RU147135U1 - Электролизер с оксидно-угольным электродом - Google Patents
Электролизер с оксидно-угольным электродом Download PDFInfo
- Publication number
- RU147135U1 RU147135U1 RU2014127368/02U RU2014127368U RU147135U1 RU 147135 U1 RU147135 U1 RU 147135U1 RU 2014127368/02 U RU2014127368/02 U RU 2014127368/02U RU 2014127368 U RU2014127368 U RU 2014127368U RU 147135 U1 RU147135 U1 RU 147135U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- anode
- anode basket
- cathode
- electrolyzer
- bath
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
1. Электролизер для получения металлов из расплава солей, содержащий корпус с ванной, заполненной электролитом, герметизирующую крышку, пластинчатый катод и анод-корзину с токоподводами, отличающийся тем, что анод-корзина стационарно закреплена на дне ванны, содержит дозатор-питатель, установленный на одной вертикальной оси с анод-корзиной, и усеченный конус для направления загружаемой анодной массы.2. Электролизер по п. 1, отличающийся тем, что анод-корзина имеет нижний токоподвод.3. Электролизер по п. 1, отличающийся тем, что геометрическая плоскость, проходящая через вертикальную ось дозатора-питателя с анод-корзиной и вертикальную ось катода, делит поверхность дна ванны на две равные части.4. Электролизер по п. 1, отличающийся тем, что он содержит перегородку, установленную между катодной и анодной частью ванны параллельно ее торцевым сторонам.5. Электролизер по п. 4, отличающийся тем, что катод и анод-корзина заглублены так, что их верх выше низа перегородки.6. Электролизер по п. 1, отличающийся тем, что он содержит штуцеры для сдувки паров и газов,7. Электролизер по п. 1, отличающийся тем, что он содержит заслонку, герметизирующую проем ввода вакуум-ковша.8. Электролизер по п. 1, отличающийся тем, что он выполнен из термокоррозионностойкого материала и облицован нержавеющей сталью.
Description
Полезная модель электролизера с оксидно-угольным электродом (анодом) применяется для получения металлов и их оксидов из расплава хлоридов в потенциометрическом режиме электролиза.
В качестве оксидно-угольного электрода (исходный материал) используется механическая смесь оксидов металлов с каменноугольным пеком, доведенная до пастообразного состояния, програнулированная и термически обработанная при температурах на 50°C выше температуры плавления расплава хлоридов.
На ряде технологических переделов в атомной промышленности (производство урансодержащих порошков, таблеток ядерного топлива) по разным причинам возникает брак материалов, а также аварийные просыпи, урансодержащие отложения и ТРО. В цветной металлургии также имеет место производство оксидов циркония, гафния, бериллия, РЗЭ, отходы этих производств в виде оксидов, которые необходимо утилизировать.
Практически широкий диапазон технологических переделов с оксидами поливалентных металлов свидетельствует о существенной значимости, целесообразности в настоящее время использования полезной модели электролизера для ликвидации брака оксидов, ТРО и особенно оксидов урана, обогащенных по изотопу урана-235.
Известно устройство для дезактивации радиоактивно загрязненных графитовых деталей уран-графитовых ядерных реакторов [Патент РФ №86343, приор, от 20.04.2009, опубл. 27.08.2009, МПК G21C 9/00], содержащее заполненную высокотемпературным электролитическим расплавом хлоридов щелочных металлов ванну с герметизирующей крышкой. Катод и анод, соединены верхними токоподводами с источником питания, причем катод выполнен пластинчатым, а анод - в виде корзины из перфорированного графита для размещения в ней радиоактивно загрязненных графитовых изделий.
Использование такой конструкции устройства предполагает осуществление с помощью средств механизации множества операций по загрузке-выгрузке, вводу-выводу анода-корзины, что усложняет процесс эксплуатации, а также способствует загрязнению электролита остатками анодной массы. Кроме того, в процессе электролиза объем анодной массы уменьшается и возникает возможность дозагрузки анода-корзины, что при использовании известного устройства осуществимо только в случае прерывания всего процесса.
Целью полезной модели является оптимизация процесса эксплуатации устройства, в том числе обеспечение возможности дозагрузки анода-корзины в процессе электролиза, без осуществления дополнительных операций при одновременном повышении чистоты конечного продукта.
Технический результат достигается за счет того, что предлагаемая конструкция электролизера содержит корпус с ванной, заполненной электролитом, и герметизирующую крышку, пластинчатый катод с токоподводом, анод-корзину с токоподводом.
От прототипа устройство отличается тем, что:
- анод-корзина стационарно закреплена на дне ванны, и предпочтительно имеет нижний токоподвод,
- содержит дозатор-питатель, установленный на одной вертикальной оси с анод-корзиной, причем геометрическая (теоретическая) плоскость, проходящая через вертикальную ось дозатора-питателя и анод-корзины и вертикальную ось катода делит поверхность дна ванны на две равные части,
- усеченный конус, определяющий направление движения загружаемой анодной массы.
