RU14214U1 - Электролизер получения галлия - Google Patents

Abstract

Электролизер получения галлия из щелочно-алюминатных растворов глиноземного производства, содержащий стальной разделенный на секции корпус, пластинчатые аноды и водоохлаждаемые катоды, токонесущие медные шины, отличающийся тем, что корпус имеет наклонное днище, в нижней части которого расположено сливное отверстие, и электроизолированные продольные стенки, корпус разделен на секции посредством по крайней мере одной поперечной перегородки, верхняя часть которой расположена на уровне "зеркала" раствора, а нижняя часть расположена на 30-50 мм выше днища корпуса, в каждой секции равноудаленно от перегородок или от перегородки и торцевой стенки корпуса на расстоянии, равном 2-3 значениям межэлектродного зазора, установлено нечетное число, но не менее трех электродов, причем одинарные аноды всегда установлены крайними, 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 электродных штанг вставлены в поперечные пазы электроизоляционных пластин, имеющих, кроме того, дополнительные пазы, расположенные друг от друга на расстоянии двух межэлектродных зазоров, для размещения в них электродных штанг противоположно заряженных электродов.

Description

Электролизер получения галлия.

Полезная модель относится к металлургии цветных и редких металлов и может быть использована при электролитическом извлечении из водных растворов металлов, особенно при их малых концентрациях, а также при последующем переведении выделенных на катоде металлов в раствор.

Известен ящичный электролизер для водных растворов, содержащий корпус, устройства для подвода и отвода электролита и установленные на бортовые и промежуточные щины с опорой на изоляторы аноды и катоды. В котором бортовые и промежуточные шины выполнены с поперечными контактными опорными пазами, расстояние между осевыми центрами которых соответствует межэлектродном расстоянию, а контактные и опорные пазы на противолежащих шинах расположены оппозиционно ( А.С. СССР №. 1574662, С 22 В 15/00,1990г.).

Основным недостатком известного электролизера является сложность его конструкции.

Известен электролизер для получения галлия из щелочноалюминатных растворов глиноземного производства, содержащий стальной корпус, пластинчатые аноды и коробчатые водоохлаждаемые катоды, в котором корпус разделен на секции катодами, установленными с зазором 5-10 мм к электроизолированным стенкам корпуса, а внутри каждой секции помещены аноды, состоящие из стационарной стальной пластины и одной или двух вьщосных никелевых пластин, причем отношение расстояния от стационарной до выносной пластины к межэлектродному зазору составляет 2,5-3,0, а отнощение площади поперечного сечения корпуса к высоте столба, находящегося в нем раствора, составляет 4,5-5,5 ( Патент РФ № 2127328, С 22 В 15/00, 1999 г.).

К недостаткам известного электролизера относится сложность его конструкции, в частности, изготовление анодов из 2-х или 3-х металлических листов, и, как следствие, повьппенный расход никеля и нержавстали, высокий расход электроизоляционного материала на полную футеровку стенок корпуса.

с 22 в 58/00

Таким образом, перед авторами стояла задача разработать более простую конструкцию элетролизера получения галлия.

Поставленная задача решена в предлагаемой конструкции электролизера получения галлия из щелочно-алюминатных растворов глиноземного производства, содержащего стальной разделенный на секции корнус, пластинчатые аноды и водоохлаждаемые катоды, токонесущие медные нтны, в котором корпус имеет наклонное днище с расположенным в нижней части сливным отверстием и электроизолированные продольные стенки, корпус разделен на секции посредством по крайней мере одной поперечной перегородки, верхняя часть которой расположена на уровне зеркала раствора, а нижняя часть расположена на 30-50 мм вьппе днища корпуса, в каждой секции равноудаленно от перегородок или от перегородки и торцевой стенки корпуса на расстоянии равном 2-3 значениям межэлектродного зазора установлено нечетное число, но не менее трех электродов, причем одинарные аноды всегда установлены крайними, токонесущие шины имеют поперечные пазы, расстояние между которыми равно двум межэлектродным зазорам и в которых установлены и закреплены твердеющей медногаллиевой пастой и нажимными пластинами с болтами контактные концы электродных штанг одноименных электродов, а нерабочие укороченные концы электродных штанг вставлены в поперечные пазы электроизоляционных пластин, имеющих, кроме того, дополнительные пазы, расположенные друг от друга на расстоянии двух межэлектродных зазоров, для размещения в них электродных щтанг противоположно заряженных электродов.

