RU2039095C1

RU2039095C1 - Device for hydrometallurgical materials working

Info

Publication number: RU2039095C1
Application number: RU9292007145A
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Брюквин; Лев Израилевич Грацерштейн; Людмила Адольфовна Иоффе; Константин Иванович Крыщенко; Александр Михайлович Левин
Original assignee: Владимир Александрович Брюквин; Лев Израилевич Грацерштейн; Людмила Адольфовна Иоффе; Константин Иванович Крыщенко; Александр Михайлович Левин
Priority date: 1992-11-20
Filing date: 1992-11-20
Publication date: 1995-07-09

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: double partitions are used to separate device casing into working chamber and solution recovering chamber with solution inlet from the last working chamber. The solution inlet is located at the bottom of the recovering chamber. Additional partition is located between partitions parting recovering chamber from working chamber. Upper part of the additional partition is at the level of walls of device casing. The lower part of the additional partition is over the bottom at the level of 1/5 to 1/8 of partition height. EFFECT: improved device operation at the expense of natural circulation of the solution. 4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам аппаратов для химического травления цветных металлов и сплавов с совмещением процессов химического травления и регенерации травильного раствора и может быть использовано на предприятиях цветной металлургии, машиностроения, приборостроения, электротехнической и электронной промышленности. The invention relates to devices for chemical etching of non-ferrous metals and alloys with a combination of chemical etching and regeneration of the etching solution and can be used in enterprises of non-ferrous metallurgy, mechanical engineering, instrument making, electrical and electronic industries.

Известно устройство для химического выщелачивания цветных металлов из руд и концентратов, основанное на перемешивании пульпы в растворах минеральных кислот механическими, цепными мешалками и сжатым воздухом. Недостатками данных устройств являются использование механических приспособлений для перемешивания пульпы (лопастных, турбинных, винтовых, цепных и т.п. мешалок с применением электродвигателей), необходимость применения энергоемкого процесса предварительного тонкого измельчения перерабатываемого материала и использование дополнительного энергоносителя сжатого воздуха. A device for the chemical leaching of non-ferrous metals from ores and concentrates, based on the mixing of pulp in solutions of mineral acids with mechanical, chain mixers and compressed air. The disadvantages of these devices are the use of mechanical devices for mixing pulp (paddle, turbine, screw, chain, etc. stirrers using electric motors), the need for an energy-intensive process of preliminary fine grinding of the processed material and the use of additional energy carrier of compressed air.

Известно также устройство для многоступенчатой промывки и травления деталей, содержащее ряд ванн, соединенных системой трубопроводов, смонтированных между ступенями промывки (травления), или снабженных переливными перегородками. Недостатками данной конструкции являются наличие системы трубопроводов и насосов, приводящей к омертвлению производственных площадей, принудительная подача раствора, использование сжатого воздуха в ваннах для перемешивания. Кроме того, отдельное расположение ванн улавливания приводит к сложности эксплуатации установки из-за необходимости принудительной дозированной транспортировки растворов из ванн промывки (травления) в ванны улавливания (регенерации). A device for multi-stage washing and etching of parts is also known, containing a series of bathtubs connected by a piping system mounted between the washing (etching) stages or equipped with overflow partitions. The disadvantages of this design are the presence of a system of pipelines and pumps, leading to the necrosis of production areas, forced supply of mortar, the use of compressed air in the mixing baths. In addition, the separate location of the capture baths leads to the difficulty of operation of the installation due to the need for forced dosed transportation of solutions from the wash (pickling) baths to the capture (regeneration) baths.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности является установка типа У-979 для регенерации железно-медно-хлоридного травильного раствора, содержащая отдельно расположенные ванны травления и регенерации травильного раствора, соединенные трубопроводами, причем ванна регенерации представляет собой электролизер ящичного типа с монополярным подключением электродов. Недостатком данной конструкции является сложность эксплуатации при перекачивании травителя, сложность в дозировании растворов, наличие трубопроводов и насосов, что приводит к увеличению занимаемой установкой производственной площади. Closest to the proposed device in technical essence is the installation of the U-979 type for the regeneration of the iron-copper-chloride etching solution, containing separately located etching baths and the regeneration of the etching solution, connected by pipelines, and the regeneration bath is a box type electrolyzer with monopolar connection of electrodes. The disadvantage of this design is the difficulty of operation when pumping the etchant, the difficulty in dispensing solutions, the presence of pipelines and pumps, which leads to an increase in the production area occupied by the installation.

