RU2054051C1

RU2054051C1 - Multichambered flow-type electrolyzer free of diaphragm

Info

Publication number: RU2054051C1
Authority: RU
Inventors: В.М. Муллов; П.М. Корякина
Original assignee: Иркутский государственный научно-исследовательский институт редких и цветных металлов
Priority date: 1992-05-06
Filing date: 1992-05-06
Publication date: 1996-02-10

Abstract

FIELD: electrolytic extraction of metals from solutions. SUBSTANCE: electrolyzer has casing, circulation chambers, electrode chambers, bipolar-connected anodes and cathodes positioned alternatively and in parallel one with the other in slots of electrode chamber. Circulation chambers are positioned between transverse walls disposed below upper edges of casing walls. Circulation chambers have lower part formed as hopper with cathode precipitant discharge unit. Electrode chambers are formed as hollow rectangular prisms mounted in circulation chambers so that channel-shaped space is defined. Channel communicates upper part of previous electrode chamber with lower part of subsequent circulation chamber downstream of solution flow. Anodes and cathodes are formed as blocks of vertical plates assembled in the form of ridges positioned in spaces between them in parallel with casing walls. Anodic plate upper parts are cladded with layer of dielectric, whose lower edge is positioned below upper edge of circulation chamber. EFFECT: increased efficiency and enhanced reliability in operation. 3 dwg

Description

Изобретение относится к электролитическому извлечению металлов из растворов и может быть использовано для извлечения благородных металлов из цианистых растворов и элюатов. The invention relates to the electrolytic extraction of metals from solutions and can be used to extract noble metals from cyanide solutions and eluates.

Известен многокамерный проточный электролизер, содержащий попеременно расположенные катоды и аноды, разделенные ионообменными мембранами, в котором аноды выполнены в виде платиновых сеток, помещенных в анодные камеры, каждая из которых выполнена в виде рамок с закрепленными на внешних сторонах ионообменными мембранами, а катоды в виде блоков из вертикальных пластин, собранных на токопроводящих стяжках с зазором друг к другу и установленных перпендикулярно анодным камерам (а.с. N 349753, кл. С 22 D 1/02, опублик. в БИ N 26 1972). Known multi-chamber flow electrolyzer containing alternately located cathodes and anodes separated by ion-exchange membranes, in which the anodes are made in the form of platinum grids placed in the anode chambers, each of which is made in the form of frames with ion-exchange membranes fixed to the outer sides, and the cathodes in the form of blocks from vertical plates assembled on conductive couplers with a gap to each other and mounted perpendicular to the anode chambers (A.S. N 349753, class C 22 D 1/02, published in BI N 26 1972).

К недостаткам известного электролизера относятся: сложность конструкции, обусловленная наличием анодных камер; недостаточное использование катодной поверхности, а также невозможность использования для осаждения металлов из цианистых растворов. The disadvantages of the known electrolyzer include: design complexity due to the presence of anode chambers; insufficient use of the cathode surface, as well as the inability to use for the deposition of metals from cyanide solutions.

Известен электролизер для осаждения золота из цианистых растворов, содержащий попеременно расположенные в электродных камерах аноды и катоды, выполненные соответственно из пассивированного свинца и нержавеющей стали. (Алкацев М.И. Способ осаждения золота из цианистых растворов. Сборник трудов Северо-Кавказского горно-металлургического института, 1957, вып. 15, с. 238-258). Known electrolyzer for the deposition of gold from cyanide solutions containing alternately located in the electrode chambers of the anodes and cathodes, respectively made of passivated lead and stainless steel. (Alkatsev M.I. The method of deposition of gold from cyanide solutions. Proceedings of the North Caucasus Mining and Metallurgical Institute, 1957, issue 15, pp. 238-258).

К недостатками известного устройства относятся возможность замыкания электродов флотирующимися катодными осадками, что приводит к потерям осаждаемого металла. The disadvantages of the known device include the possibility of shorting the electrodes by floating cathodic deposits, which leads to losses of the deposited metal.