- содержит перегородку, герметично разделяющую газовые объемы анодной части ванны от катодной и, установленную параллельно торцевым сторонам ванны,
- катод и анод-корзина заглублены так, что их верх выше низа перегородки.
Кроме того, устройство может содержать штуцеры для сдувки паров и газов, а также заслонку, герметизирующую проем ввода вакуум-ковша.
Предпочтительно устройство выполнено из термокоррозионностойкого материала и облицовано нержавеющей сталью.
Заявляемая конструкция позволяет оптимизировать процесс эксплуатации устройства за счет уменьшения количества механических операций и обеспечения возможности дозагрузки анода-корзины в процессе работы устройства. При этом благодаря минимизации операций по вводу-выводу элементов (например, анод-корзина с загрязненным материалом) из ванны, а также введению в конструкцию устройства перегородки достигается высокая чистота конечного продукта.
Конструкция поясняется фигурой, где изображен общий вид устройства, в соответствии с которой полезная модель содержит теплоизолированный нагреваемый корпус с ванной 2, заполненной расплавом 11 электролита, преимущественно расплавом хлоридов, герметизирующую крышку 3, пластинчатый катод 10 с верхним токоподводом 9 и анод-корзину 1 с токоподводом, причем анод-корзина 1 выполнена из перфорированного графита и имеет цилиндрическую форму с сетчатыми ячеистыми стенками.
Для сдувки паров и газов в устройстве выполнены штуцеры 7. В герметизирующей крышке 3 выполнена заслонка 6 для ввода вакуум-ковша (на рисунке не указан), с помощью которого из объема анод-корзины 1 могут быть извлечены механически взвешенные коллоидные частицы в качестве «вторичного» РАО.
Кроме того, в устройстве выполнена перегородка 8, установленная между анодной и катодной частью ванны параллельно ее торцевым сторонам и заглубленная под зеркало расплава И электролита, которая герметично разделяет газовые объемы анодной части от катодной и позволяет предотвратить турбулизацию потоков расплава 11 электролита. Катод 10 заглублен в расплаве 11 электролита таким образом, что его верх расположен выше низа перегородки 8.
Анод-корзина 1 предпочтительно имеет нижний токоподвод и стационарно закреплена на дне ванны так, что верх анод-корзины 1 находится выше низа перегородки 8. Такое исполнение анод-корзины 1 позволяет избежать необходимости дополнительного использования механизмов ее подъема и опускания и соответственно использования разъемного контактного узла.
В устройстве на одной вертикальной оси с анод-корзиной 1 установлен дозатор-питатель 5 исходного материала, поток загружаемого материала из которого направляется в анод-корзину 1 через усеченный конус 4, причем геометрическая (теоретическая) плоскость, проходящая через вертикальную ось дозатора-питателя 5 и анод-корзины 1 и вертикальную ось катода 10 делит поверхность дна ванны 2 на две равные части.
Электролизер выполнен из термокоррозионностойкого материала и облицован нержавеющей сталью. Герметичность и высокая степень теплоизоляции устройства минимизируют удельные показатели по энергопотреблению и материалоемкости.
Устройство работает следующим образом.
В ванну 2 загружаются исходные соли в заданной определенной пропорции и расплавляются. С помощью средств механизации катод 10 погружается под зеркало расплава 11 электролита.
Дозатор-питатель 5 выдает определенную порцию анодной массы, которая проходит потоком через усеченный конус 4, который направляет этот поток в центр анода-корзины 1, заполняя ее анодной массой до 95% от объема анод-корзины 1. После этого замыкается цепь постоянного тока и начинается электролиз в потенциометрическом режиме.
По мере анодного растворения ценного продукта из анодной массы, оставшаяся часть уменьшается в объеме, поэтому с помощью питателя-дозатора 5 не прерывая процесс электролиза может быть осуществлена дозагрузка исходной анодной массы, при условии, что верх загружаемого материала будет ниже верха анод-корзины 1.
По окончании процесса электролиза отключается цепь постоянного тока. С помощью вакуум-ковша (на фиг. не изображен) отбирается из объема анод-корзины 1 оставшаяся там масса («вторичное» РАО) и передается на последующую технологическую переработку.
Катод 10 с электроосажденным на нем ценным продуктом извлекается из ванны 2 и передается на последующую технологическую переработку.
Новый, подготовленный к работе катод 10 погружается в расплав 11 электролита.
Дозатор-питатель 5 снова выдает определенную порцию анодной массы в ванну 2. Замыкается электрическая цепь электролиза и очередной цикл электролиза начинается.
Таким образом, при использовании полезной модели достигается оптимизация процесса эксплуатации устройства за счет уменьшения количества операций по вводу-выводу элементов устройства и обеспечения возможности дозагрузки анодной массы в процессе электролиза. Кроме того, уменьшение количества таких операций ввода-вывода элементов через электролит в совокупности с использованием перегородки 8 позволяет повысить чистоту получаемого конечного продукта.