Целью изобретения является упрощение эксплуатации установки и уменьшение занимаемых производственных площадей. The aim of the invention is to simplify the operation of the installation and reduce the occupied production space.

Это достигается тем, что устройство для химического травления цветных металлов, сплавов и электрохимической регенерации травильного раствора, содержащее камеры травления и камеру для электрохимической регенерации травильного раствора с принудительной циркуляцией последнего, состоит из объединенных в одном корпусе камер травления и камеры электрохимической регенерации травильного раствора с нижней подачей травильного раствора и биполярно подключенными электродами. Между камерами травления и камерой электрохимической регенерации травильного раствора расположена центральная перегородка, верхняя часть которой закреплена на уровне стенок корпуса, а ее нижняя часть не доходит до ложного дна устройства на 1/5-1/8 высоты стенок, разделяющих камеры травления и камеру электрохимической регенерации травильного раствора. This is achieved by the fact that the device for chemical etching of non-ferrous metals, alloys and electrochemical regeneration of the etching solution, containing the etching chambers and the chamber for electrochemical regeneration of the etching solution with forced circulation of the latter, consists of the etching chambers and the chamber of the electrochemical regeneration of the etching solution from the bottom by feeding etching solution and bipolarly connected electrodes. Between the etching chambers and the chamber of the electrochemical regeneration of the etching solution there is a central partition, the upper part of which is fixed at the level of the walls of the housing, and its lower part does not reach the false bottom of the device at 1 / 5-1 / 8 of the height of the walls separating the etching chambers and the chamber of electrochemical regeneration etching solution.

Кроме того, с целью снижения энергозатрат на регенерацию травильного раствора, ширина щелей между ложным дном и дном устройства, а также между перегородками камер травления и камеры электрохимической регенерации травильного раствора составляет 1/10-1/12 длины камеры электрохимической регенерации травильного раствора. In addition, in order to reduce the energy consumption for the recovery of the etching solution, the width of the slots between the false bottom and the bottom of the device, as well as between the partitions of the etching chambers and the chamber of the electrochemical regeneration of the etching solution, is 1 / 10-1 / 12 of the length of the chamber of the electrochemical regeneration of the etching solution.

Аналогичные технологические решения с признаками, сходными с отличающими заявленный объект от его прототипа, не известны, в связи с чем оно обладает существенными отличиями. Similar technological solutions with features similar to those distinguishing the claimed object from its prototype are not known, and therefore it has significant differences.

На чертеже изображено устройство для химического травления цветных металлов, сплавов и электрохимической регенерации травильного раствора. The drawing shows a device for chemical etching of non-ferrous metals, alloys and electrochemical regeneration of the etching solution.