Известна также принятая за прототип проточная электролизная ванна, включающая корпус с камерами для циркуляции раствора, электродные камеры с пазами, попеременно-параллельно расположенные в пазах электродных камер, биполярно включенные катоды и аноды без диафрагм и установленное с возможностью возвратно-поступательного перемещения между электродами устройство в форме гребня или решетки для перемешивания электролита и предупреждения коротких замыканий. (Гульдин И.Т. Электрометаллургия водных растворов. М. Металлургия, 1966, с.54-57, рис. 41, с.64-66, рис.48). Also known is a flow-through electrolysis bath adopted as a prototype, including a housing with chambers for circulating the solution, electrode chambers with grooves alternately-parallel located in the grooves of the electrode chambers, bipolar cathodes and anodes without diaphragms and a device mounted with the possibility of reciprocating movement between the electrodes the shape of a comb or grate to mix the electrolyte and prevent short circuits. (Guldin I.T. Electrometallurgy of aqueous solutions. M. Metallurgy, 1966, p. 54-57, fig. 41, p. 64-66, fig. 48).

К недостаткам известной электролизной ванны относится сложность и громоздкость конструкции, обусловленная расположением камер для циркуляции электролита вдоль электродных камер и необходимостью применения приспособления для перемешивания электролита, ограничивающего возможность уменьшения межэлектродного расстояния, а также возможность замыкания флотирующимися катодными осадками верхней части катодных и анодных пластин, приводящее к снижению степени извлечения ценного компонента из раствора. The disadvantages of the known electrolysis baths are the complexity and cumbersome design, due to the location of the chambers for circulating the electrolyte along the electrode chambers and the need to use devices for mixing the electrolyte, limiting the possibility of reducing the interelectrode distance, as well as the possibility of short-circuiting of the upper part of the cathode and anode plates by floating cathodic deposits, leading to reduce the degree of extraction of a valuable component from the solution.

Предлагаемый многокамерный проточный бездиафрагменный электролизер обладает более компактной конструкцией, позволяющей повысить эффективность процесса электролитического извлечения металлов из цианистых растворов в самоосыпающем режиме. The proposed multi-chamber flowless diaphragm electrolyzer has a more compact design, which allows to increase the efficiency of the process of electrolytic extraction of metals from cyanide solutions in a self-drying mode.

Указанный технический результат достигается тем, что в многокамерном проточном бездиафрагменном электролизере, содержащем корпус, циркуляционные камеры, электродные камеры и биполярно включенные аноды и катоды, установленные попеременно-параллельно в пазах электродных камер, согласно изобретению, циркуляционные камеры размещены между поперечными перегородками, расположенными ниже верхних кромок стенок корпуса и выполнены в нижней части в виде бункера с узлом выгрузки катодного осадка, электродные камеры выполнены в виде полых прямоугольных призм, установленных в циркуляционных камерах с зазором в форме канала, соединяющего верхнюю часть предыдущей по ходу раствора электродной камеры с нижней частью последующей циркуляционной камеры, а аноды и катоды выполнены в виде блоков вертикальных пластин, собранных в форме гребней, размещенных в промежутках друг друга параллельно продольным стенкам корпуса, причем анодные пластины плакированы в верхней части слоем диэлектрика, нижний край которого расположен ниже верхней кромки циркуляционной камеры. The specified technical result is achieved by the fact that in a multi-chamber flowless diaphragm electrolyzer containing a housing, circulation chambers, electrode chambers and bipolarly connected anodes and cathodes mounted alternately in parallel in the grooves of the electrode chambers according to the invention, the circulation chambers are located between the transverse partitions located below the upper the edges of the walls of the housing and are made in the lower part in the form of a hopper with a cathode deposit unloading unit, the electrode chambers are made in the form of hollow straight lines angular prisms installed in the circulation chambers with a gap in the form of a channel connecting the upper part of the previous along the solution of the electrode chamber with the lower part of the subsequent circulation chamber, and the anodes and cathodes are made in the form of blocks of vertical plates assembled in the form of ridges placed in the intervals of each other parallel to the longitudinal walls of the housing, the anode plates clad in the upper part with a dielectric layer, the lower edge of which is located below the upper edge of the circulation chamber.

Совокупность всех существенных признаков предлагаемого электролизера неидентична совокупности существенных признаков прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого изобретения требованию "новизна". The totality of all the essential features of the proposed cell is not identical to the essential features of the prototype, which allows us to conclude that the proposed invention meets the requirement of "novelty."

