RU2047669C1

RU2047669C1 - Electrolyzer for disoxidation via solution

Info

Publication number: RU2047669C1
Application number: SU925056677A
Authority: RU
Inventors: Б.И. Хлебников; В.Я. Семенов; Т.Н. Григорьева; А.Б. Хлебников
Original assignee: Иркутский государственный научно-исследовательский институт редких и цветных металлов
Priority date: 1992-07-28
Filing date: 1992-07-28
Publication date: 1995-11-10

Abstract

FIELD: hydraulic metallurgy, may be used for disoxidation of gold-bearing cyanide solutions and extraction of gold and silver from alkali-cyanide solutions and eluates. SUBSTANCE: electrolyzer has cathodic chambers connected in series and provided with plated cathodes and anodic chambers separated from cathodes by ion-exchange membranes. Anodic chambers are positioned perpendicular to cathodes and cathodes are located between vertical transverse walls provided with openings. Walls are arranged in pairs with slits between them. One wall of a pair of walls has opening in its lower part and other wall has opening in its upper part. EFFECT: increased efficiency and enhanced reliability in operation. 3 dwg

Description

Изобретение относится к гидрометаллургии благородных металлов и может быть использовано для обескислороживания золотосодержащих цианистых растворов и извлечения золота и серебра из щелочно-цианистых растворов и элюатов. The invention relates to hydrometallurgy of precious metals and can be used to deoxygenate gold-containing cyanide solutions and extract gold and silver from alkaline-cyanide solutions and eluates.

Известно устройство для деаэрации золотосодержащих цианистых растворов, представляющее собой вакуум-ресивер, выполненный в виде стального полого цилиндра с решеткой из брусков в верхней части, в котором выделение растворенных газов из раствора осуществляется в процессе дробления раствора на капли под вакуумом. В известном устройстве концентрация кислорода в растворе после деаэрации снижается до 0,5-1,0 мг/л. A device for the deaeration of gold-containing cyanide solutions is known, which is a vacuum receiver made in the form of a steel hollow cylinder with a bar of bars in the upper part, in which the release of dissolved gases from the solution is carried out in the process of crushing the solution into drops under vacuum. In the known device, the oxygen concentration in the solution after deaeration is reduced to 0.5-1.0 mg / L.

Известно устройство для электрохимического удаления кислорода из воды, включающее цилиндрическую камеру с концентрически расположенными анодом и катодом и патрубками для ввода и вывода раствора и устройство для вывода газообразного кислорода. К недостаткам устройства относится низкая эффективность процесса из-за поглощения выделенного кислорода на аноде, так как анодное и катодное пространство в нем не разделено мембранами. Кроме того, известное устройство не обеспечивает безопасных условий осуществления процесса, из-за образования над ним взрывоопасной смеси кислорода и водорода. A device for the electrochemical removal of oxygen from water, including a cylindrical chamber with a concentrically arranged anode and cathode and nozzles for input and output of the solution and a device for outputting gaseous oxygen. The disadvantages of the device include the low efficiency of the process due to the absorption of released oxygen at the anode, since the anode and cathode space in it is not separated by membranes. In addition, the known device does not provide safe conditions for the implementation of the process, due to the formation of an explosive mixture of oxygen and hydrogen above it.

Известен многокамерный проточный электролизер, содержащий попеременно расположенные и разделенные ионообменными мембранами анодные и катодные камеры с пластинчатыми катодами, в котором для повышения производительности и удобства обслуживания анодные камеры выполнены эластичными, катодные камеры соединены последовательно, имеют переменную площадь и выполнены с клапанами для удаления осадка. К недостаткам известного электролизера относится то, что гидродинамика электролизера не обеспечивает протока больших объемов растворов через катодные камеры и, тем самым, снижает производительность электролизера и выход по току кислорода при обескислороживании растворов. Кроме того, известный электролизер обладает более сложной металлоемкой конструкцией. Known multi-chamber flow electrolyzer containing anode and cathode chambers with plate cathodes alternately arranged and separated by ion-exchange membranes, in which to increase productivity and serviceability the anode chambers are made elastic, the cathode chambers are connected in series, have a variable area and are made with valves to remove sediment. The disadvantages of the known electrolyzer are that the hydrodynamics of the electrolyzer does not provide the flow of large volumes of solutions through the cathode chambers and, thereby, reduces the productivity of the cell and the current efficiency of oxygen during deoxygenation of solutions. In addition, the known electrolyzer has a more complex metal design.