Устройство содержит корпус 1, который выполнен из диэлектрического материала или из металла, облицованного диэлектриком. Устройство снабжено ложным дном 2, которое начинается от камеры электрохимической регенерации травильного раствора 3 и проходит под всеми камерами травления 4, кроме последней. Камеры травления разделены перегородками 5, которые соединены с ложным дном, и перегородками 6, которые не доходят до ложного дна. При этом перегородки 6 крепятся на уровне торцевых и боковых стенок корпуса 1, а перегородки 5 не доходят до уровня стенок корпуса 1, что позволяет осуществлять естественный переток травильного раствора из камеры в камеру. Камера электрохимической регенерации травильного раствора отделена от камер травления перегородкой 7, которая крепится к ложному дну 2 и также не доходит до уровня стенок корпуса 1. Между перегородкой 7 камеры электрохимической регенерации травильного раствора и перегородкой 5 камеры травления расположена центральная перегородка 8. The device comprises a housing 1, which is made of a dielectric material or of a metal lined with a dielectric. The device is equipped with a false bottom 2, which starts from the chamber of the electrochemical regeneration of the etching solution 3 and passes under all the etching chambers 4, except the last. The etching chambers are divided by partitions 5, which are connected to the false bottom, and partitions 6, which do not reach the false bottom. In this case, the partitions 6 are mounted at the level of the end and side walls of the housing 1, and the partitions 5 do not reach the level of the walls of the housing 1, which allows the natural transfer of the etching solution from the chamber to the chamber. The chamber of the electrochemical regeneration of the etching solution is separated from the etching chambers by a partition 7, which is attached to the false bottom 2 and also does not reach the level of the walls of the housing 1. Between the partition 7 of the chamber of the electrochemical regeneration of the etching solution and the partition 5 of the etching chamber, a central partition 8 is located.

Центральная перегородка 8 предназначена для обеспечения естественной циркуляции травильного раствора, связанной с различием в плотностях раствора после травления и после его электрической регенерации. В процессе травления травильный раствор обогащается по цветным металлам, его плотность увеличивается, он опускается и на его место поступает более легкий раствор из камеры электрохимической регенерации или из соседней, более близкой к камере регенерации, камеры травления. Из последней камеры травления насыщенный по цветным металлам раствор перетекает между ложным дном 2 и дном корпуса 1 в камеру электрохимической регенерации травильного раствора 3, где раствор обедняется по цветным металлам, становится более легким и поднимается. Таким образом обеспечивается естественная циркуляция травильного раствора. При отсутствии центральной перегородки 8 в объеме раствора наступает динамическое равновесие ионов цветных металлов, и переход более богатого по ним раствора в камеру электрохимической регенерации травильного раствора осуществляется за счет диффузии ионов (по диффузионному механизму), что значительно более медленно, чем в случае конвективного механизма естественной циркуляции раствора. The central partition 8 is designed to ensure the natural circulation of the etching solution associated with the difference in the density of the solution after etching and after its electrical regeneration. In the process of etching, the etching solution is enriched in non-ferrous metals, its density increases, it drops and a lighter solution comes from the electrochemical regeneration chamber or from the neighboring etching chamber closer to the regeneration chamber. From the last etching chamber, a solution saturated with non-ferrous metals flows between the false bottom 2 and the bottom of the housing 1 into the electrochemical regeneration chamber of the etching solution 3, where the solution is depleted in non-ferrous metals, becomes lighter and rises. This ensures the natural circulation of the pickling solution. In the absence of a central partition 8 in the bulk of the solution, a dynamic equilibrium of non-ferrous metal ions occurs, and the richer solution in them is transferred to the electrochemical regeneration chamber of the etching solution due to ion diffusion (by the diffusion mechanism), which is much slower than in the case of the convection mechanism of the natural circulation of the solution.

Центральная перегородка 8 не достигает ложного дна 2 на 1/5-1/8 высоты стенок, разделяющих камеры травления и камеру электрохимической регенерации травильного раствора, а ее верхняя часть крепится на уровне стенок корпуса 1. Выбор величины 1/5-1/8 обусловлен тем, что при естественной циркуляции травильного раствора она обеспечивает наименьшее гидродинамическое сопротивление естественному перетеканию раствора из камеры электрохимической регенерации травильного раствора в камеры травления. The central partition 8 does not reach the false bottom 2 by 1 / 5-1 / 8 of the height of the walls separating the etching chamber and the electrochemical regeneration chamber of the etching solution, and its upper part is mounted at the level of the walls of the housing 1. The choice of 1 / 5-1 / 8 is due to the fact that during the natural circulation of the etching solution, it provides the least hydrodynamic resistance to the natural flow of the solution from the chamber of electrochemical regeneration of the etching solution to the etching chamber.