Одновременно следует указать, что при использовании оксидно-угольных электродов, содержащих оксиды Zr, Hf редкоземельные элементы и др. можно получать чистые цирконий, гафний, редкоземельные элементы при конструктивном оформлении данной полезной модели электролизера в потенциометрическом режиме.
Устройство ремонтнопригодно для дистанционных средств обслуживания, а его радиационная защита обеспечивает экологическую безопасность на рабочих местах.
Универсальность работы устройства заключается в том, что при потенциометрическом режиме эксплуатации аффинажа получается чистый металл из оксидов урана с разной степенью валентности, в том числе оксидов поливалентных металлов.
Claims (8)
1. Электролизер для получения металлов из расплава солей, содержащий корпус с ванной, заполненной электролитом, герметизирующую крышку, пластинчатый катод и анод-корзину с токоподводами, отличающийся тем, что анод-корзина стационарно закреплена на дне ванны, содержит дозатор-питатель, установленный на одной вертикальной оси с анод-корзиной, и усеченный конус для направления загружаемой анодной массы.
2. Электролизер по п. 1, отличающийся тем, что анод-корзина имеет нижний токоподвод.
3. Электролизер по п. 1, отличающийся тем, что геометрическая плоскость, проходящая через вертикальную ось дозатора-питателя с анод-корзиной и вертикальную ось катода, делит поверхность дна ванны на две равные части.
4. Электролизер по п. 1, отличающийся тем, что он содержит перегородку, установленную между катодной и анодной частью ванны параллельно ее торцевым сторонам.
5. Электролизер по п. 4, отличающийся тем, что катод и анод-корзина заглублены так, что их верх выше низа перегородки.
6. Электролизер по п. 1, отличающийся тем, что он содержит штуцеры для сдувки паров и газов,
7. Электролизер по п. 1, отличающийся тем, что он содержит заслонку, герметизирующую проем ввода вакуум-ковша.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014127368/02U RU147135U1 (ru) | 2014-07-04 | 2014-07-04 | Электролизер с оксидно-угольным электродом |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014127368/02U RU147135U1 (ru) | 2014-07-04 | 2014-07-04 | Электролизер с оксидно-угольным электродом |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU147135U1 true RU147135U1 (ru) | 2014-10-27 |
Family
ID=53384278
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014127368/02U RU147135U1 (ru) | 2014-07-04 | 2014-07-04 | Электролизер с оксидно-угольным электродом |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU147135U1 (ru) |
-
2014
- 2014-07-04 RU RU2014127368/02U patent/RU147135U1/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Choi et al. | Effect of the UO2 form on the electrochemical reduction rate in a LiCl–Li2O molten salt | |
US20200165735A1 (en) | Actinide and rare earth drawdown system for molten salt recycle | |
RU2603844C1 (ru) | Способ переработки нитридного отработавшего ядерного топлива в солевых расплавах | |
Choi et al. | Complete reduction of high-density UO2 to metallic U in molten Li2O–LiCl | |
Joseph et al. | A study of graphite as anode in the electro-deoxidation of solid UO2 in LiCl-Li2O melt | |
CN109196596A (zh) | 将废弃的氧化铀燃料转化为熔盐反应堆燃料 | |
AU2011330970B2 (en) | Electrolysis apparatus | |
RU147135U1 (ru) | Электролизер с оксидно-угольным электродом | |
Choi et al. | Highly enhanced reduction of rare earth oxides in simulated oxide fuel in Li2OLiCl salt using lithium metal | |
Abdulaziz et al. | Electrochemical reduction of UO2 to U in LiCl-KCl molten salt eutectic using the fluidized cathode process | |
Mukherjee et al. | Studies on direct electrochemical de-oxidation of solid ThO2 in calcium chloride based melts | |
Abdulaziz et al. | Predominance diagrams of spent nuclear fuel materials in LiCl-KCl and NaCl-KCl molten salt eutectics | |
Nagarajan et al. | Current status of pyrochemical reprocessing research in India | |
Shishkin et al. | Electrochemical reduction of uranium dioxide in LiCl–Li2O melt | |
CN102168288A (zh) | 稀有金属熔盐电解用保护阳极 | |
RU141458U1 (ru) | Электролизер для получения металлов | |
KR101598851B1 (ko) | 사용후핵연료로부터 용존성원소의 분리방법 및 이를 포함하는 사용후핵연료의 금속전환방법 | |
RU147136U1 (ru) | Электролизер для получения металлов из твердых радиоактивных отходов | |
RU2700934C1 (ru) | Способ переработки оксидного ядерного топлива | |
KR101556509B1 (ko) | 사용후핵연료의 파이로 공정 시설 | |
Niedrach et al. | The preparation of uranium metal by the electrolytic reductior of its oxides | |
Tokovoi | Electrochemical reduction of steel in an induction furnace | |
Abdulaziz | Electrochemical reduction of metal oxides in molten salts for nuclear reprocessing | |
Choi et al. | Quantitative analysis of oxygen gas exhausted from anode through in situ measurement during electrolytic reduction | |
Stevenson | Development of a novel electrochemical pyroprocessing methodology for spent nuclear fuels |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20190705 |