Предлагаемая конструкция электролизера менее металлоемка, проста в изготовлении и позволяет проводить обескислороживание золотосодержащих растворов при выходе по току кислорода более 80% без снижения мощности электролизера. The proposed design of the electrolytic cell is less metal-consuming, simple to manufacture, and allows deoxygenation of gold-containing solutions when the oxygen flow rate exceeds 80% without reducing the electrolytic cell power.

Указанный технический результат достигается тем, что в электролизере для обескислороживания растворов, содержащем катодные камеры с пластинчатыми катодами, последовательно соединенные между собой, и анодные камеры, отделенные от катодов ионообменными мембранами, согласно изобретению, анодные камеры установлены перпендикулярно катодам, а катодные размещены между вертикальными поперечными перегородками с переточными отверстиями, установленными попарно с щелевым зазором между собой одна переточным отверстием вниз, а вторая вверх. The specified technical result is achieved in that in the electrolyzer for deoxygenation of solutions containing cathode chambers with plate cathodes, connected in series, and the anode chambers separated from the cathodes by ion-exchange membranes according to the invention, the anode chambers are installed perpendicular to the cathodes, and the cathode chambers are placed between the vertical transverse by partitions with overflow openings installed in pairs with a gap between them, one inlet downward and the other upward.

Отличие существенных признаков электролизера от прототипа обуславливает соответствие изобретения требованию новизны. The difference of the essential features of the electrolyzer from the prototype determines the compliance of the invention with the requirement of novelty.

Заявляемый электролизер соответствует требованию изобретательского уровня, так как совокупность его существенных признаков обуславливает компоновку катодных и анодных камер, обеспечивающую возможность пропускания больших объемов обескислороживаемого через катодные камеры раствора со скоростью, позволяющей повысить выход по току кислорода без снижения производительности, что явным образом не следует из известного уровня техники. The inventive electrolyzer meets the requirements of an inventive step, since the combination of its essential features determines the layout of the cathode and anode chambers, which makes it possible to pass large volumes of solution deoxygenated through the cathode chambers at a rate that allows increasing the current output of oxygen without decreasing productivity, which obviously does not follow from the known prior art.

На фиг. 1 показан общий вид электролизера; на фиг.2 электролизер, вид сверху; на фиг.3 вид по стрелке А на фиг.1. In FIG. 1 shows a general view of the electrolyzer; figure 2 electrolyzer, top view; figure 3 view along arrow a in figure 1.

Электролизер состоит из катодного блока 1 и двух анодных камер 2. Корпус катодного блока 1 выполнен из неэлектропроводного материала в виде емкости с окнами 3 на продольных и патрубками ввода 4 и вывода 5 раствора на торцевых стенках и разделен вертикальными поперечными перегородками 6 с переточными отверстиями 7, установленными попарно с щелевым зазором, одна переточным отверстием вверх, а вторая вниз, на катодные камеры 8, в которых размещены в форме гофр пластинчатые катоды 9 из нержавеющей стали. Катодные камеры снабжены коническим днищем 10 с патрубком 11 для выпуска осадка. The cell consists of a cathode block 1 and two anode chambers 2. The cathode block casing 1 is made of a non-conductive material in the form of a container with windows 3 on the longitudinal and nozzles for input 4 and output 5 of solution on the end walls and is divided by vertical transverse partitions 6 with overflow holes 7, installed in pairs with a slit gap, one by the transfer hole up and the other down, on the cathode chambers 8, in which stainless steel plate cathodes 9 are placed in the form of corrugations. The cathode chambers are equipped with a conical bottom 10 with a pipe 11 for the release of sediment.

Анодные камеры выполнены в виде емкости с окнами 12 на одной из продольных стенок и установлены перпендикулярно катодам 9, с обеих сторон вдоль катодного блока. Между анодными и катодными камерами в проемах окон продольных стенок установлены ионообменные мембраны 13 типа МК-40Л. Свинцовый анод 14 установлен в анодных камерах параллельно мембранам 13. Анодные камеры и катодный блок установлены на опорах 15 и соединены крепежными элементами 16 в единый блок. The anode chambers are made in the form of a container with windows 12 on one of the longitudinal walls and are installed perpendicular to the cathodes 9, on both sides along the cathode block. Between the anode and cathode chambers in the openings of the windows of the longitudinal walls, ion-exchange membranes 13 of the MK-40L type are installed. A lead anode 14 is installed in the anode chambers parallel to the membranes 13. The anode chambers and the cathode block are mounted on the supports 15 and connected by fasteners 16 in a single block.