Выбор величины щелей между ложным дном 2 и дном корпуса 1 устройства, а также между перегородками 5 и 6 камер травления, перегородкой 5 камеры травления и центральной перегородкой 8 и между перегородкой 8 и перегородкой 7 камеры электрохимической регенерации травильного раствора в 1/10-1/12 от длины камеры 3 электрохимической регенерации определяется необходимостью повышения величины омического сопротивления внешнего электрического контура, который возникает во всем объеме раствора, находящегося в устройстве, при наложении потенциала. The choice of the size of the gaps between the false bottom 2 and the bottom of the housing 1 of the device, as well as between the partitions 5 and 6 of the etching chamber, the partition 5 of the etching chamber and the central partition 8 and between the partition 8 and the partition 7 of the chamber for electrochemical regeneration of the etching solution in 1 / 10-1 / 12 of the length of the chamber 3 of electrochemical regeneration is determined by the need to increase the ohmic resistance of the external electrical circuit, which occurs in the entire volume of the solution in the device when applying the potential.

Протекающий через электрохимическую систему ток распределяется по двум электрическим контурам: внутренний электрический контур, образующийся в камере электрохимической регенерации травильного раствора, и внешний, проходящий через все камеры травления. Та часть тока, которая протекает по внешнему электрическому контуру, затрачивается на работу по перемещению анионов и катионов электролита во всем объеме травильного раствора под действием электрического поля и таким образом снижает эффективность процесса регенерации травильного раствора. Для снижения величины внешнего тока необходимо увеличить омическое сопротивление внешнего контура. Величина щели 1/10-1/12 является оптимальной, так как с одной стороны она обеспечивает необходимое омическое сопротивление внешнего контура, а с другой не создает значительного гидродинамического сопротивления и позволяет осуществить естественную циркуляцию травильного раствора. The current flowing through the electrochemical system is distributed over two electric circuits: an internal electric circuit formed in the chamber of the electrochemical regeneration of the etching solution, and an external circuit passing through all the etching chambers. The part of the current that flows along the external electric circuit is expended in the work of moving the anions and cations of the electrolyte in the entire volume of the etching solution under the influence of an electric field and thus reduces the efficiency of the etching solution regeneration process. To reduce the magnitude of the external current, it is necessary to increase the ohmic resistance of the external circuit. The size of the gap 1 / 10-1 / 12 is optimal, since on the one hand it provides the necessary ohmic resistance of the external circuit, and on the other hand it does not create significant hydrodynamic resistance and allows the natural circulation of the etching solution.

Корпус 1 снабжен штуцером 9 для слива травильного раствора в случае необходимости его замены. В некоторых случаях установка может быть снабжена термостатирующей рубашкой. Нижняя часть камеры электрохимической регенерации травильного раствора снабжена решеткой 10, предназначенной для равномерного распределения потока раствора, поступающего на регенерацию. The housing 1 is equipped with a fitting 9 for draining the etching solution in case of need to replace it. In some cases, the installation may be equipped with a thermostatic jacket. The lower part of the chamber for electrochemical regeneration of the pickling solution is equipped with a grating 10, designed for uniform distribution of the flow of the solution entering the regeneration.

В камеру электрохимической регенерации травильного раствора 3 завешиваются электроды, подключаемые биполярно с целью уменьшения токовой нагрузки, снимаемой с выпрямителя, что приводит к использованию менее мощных и более компактных источников постоянного тока. In the chamber of the electrochemical regeneration of the etching solution 3, electrodes are mounted that are connected bipolar to reduce the current load removed from the rectifier, which leads to the use of less powerful and more compact DC sources.

