RU147135U1 - Электролизер с оксидно-угольным электродом - Google Patents

Электролизер с оксидно-угольным электродом Download PDF

Info

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
Application number
RU2014127368/02U
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Александрович Чемезов
Андрей Артурович Шенгальс
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Свердловский научно-исследовательский институт химического машиностроения" (ОАО "СвердНИИхиммаш")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Свердловский научно-исследовательский институт химического машиностроения" (ОАО "СвердНИИхиммаш") filed Critical Открытое акционерное общество "Свердловский научно-исследовательский институт химического машиностроения" (ОАО "СвердНИИхиммаш")
Priority to RU2014127368/02U priority Critical patent/RU147135U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU147135U1 publication Critical patent/RU147135U1/ru

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.
8. Электролизер по п. 1, отличающийся тем, что он выполнен из термокоррозионностойкого материала и облицован нержавеющей сталью.
Figure 00000001
RU2014127368/02U 2014-07-04 2014-07-04 Электролизер с оксидно-угольным электродом RU147135U1 (ru)

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)

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