Электролизер работает следующим образом. Обескислораживаемый раствор с расчетной скоростью протока поступает через патрубок 4 в первую катодную камеру, проходит снизу вверх через пластинчатый катод 9 и через переточные отверстия 7 и щелевой зазор между перегородками 6 перетекает в следующую по ходу раствора катодную камеру и т.д. последовательно проходит через все катодные камеры с установленными в них катодами и выходит из последней камеры через патрубок 5. The cell operates as follows. The deoxygenated solution with the calculated flow rate enters through the nozzle 4 into the first cathode chamber, passes from bottom to top through the plate cathode 9 and through the transfer openings 7 and the gap gap between the partitions 6 flows into the next cathode chamber, etc. sequentially passes through all the cathode chambers with cathodes installed in them and leaves the last chamber through the pipe 5.

Анолит заливается в анодные камеры до подачи раствора на обескислораживание. Уровень анолита в камерах поддерживается добавкой воды. The anolyte is poured into the anode chambers until the solution is supplied for deoxygenation. The level of anolyte in the cells is supported by the addition of water.

При подаче электрического тока на электроды в обрабатываемом растворе идет реакция электрохимического восстановления кислорода:
O₂+2H₂O+4e __→ 4OH^- (1) обеспечивающая обескислораживание раствора и реакция восстановления воды:
2H₂O+2e __→ H

+2OH^- (2)
Непрерывно выделяющийся в процессе реакции (2) водород, удерживаясь в растворе, предотвращает насыщение его атмосферным кислородом. Одновременно в анолите 10%-ном растворе сернокислого натрия проходит реакция электролитического разложения воды с выделением газообразного кислорода:
2H₂O-4e __→ O

+4H⁺
Однако ионообменные мембраны препятствуют проникновению кислорода в обрабатываемый в катодном блоке раствор и насыщения раствора, выделяющимся на анодах кислородом, не происходит.When applying electric current to the electrodes in the solution being treated, there is a reaction of electrochemical oxygen reduction:
O ₂ + 2H ₂ O + 4e __ → 4OH ^- (1) providing deoxidation of the solution and water reduction reaction:
2H ₂ O + 2e __ → H

+ 2OH ^- (2)
Hydrogen continuously released during the reaction (2), being held in solution, prevents its saturation with atmospheric oxygen. At the same time, in the anolyte, a 10% solution of sodium sulfate undergoes a reaction of electrolytic decomposition of water with the release of gaseous oxygen:
2H ₂ O-4e __ → O

+ 4H ⁺
However, ion-exchange membranes prevent the penetration of oxygen into the solution processed in the cathode block and the saturation of the solution released by oxygen at the anodes does not occur.

Предлагаемый электролизер при обескислораживании золотосодержащих цианистых растворов позволяет за один проход раствора через катодный блок из 4-х катодных камер снизить массовую долю кислорода в растворе с исходной концентрации 6,5 мг/л до 0,3 мг/л при пропускании через раствор 0,004 А ˙ ч, количество электричества при напряжении 6В и силе тока 0,1-1,1 А. Преимуществом электролизера является также простота изготовления, сборки и меньшая металлоемкость, чем у прототипа. The proposed electrolyzer during deoxidation of gold-containing cyanide solutions allows for one pass of the solution through the cathode block of 4 cathode chambers to reduce the mass fraction of oxygen in the solution from the initial concentration of 6.5 mg / l to 0.3 mg / l when passing through the solution of 0.004 A ˙ h, the amount of electricity at a voltage of 6V and a current strength of 0.1-1.1 A. The advantage of the electrolyzer is also the simplicity of manufacture, assembly and lower metal consumption than the prototype.

Claims

The electrolyzer for deoxidation of solutions, including a housing, alternating plate anodes and a block of cathodes, separated by ion-exchange membranes with the formation of anode and cathode chambers, characterized in that the anodes and cathodes are installed perpendicular to each other, the cathode chamber is provided with pairs of parallel baffles and installed between one cathode and installed between one of the partitions in the pair made an overflow hole in the upper part, and in another partition in the lower part.