Соответствие предлагаемого изобретения требованию "изобретательского уровня" обусловлено тем, что совокупность его существенных признаков, обеспечивая возможность уменьшения расстояния между катодными и анодными пластинами в электродных камерах ≈ в 2 раза и изменение направления циркуляции раствора между камерами с поперечного на продольный, позволяет повысить компактность электролизера, его удельную объемную производительность, а также предотвратить замыкание электродов флотирующимися катодными осадками путем плакирования их диэлектриком, что явным образом не следует из известного уровня техники электролитического осаждения благородных металлов из цианистых растворов. The compliance of the invention with the requirement of "inventive step" is due to the fact that the set of its essential features, providing the possibility of reducing the distance between the cathode and anode plates in the electrode chambers ≈ 2 times and changing the direction of circulation of the solution between the chambers from transverse to longitudinal, improves the compactness of the cell, its specific volumetric productivity, as well as to prevent electrode closure by floating cathodic deposits by cladding them with an electrician, which clearly does not follow from the prior art electrolytic deposition of noble metals from cyanide solutions.

На фиг. 1 представлен электролизер, вид сверху; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 разрез Б-Б на фиг.1. In FIG. 1 shows an electrolyzer, a top view; figure 2 section aa in figure 1; figure 3 section BB in figure 1.

Электролизер содержит корпус 1 из неэлектропроводящего материала, разделенный на циркуляционные камеры 2 поперечными перегородками 3, расположенными верхней кромкой ниже верхних кромок стенок корпуса, и расположенные в циркуляционных камерах съемные электродные камеры 4, выполненные в виде полых прямоугольных призм с вертикальными пазами 5 на боковых стенках 6, 7 и проемом 8 в верхней части стенки 7. The cell contains a housing 1 of non-conductive material, divided into circulation chambers 2 by transverse partitions 3 located at the upper edge below the upper edges of the housing walls, and removable electrode chambers 4 located in the circulation chambers, made in the form of hollow rectangular prisms with vertical grooves 5 on the side walls 6 , 7 and the opening 8 in the upper part of the wall 7.

В пазах 5 электродных камер 4 установлены блоки из анодных 9 и катодных 10 пластин, собранных на стяжках 11 в форме гребней, размещенных в промежутках друг друга параллельно продольным стенкам корпуса. При этом анодные пластины 9, расположенные в предыдущих по ходу раствора электродных камерах соединены шинами 12 со стяжками 11 катодных пластин 10, размещенных в последующих камерах. Анодные пластины 9 в верхней части плакированы слоем диэлектрика 13, нижний край которого размещен ниже порога перелива 14, образованного верхними кромками циркуляционной камеры 3 и проема 8 электродной камеры 4. Электродные камеры 4 установлены в циркуляционных камерах с зазором между поперечными перегородками 3 и стенкой 6, образуя переточные каналы 15, соединяющие верхнюю часть предыдущей по ходу раствора электродной камеры с нижней частью последующей циркуляционной камеры. Нижняя часть циркуляционных камер выполнена в виде бункера 16 с узлом выгрузки 17 катодного осадка. In the grooves 5 of the electrode chambers 4, blocks of anode 9 and cathode 10 plates mounted on couplers 11 in the form of ridges placed at intervals of each other parallel to the longitudinal walls of the housing are installed. In this case, the anode plates 9 located in the electrode chambers previous in the course of the solution are connected by buses 12 to the couplers 11 of the cathode plates 10 located in the subsequent chambers. The anode plates 9 in the upper part are clad with a dielectric layer 13, the lower edge of which is placed below the overflow threshold 14 formed by the upper edges of the circulation chamber 3 and the opening 8 of the electrode chamber 4. The electrode chambers 4 are installed in the circulation chambers with a gap between the transverse partitions 3 and the wall 6, forming transfer channels 15 connecting the upper part of the previous along the solution of the electrode chamber with the lower part of the subsequent circulation chamber. The lower part of the circulation chambers is made in the form of a hopper 16 with a discharge unit 17 of the cathode deposit.

Токоподводы 18 присоединены к крайним электродам через стяжки 11 анодных 9 и катодных 10 пластин. The current leads 18 are connected to the extreme electrodes through the couplers 11 of the anode 9 and the cathode 10 plates.

Стяжки 11 катодных пластин соединены с катодными осадками электpопpоводника-ми 19. The couplers 11 of the cathode plates are connected to the cathode deposits by electrical conductors 19.