При работе установки перерабатываемые материалы из цветных металлов и сплавов могут быть загружены не только навалом, но и в сетчатые корзины, устанавливаемые в камерах травления. During the operation of the installation, recyclable materials from non-ferrous metals and alloys can be loaded not only in bulk, but also in mesh baskets installed in the etching chambers.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Обрабатываемый материал загружается в съемные корзины 11, которые помещаются в камеры травления 4. В них заливается травильный раствор так, чтобы его уровень был выше перегородок 5. Травильный раствор обогащается по растворяемым металлам, при этом увеличивается его плотность и он перетекает в камеру электрохимической регенерации 3. В камере 3 под действием электрического тока раствор обедняется по металлам, его плотность снижается и он, поднимаясь и протекая последовательно между перегородками 7, 8 и 5, попадает в камеру химического травления, где вновь обогащается по растворяемым металлам и далее цикл повторяется сначала. Таким образом достигается естественная циркуляция травильного раствора в устройстве. The processed material is loaded into removable baskets 11, which are placed in the etching chambers 4. The etching solution is poured into them so that its level is higher than the partitions 5. The etching solution is enriched in soluble metals, while its density increases and it flows into the electrochemical regeneration chamber 3 In the chamber 3, under the influence of an electric current, the solution is depleted in metals, its density decreases and it, rising and flowing sequentially between the walls 7, 8 and 5, enters the chemical etching chamber I, where it is again enriched in soluble metals and then the cycle repeats first. Thus, the natural circulation of the pickling solution in the device is achieved.

Совокупность признаков заявляемого технического решения позволяет упростить эксплуатацию устройства и уменьшить занимаемые производственные площади за счет отказа от насосов, промежуточных емкостей и трубопроводов в связи с объединением в одном корпусе устройства камер травления и камер электрохимической регенерации травителя. The set of features of the proposed technical solution allows to simplify the operation of the device and reduce the occupied floor space due to the rejection of pumps, intermediate tanks and pipelines in connection with the combination of etching chambers and electrochemical regeneration chambers in a single device casing.

Использование предлагаемого технического решения позволяет перерабатывать различные материалы, содержащие цветные металлы и их сплавы, с одновременным сочетанием процессов химического травления и электрохимической регенерации травильного раствора при высокой скорости растворения цветных металлов и сплавов, минимальных затратах ручного труда в режиме автоматизированного процесса. Using the proposed technical solution allows the processing of various materials containing non-ferrous metals and their alloys, with a simultaneous combination of chemical etching and electrochemical regeneration of the etching solution at a high dissolution rate of non-ferrous metals and alloys, minimal manual labor in an automated process mode.

Кроме того, конструкция такого устройства позволяет сократить объемы травильного раствора, сэкономить в 1,7-2,1 раза реагенты по сравнению с известными установками и снизить в 1,4-1,5 раза энергозатраты по сравнению с действующими установками. In addition, the design of such a device allows to reduce the volume of the pickling solution, to save 1.7-2.1 times the reagents in comparison with the known installations and to reduce the energy consumption by 1.4-1.5 times in comparison with the existing installations.

Claims

1. DEVICE FOR HYDROMETALLURGICAL PROCESSING OF MATERIALS, comprising a housing divided into treatment chambers and a solution regeneration chamber by double partitions installed with a gap and with the possibility of sequential flow of the solution from the chamber to the chamber, characterized in that it is equipped with an additional partition placed between the partitions separating regeneration chamber from treatment chambers, and installed with a gap with a bottom comprising 1/5 1/8 of the height of the partitions, and a device for the natural flow of mortar pa from the last treatment chamber to the lower part of the recovery chamber.

2. The device according to claim 1, characterized in that the device for the natural flow of the solution is made in the form of a false bottom of the intermediate processing chambers.

3. The device according to claim 1, characterized in that the solution regeneration chamber is made in the form of an electrolyzer.

4. The device according to claim 1, characterized in that the gap between the partitions and between the false bottom and the housing is 1/10 1/12 of the length of the housing.