RU1770454C

RU1770454C - Electrolyzer

Info

Publication number: RU1770454C
Application number: SU904791909A
Authority: RU
Inventors: Евгений Иванович Елисеев; Александр Иванович Вольхин; Владимир Викторович Беннер; Юрий Михайлович Галкин
Original assignee: Уральский политехнический институт им.С.М.Кирова; Кыштымский Медеэлектролитный Завод
Priority date: 1990-02-14
Filing date: 1990-02-14
Publication date: 1992-10-23

Abstract

Изобретение относитс к металлургии цветных металлов и может быть использовано дл извлечени металлов из растворов, в том числе из стоков промышленных предпри тий . Дл этого необходимо Б пооцессе электролиза растворов непрерывно выводить из сло частицы насыпного элэктрода с осажденным на них металлом. Конструкци электролизера включает электрод в виде сло неподвижных электропровод щих частиц, отличительным признаком которого вл етс наличие сборника частиц с осажденным металлом, снабженного вибратором и отделенного от электрода перфорированными перегородками, отверсти в которых смещены друг относительно друга. ций, главным образом - разр да ионов водорода , с резким уменьшением эффективности процесса и ухудшением качества осадка. В последнее врем дл извлечени металлов из производственных растворов и сточных вод с концентрацией металла до 1 г/л и менее (растворы выщелачивани руд, стоки металлургических заводов, промывные воды гальванических цехов и др.) стали примен ть электролизеры с трехмерными электродами. К ним относ тс электролизеры с трехмерным пористым проточным электродом, в которых катодные листы заменены плоскими катодными кассетами с засыпкой из углеродных волокон пли гранул , либо электроды в виде неподвижного сло гранул из электропровод щего материала , через который протекает обрабатываемый раствор 1. Этот электролизер, вз тый в качестве прототипа, обеспечивает выделение металлов из растворов с концет рацией Ё vj VI О ь. (Л 4The invention relates to the metallurgy of non-ferrous metals and can be used to extract metals from solutions, including from effluents of industrial enterprises. For this, it is necessary, by the process of electrolysis of solutions, to continuously remove particles of a bulk electrode with a metal deposited on them from the layer. The design of the electrolyzer includes an electrode in the form of a layer of fixed conductive particles, the hallmark of which is the presence of a particle collector with deposited metal, equipped with a vibrator and separated from the electrode by perforated baffles, the openings in which are displaced relative to each other. tion, mainly - the discharge of hydrogen ions, with a sharp decrease in the efficiency of the process and deterioration of the quality of the precipitate. Recently, electrolyzers with three-dimensional electrodes have been used to extract metals from industrial solutions and wastewater with a metal concentration of up to 1 g / l or less (ore leaching solutions, wastewater from metallurgical plants, washing waters of galvanic shops, etc.). These include electrolyzers with a three-dimensional porous flow electrode, in which the cathode sheets are replaced by flat cathode cassettes filled with carbon fibers or pellets, or electrodes in the form of a fixed layer of granules of electrically conductive material through which the processed solution 1 flows. This electrolyzer As a prototype, it provides the separation of metals from solutions with a concentration of Ё vj VI O. (L 4

Description

10-100 мг/л до остаточной концентрации 0,005-0,7 мг/л с приемлемыми технико-экономическими показател ми (выход по току до 70%); больша удельна поверхность частиц сло обуславливает высокую произво- дительность электролизера. Однако, емкость насыпного электрода по осаждаемому металлу сравнительно невысока, что делает его применение дл очистки более концентрированных растворов (1-10 г/л) нецелесообразным; происходит срастание частиц сло , уменьшение удельной поверхности сло , повышение гидравлического со- противлени сло потоку раствора. Опытной проверкой в лабораторных услови х установлено, что осаждение уже 0,15- 0,20 г металла в 1 см3 рабочего объема насыпного электрода вызывает необратимое ухудшение показателей электролиза. Дл обеспечени устойчивых показателей работы электролизера в этом случае требуетс часта замена насыпного сло ; это уменьшает производительность электролизера и повышает трудоемкость его обслуживани .10-100 mg / l to a residual concentration of 0.005-0.7 mg / l with acceptable technical and economic indicators (current efficiency up to 70%); the large specific surface area of the particles of the layer determines the high productivity of the electrolyzer. However, the capacity of the bulk electrode on the deposited metal is relatively low, which makes it not practical to use more concentrated solutions (1-10 g / l); particle particles grow together, the specific surface area of the layer decreases, and the hydraulic resistance of the layer increases to the flow of the solution. An experimental test in laboratory conditions showed that the deposition of already 0.15-0.20 g of metal in 1 cm3 of the working volume of the bulk electrode causes an irreversible deterioration in electrolysis. In order to provide stable performance of the electrolyzer, in this case, frequent replacement of the bulk layer is required; this reduces the productivity of the cell and increases the complexity of its maintenance.