Электролизер работает следующим образом:
Раствор поступает в электролизер через приемный патрубок в торцевой стенке корпуса 1 и вдоль стенки 6 электродной камеры 4 опускается в нижнюю часть первой циркуляционной камеры 2, проходит снизу вверх через первую электродную камеру 4 по зазорам между анодными 9 и катодными 10 пластинами и, переливаясь через порог 14, поступает в переточный канал 15, по которому сверху вниз опускается в нижнюю часть второй циркуляционной камеры. Далее раствор снизу вверх проходит между анодами и катодными пластинами второй электродной камеры 4 и т.д. последовательно проходит через все последующие циркуляционные и электродные камеры и выходит через патрубок в противоположной торцевой стенке корпуса. Металлы осаждаются на катодных пластинках и в виде порошка осыпаются в нижнюю часть циркуляционной камеры, выполненную в виде бункера 16. К осадку, накапливающемуся в бункере, для предотвращения растворения через электропpоводник 19 подведен отрицательный потенциал.The cell operates as follows:
The solution enters the electrolyzer through a receiving pipe in the end wall of the housing 1 and lowers along the wall 6 of the electrode chamber 4 into the lower part of the first circulation chamber 2, passes from bottom to top through the first electrode chamber 4 through the gaps between the anode 9 and cathode 10 plates and, overflowing through the threshold 14, enters the transfer channel 15, through which it descends from top to bottom in the lower part of the second circulation chamber. Next, the solution from bottom to top passes between the anodes and cathode plates of the second electrode chamber 4, etc. sequentially passes through all subsequent circulation and electrode chambers and exits through a pipe in the opposite end wall of the housing. Metals are deposited on the cathode plates and are scattered in powder form into the lower part of the circulation chamber, made in the form of a hopper 16. A negative potential is brought to the precipitate accumulating in the hopper to prevent dissolution through the electrical conductor 19.

Замыкание анодных и катодных пластин электродных камер флотирующимися частицами катодного осадка предотвращается изоляцией верхней части анодных пластин слоем диэлектрика 13. The closure of the anode and cathode plates of the electrode chambers by floating particles of the cathode deposit is prevented by isolation of the upper part of the anode plates by a dielectric layer 13.

Осадок металлов по мере накопления выводится из бункера 16 с небольшим количеством раствора через запорное устройство 17 без прекращения подачи раствора и отключения электроэнергии. Precipitation of metals as they accumulate is removed from the hopper 16 with a small amount of solution through the locking device 17 without stopping the flow of the solution and turning off the power.

Необходимая степень обезметалливания раствора достигается изменением катодной плотности тока и скорости подачи раствора. The necessary degree of solution demetallization is achieved by changing the cathode current density and the solution feed rate.

Предлагаемая конструкция электролизера позволяет повысить электродную поверхность и соответственно удельную объемную производительность электролизера при сокращении занимаемых производственных площадей, а также позволяет исключить замыкание электродов флотирующимися частицами катодного осадка и тем самым снизить потери осаждаемого металла. The proposed design of the electrolyzer allows you to increase the electrode surface and, accordingly, the specific volumetric productivity of the electrolyzer while reducing the occupied production space, and also eliminates the short circuit of the electrodes by floating particles of the cathode deposit and thereby reduce the loss of the deposited metal.

Кроме того, использование предлагаемой конструкции электролизера позволяет сократить затраты на его изготовление и обслуживание. In addition, the use of the proposed design of the electrolyzer can reduce the cost of its manufacture and maintenance.

Claims

MULTI-CHAMBER FLOW-FREE DIAGRAM-FREE ELECTROLYZER containing a housing, circulation chambers, electrode chambers and bipolar-connected anodes and cathodes mounted alternately-parallel in the grooves of the electrode chambers, characterized in that the circulation chambers are located between the transverse partitions located below the upper edges of the housing walls and are made the lower part in the form of a hopper with a cathode deposit discharge unit, the electrode chambers are made in the form of hollow rectangular prisms installed in the circulation chambers with a gap in the form of a channel connecting the upper part of the previous along the solution of the electrode chamber with the lower part of the subsequent circulation chamber, and the anodes and cathodes are made in the form of blocks of vertical plates assembled in the form of ridges placed at intervals of each other parallel to the longitudinal walls of the housing, the anode the plates are clad in the upper part with a dielectric layer, the lower edge of which is located below the upper edge of the circulation chamber.