 true RU141458U1 (en) | 2014-06-10 |
Family
ID=51218430
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014102157/02U RU141458U1 (en) | 2014-01-23 | 2014-01-23 | ELECTROLYZER FOR PRODUCING METALS |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU141458U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2804570C1 (en) * | 2022-03-30 | 2023-10-02 | Частное Учреждение По Обеспечению Научного Развития Атомной Отрасли "Наука И Инновации" (Частное Учреждение "Наука И Инновации") | Method for extracting zirconium from irradiated zirconium materials to reduce volume of high-level radioactive waste |
-
2014
- 2014-01-23 RU RU2014102157/02U patent/RU141458U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2804570C1 (en) * | 2022-03-30 | 2023-10-02 | Частное Учреждение По Обеспечению Научного Развития Атомной Отрасли "Наука И Инновации" (Частное Учреждение "Наука И Инновации") | Method for extracting zirconium from irradiated zirconium materials to reduce volume of high-level radioactive waste |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Nagarajan et al. | Development of pyrochemical reprocessing for spent metal fuels | |
Souček et al. | Pyrochemical reprocessing of spent fuel by electrochemical techniques using solid aluminium cathodes | |
Gibilaro et al. | Electrochemical extraction of europium from molten fluoride media | |
RU2603844C1 (en) | Method of nitride spent nuclear fuel recycling in salt melts | |
Souček et al. | Exhaustive electrolysis for recovery of actinides from molten LiCl–KCl using solid aluminium cathodes | |
Liu et al. | Electroseparation of thorium from ThO2 and La2O3 by forming Th-Al alloys in LiCl-KCl eutectic | |
Joseph et al. | A study of graphite as anode in the electro-deoxidation of solid UO2 in LiCl-Li2O melt | |
Korenko et al. | Electrochemical separation of uranium in the molten system LiF–NaF–KF–UF4 | |
CN109196596A (en) | Fusedsalt reactor fuel is converted by discarded uranium oxide fuel | |
US11613823B2 (en) | Actinide and rare earth drawdown system for molten salt recycle | |
RU141458U1 (en) | ELECTROLYZER FOR PRODUCING METALS | |
CN204982083U (en) | Novel fused salt electrolysis smelts high purity titanium device | |
Mukherjee et al. | Studies on direct electrochemical de-oxidation of solid ThO2 in calcium chloride based melts | |
KR101721530B1 (en) | Integrated electrolytic recovery process apparatus and method for the treatment of used nuclear fuel | |
Nagarajan et al. | Current status of pyrochemical reprocessing research in India | |
Luo et al. | Kinetics process of Tb (III)/Tb couple at liquid Zn electrode and thermodynamic properties of Tb-Zn alloys formation | |
Abdulaziz et al. | Electrochemical reduction of UO2 to U in LiCl-KCl molten salt eutectic using the fluidized cathode process | |
CN203700538U (en) | Vertically integrated smelting electrolysis device for purifying sodium metal | |
CN203700541U (en) | Vertically integrated smelting electrolysis device for preparing sodium metal | |
RU147135U1 (en) | ELECTROLYZER-COAL ELECTRODE ELECTROLYZER | |
Tian et al. | Study on Aggregation Forming of Cathode Liquid Cerium Metal in Molten Salt Electrorefining Process | |
Zhang et al. | Separation of SmCl3 from SmCl3-DyCl3 system by electrolysis in KCl-LiCl-MgCl2 molten salts | |
RU2804570C1 (en) | Method for extracting zirconium from irradiated zirconium materials to reduce volume of high-level radioactive waste | |
Laplace et al. | Electrodeposition of uranium and transuranics metals (Pu) on solid cathode | |
GB2548378A (en) | Electrochemical reduction of spent nuclear fuel at high temperatures |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20190124 |