Целью изобретени вл етс непрерывна выгрузка частиц с осаждением металлом в процессе электролиза раствора.An object of the invention is to continuously discharge particles by metal deposition during electrolysis of a solution.

Эта цель достигаетс тем, что электролизер с электродом s виде сло неподвиж- ных электропровод щих частиц дополнительно содержит сборник частиц с осажденным металлом, снабженный вибратором , причем сборник отделен от электрода перфорированными перегородками, отверсти в которых смещены друг относительно друга.This goal is achieved in that the electrolyzer with the electrode s in the form of a layer of fixed electrically conductive particles further comprises a particle collector with deposited metal, equipped with a vibrator, the collector being separated from the electrode by perforated partitions, the openings of which are offset from each other.

Введение а конструкцию электролизера сборника частиц с осажденным металлом обеспечивает возможность выгрузки гранул с осажденным металлом из электролизера, не наруша процесс электролиза, то есть - возможность непрерывной обработки раствора . Вибратор, установленный на сборнике , вместе с перфорированными перегородками, отдел ющими сборник от насыпного электрода, обеспечивает непрерывную транспортировку гранул с осажден- ным металлом в сборник, Смещение отверстий перфорированных перегородок друг относительно друга предотвращает самопроизвольную выгрузку гранул с осажденным металлом из насыпного сло в сборник в отсутствие вибрации.The introduction to the design of the electrolyzer of a collector of particles with deposited metal provides the possibility of unloading granules with deposited metal from the electrolyzer without disturbing the electrolysis process, that is, the possibility of continuous processing of the solution. A vibrator mounted on the collector, along with perforated baffles separating the collector from the bulk electrode, provides continuous transportation of pellets with deposited metal into the collector. Displacement of the holes of the perforated partitions relative to each other prevents spontaneous discharge of granules with deposited metal from the bulk layer into the collector into the collector lack of vibration.

На чертеже схематически изображен электролизер, разрез.The drawing schematically shows an electrolyzer, a section.

Электролизер состоит из корпуса 1, установленного на амортизаторах 2 и соединенного со сборником гранул с осажденным металлом 3. От сборника корпус отделенThe cell consists of a housing 1 mounted on shock absorbers 2 and connected to a pellet collector with deposited metal 3. The housing is separated from the collector

перфорированными перегородками 7, отверсти в которых смещены друг относительно друга. Сборник гранул механически св зан с вибратором 5, обеспечивающимperforated partitions 7, the holes in which are offset from each other. The pellet collector is mechanically connected to a vibrator 5, providing

колебани электролизера в плоскости перфорированных перегородок. В корпусе размещены катодна и анодные чейки, разделенные диафрагмой 9. В анодном пространстве расположены аноды 6, в катодном - слой гранул 10 с погруженным в него токоподводом 8, Через отверсти в верхней перфорированной перегородке гранулы под действием собственного веса попадают на нижерасположенную перегородку. Размеры отверстий в перегородках естественного откоса, гранулы в отсутствие вибрации корпуса не просыпаютс в сборник 3.vibrations of the cell in the plane of the perforated partitions. The cathode and anode cells are located in the casing, separated by a diaphragm 9. Anodes 6 are located in the anode space, in the cathode is a layer of granules 10 with a current lead 8 immersed in it. Through openings in the upper perforated partition, the granules fall on the lower partition through their own weight. The dimensions of the holes in the walls of the natural slope, the granules in the absence of vibration of the body do not wake up in the collector 3.