На фиг. 1 показан электролизер, вид спереди; на фиг.2 - электролизер, вид сбоку; на фиг. 3 - вид по стрелке А ( контакт анодная шина - электродная щтанга ); на фиг.4 - вид по стрелке Б ( контакт катодная шина - электродная штанга); на фиг.5 - вид по стрелке В( анодная изоляционная нластина); на фиг. 6 - вид по стрелке Г (катодная изоляционная пластина).

Устройство включает стальной корпус 1 электролизера, состоящий из продольных стенок 2, покрытых электроизоляционным материалом 3, торцевых стенок 4 без электроизоляционного покрытия, наклонного днища 5, имеющего горизонтальную площадку 6 со сливным отверстием, по крайней мере одну стальную поперечную перегородку 7, закрепленную на продольных

стенках 2 таким образом, что верхняя часть перегородки находится на уровне зеркала раствора, а нижняя часть расположена на 30-50 мм вьппе днища, и образующую секции 8, в которых равноудаленно от перегородок 7 или от перегородки 7 и торцевой стенки 4 установлено нечетное число, но не менее трех, электродов 9, причем одинарные пластинчатые аноды 10 всегда установлены крайними. Аноды 10 имеют фиксаторы положения 11, защищенные электроизоляционными колпачками, и медные анодные щтанги 12, контактные концы которых установлены в поперечные пазы 13 медной анодной шины 14, расстояние между которыми равно двум межэлектродньш зазорам, и закреплены там твердеющей медногаллиевой пастой 15, стальной нажимной анодной пластиной 16 и болтами 17, а нерабочие укороченные концы анодных щтанг 12 свободно установлены в поперечные пазы 18 анодной электроизоляционной пластины 19, изготовленной, например, из стеклотекстолита. Электроизоляционная пластина 19 имеет дополнительные более глубокие пазы 20, расположенные друг от друга на расстоянии двойного межэлектродного зазора, для размещения в них медных катодных щтанг 22. Стальные водоохлаждаемые полые катоды 21 имеют медные катодные щтанги 22, контактные концы которьг с установлены в поперечные назы 23 катодной медной щины 24, расстояние между которыми равно двум межэлектродным зазорам, и закреплены в них твердеющей медногаллиевой пастой 25, стальной нажимной катодной пластиной 26 и болтами 27, а укороченные концы катодных штанг 22 свободно установлены в поперечные пазы 28 катодных электроизоляционных пластин 29, которые имеют дополнительные пазы 30, расстояние между которыми равно двойному межэлектродному зазору, для размещения в них медньк анодных щтанг 12.

Использование стальных ноперечньк перегородок в предлагаемом электролизере для создания секций и размещения в них нечетного числа электродов позволяет проводить электролиз слабо нагретых и вязких растворов за счет интенсификации процесса диффузии ионов металлов и сокращения пути их миграции из глубины раствора к поверхности катода. В отсутствии перегородок извлечение галлия снижается на 3-5 %. Предлагаемая конструкция предполагает электроизоляцию только продольных стенок корпуса, например, тепло-щелочестойкой резиной, что позволяет применять аноды и катоды увеличенной ширины, отстоящие от продольных стенок всего на 10-15 мм, что улучшает раснределение тока в электролите, при этом днище и поперечные стенки в достаточной мере удалены от электродов и поэтому могут быть не электроизолированы. Распределение тока по длине медных токонесущих анодных и катодных шин и соответствующих электродных штанг практически равномерно, поэтому плотности тока в катоде также одинаковы, что обеспечивает получение плотного малоосыпаемого катодного осадка, при этом пртшепение электроизоляппонных пластин и укорочепных штанг позволяет исключить возможность замьпсания. Увеличение расстояния между крайними электродами и стенками более, чем три межэлектродных зазора приводит к уменьщепию извлечения металла из раствора.