Электролизер работает следующим образом .The cell operates as follows.

Раствор, содержащий извлекаемый металл , подаетс в слой гранул 10 снизу через сборник 3 и перфорированные перегородки 7, одновременно играющие роль распределител потока. В процессе прохождени раствора через слой гранул вследствие пропускани электрического тока от внешнего источника, при определенном потенциале насыпного катода на его гранулах выдел етс металл. Этот процесс происходит при весьма незначительном перенапр жении вследствие большой рабочей поверхности катода и, следовательно, малой плотности тока. После выхода раствора из сло он выводитс из корпуса через патрубок 12, будучи очищен от металла. Смешивание очищенного католита с анолитом предотвращаетс поддержанием уровн последнего ниже, чем уровень католита (например, отводом через сливные патрубки 11 анолита, который подпитываетс фильтрацией очищенного раствора через диафрагму 9). Под действием вибратора 5 гранулы смешиваютс относительно перфорированных перегородок 7, просыпаютс в сборник 3 и накапливаютс в нем в виде периодически удал емого сло 4, а также поступают в межперегородочное пространство из катодного сло 10. Таким образом вибраци корпусаThe solution containing the recoverable metal is fed into the pellet layer 10 from below through a collector 3 and perforated baffles 7, simultaneously playing the role of a flow distributor. During the passage of the solution through the layer of granules due to the passage of electric current from an external source, at a certain potential of the bulk cathode, metal is released on its granules. This process occurs at a very slight overvoltage due to the large working surface of the cathode and, consequently, the low current density. After the solution exits the bed, it is discharged from the housing through the nozzle 12, having been cleaned of metal. Mixing the purified catholyte with the anolyte is prevented by keeping the level of the latter lower than the catholyte level (e.g. by draining the anolyte through drain pipes 11, which is fed by filtering the purified solution through the diaphragm 9). Under the action of the vibrator 5, the granules are mixed relative to the perforated partitions 7, spilled into the collector 3 and accumulated in it in the form of a periodically removed layer 4, and also enter the inter-partition space from the cathode layer 10. Thus, the vibration of the housing

обеспечивает транспортировку гранул по высоте сло , не вызывающую нарушени гидродинамического режима потока раствора . Убыль гранул из насыпного сло регул рно пополн етс загрузкой свежих порций соprovides transportation of granules along the height of the layer, without causing a disturbance in the hydrodynamic regime of the solution flow. The loss of granules from the bulk layer is regularly replenished by loading fresh portions of

стороны, противоположной перегородками 7, чем обеспечиваетс их противоток относительно раствора и равномерное наращивание .side opposite to the partitions 7, which ensures their counterflow relative to the solution and uniform growth.

8 результате вибрации разрушаютс 8 vibration breaks down

выступы осаждаемого металла на поверхности растущих гранул, что обеспечивает по вление в насыпном слое зародышей новых гранул и уменьшает потребность в загрузке из свежих пориий.protrusions of the deposited metal on the surface of growing granules, which ensures the appearance of new granules in the bulk layer of embryos and reduces the need for loading from fresh porium.

Опытной проверкой в лабораторных услови х в электролизере предлагаемой конструкции установлено, что показатели электролиза растворов не ухудшаютс при осаждении 7,6 г металла на 1 см3 рабочего объема насыпного электрода.An experimental test in laboratory conditions in the electrolyzer of the proposed design found that the electrolysis parameters of solutions do not deteriorate when 7.6 g of metal is deposited per 1 cm3 of working volume of the bulk electrode.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION An electrolyzer for extracting metals from solutions, comprising a housing and an electrode in the form of a layer of immobile conductive particles, characterized in that, in order to ensure the continuity of the process, it is equipped with a particle collector with deposited metal, a vibrator connected to the collector, and perforated baffles, department the electrode from the collector, and the perforations in the partitions are offset relative to each other.

Loaded pellets

L-6

YOU

races $ o pa

eleven