В качестве исходных щелочно-алюминатпых растворов глинозёмного производства используют растворы,полученные в основном при переработке бокситов по способу Байера.

Получаемые при переработке бокситов по способу Байера маточные алюминатпые растворы содержат ,в среднем, кг/м : 130-180 - оксида натрия,6080- - оксида алюминия, 0,3-0,6 - диоксида кремния, 0,004-0,006 - оксида железа, 1,5-2,0 - органических веществ(в пересчете на кислород по перманганату калия),2,5-3,5 - общей серы,в том числе серы сульфидной - 0,5-0,8, тиосульфатной - 1,0-1,2,сульфитной - 0,2-0,4,сульфатной - 0,8-1,1.

Оборотные алюминатные растворы содержат, в среднем, 260-320 - оксида натрия, 120-160 - оксида алюминия,0,6-1,2 - диоксида кремния,0,01-0,015 - оксида железа,3,0-4,0 - органических веществ,5,0-7,0 - общей серы,в том числе серы сульфидной - 1,0-1,6,тиосульфатной - 2,0-2,4,сульфитной - 0,4-0,8,сульфатной - 1,6-2,2.(все соединения серы даны в пересчёте на 8)Концентрация галлия в маточньгс и оборотных алюмипатных растворах составляет 0,15-0,25 и 0,30-0,50,соответственпо. Перед электролизом в исходные растворы или их смеси вводят цинк в количестве, чтобы его содержание в электролите составляло 0,3-1,0 кт/м.

ется на анодную шину 14 и через анодную штангу 12 на анод 10, через раствор от анода 10 на катод 21, на котором осаждается цинкгаллиевый снлав, далее от катода 21 через катодную штангу 22 на катодную шину 24 и в цепь. После окончания электролиза отработанный электролит сливают и растворяют выделенный цинкгаллиевый снлав в специально приготовленном щелочном растворе, после удаления которого процесс повторяют. В случае, если используют не один электролизер, то описанный процесс повторяется столько раз, сколько электролизеров в серии.

Проведение электролиза с использованием электролизера предлагаемой конструкции позволяет получить металл чистотой 99,999 - 99,9996 % по содержанию галлия, извлечение галлия при этом составляет до 89,5 %.

Таким обраюм, предлагаемый электролизер обеспечивает упрощение конструкции и увеличение безонасности работы.

Claims (1)

1. Электролизер получения галлия из щелочно-алюминатных растворов глиноземного производства, содержащий стальной разделенный на секции корпус, пластинчатые аноды и водоохлаждаемые катоды, токонесущие медные шины, отличающийся тем, что корпус имеет наклонное днище, в нижней части которого расположено сливное отверстие, и электроизолированные продольные стенки, корпус разделен на секции посредством по крайней мере одной поперечной перегородки, верхняя часть которой расположена на уровне "зеркала" раствора, а нижняя часть расположена на 30-50 мм выше днища корпуса, в каждой секции равноудаленно от перегородок или от перегородки и торцевой стенки корпуса на расстоянии, равном 2-3 значениям межэлектродного зазора, установлено нечетное число, но не менее трех электродов, причем одинарные аноды всегда установлены крайними, 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 электродных штанг вставлены в поперечные пазы электроизоляционных пластин, имеющих, кроме того, дополнительные пазы, расположенные друг от друга на расстоянии двух межэлектродных зазоров, для размещения в них электродных штанг противоположно заряженных электродов.