RU2757513C1 - Устройство для извлечения металлов электролизом - Google Patents
Устройство для извлечения металлов электролизом Download PDFInfo
- Publication number
- RU2757513C1 RU2757513C1 RU2021100393A RU2021100393A RU2757513C1 RU 2757513 C1 RU2757513 C1 RU 2757513C1 RU 2021100393 A RU2021100393 A RU 2021100393A RU 2021100393 A RU2021100393 A RU 2021100393A RU 2757513 C1 RU2757513 C1 RU 2757513C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bath
- cathode
- anode
- anolyte
- plates
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C7/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells
Abstract
Изобретение относится к устройству для извлечения металлов электролизом, в частности для производства благородных металлов электролизом раствора электролита. Устройство содержит прямоугольную ванну из полимерного материала с патрубками подачи и выхода продуктивного раствора и патрубком слива на днище. Внутри сварной ванны перпендикулярно движению продуктивного раствора последовательно расположены n электродных блоков. Ванна размещена в каркасе из прямоугольных металлических труб, снабженном опорами, выполненными с возможностью регулировки горизонтального уровня ванны. Внутри ванны перпендикулярно движению продуктивного раствора на равном расстоянии друг от друга установлено n электродных блоков, каждый из которых содержит герметичный корпус в виде прямоугольного параллелепипеда. Через противоположные большие боковые грани параллелепипеда выполнен прямоугольный сквозной вырез. На одной из меньших боковых граней корпуса внизу выполнен патрубок ввода анолита, а вверху - патрубок вывода анолита. Внутрь корпуса с зазором по отношению к его дну вставлена анодная пластина, верхняя часть которой выступает из корпуса. К анодной пластине подсоединен токоподвод в виде удлиненной металлической планки. На каждую большую боковую грань корпуса с двух сторон в месте выреза наложены кислотостойкие герметизирующие прокладки, соответствующие размерам выреза. На прокладки уложены анионообменные мембраны из полимерного материала, а затем прижимные рамки. К двум большим боковым граням корпуса над вырезом прикреплены крепежные планки, к которым присоединены катодные перфорированные пластины с возможностью регулирования расстояния между катодными и анодной пластинами. Верхняя часть катодных пластин соединена с П-образным катодным токоподводом, который прикреплен к корпусу. Катодные и анодные пластины подсоединены соответственно к катодной и анодной медным шинам, которые соединены с источником тока. Каждый нечетный по порядку расположения в ванне электродный блок торцом, без патрубков ввода и вывода анолита, установлен вплотную к первой боковой стенке ванны так, что патрубки ввода и вывода анолита направлены к противоположной, второй, боковой стенке ванны. Каждый четный по порядку расположения в ванне электродный блок торцом без патрубков ввода и вывода анолита установлен вплотную ко второй боковой стенке ванны так, что патрубки ввода и вывода анолита направлены к ее противоположной, первой, боковой стенке ванны, Обеспечивается улучшение функциональных возможностей. 1 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к устройствам для производства благородных металлов электролизом раствора электролита, в частности родия из хлоридного комплекса (анионный комплекс [RhCl6]3-) или золота из тиомочевинного комплекса (катионный комплекс Au[CS(NH2)2]+.
Известен электролизер для получения металлического родия изобретение [RU 2199612 С, МПК С25С 1/20 (2006.01), С22В 11/00 (2006.01), опубл. 27.02.2003], содержащий корпус, внутри которого расположен нерастворимый анод, нерастворимый катод и ионообменная мембрана, разделяющая внутренний объем электролизера на катодное и анодное пространство. С помощью этого электролизера ведут извлечение металлического родия из растворов родия на катоде путем наложения постоянного электрического тока плотностью 25-400 А/м2 из раствора с концентрацией соляной кислоты 1-6 моль/дм3. Чистый металлический родий восстанавливают на катоде. В качестве анолита может быть использован 20%-ный раствор гидроксида натрия.
В процессе электролиза на катоде этого устройства возможно совместное с родием осаждение железа, меди, иридия, и других металлов.
Известен электролизер ЭУ-1М [Лодейщиков В.В. Технология извлечения золота и серебра из упорных руд. Монография в 2-х томах. - Иркутск, ОАО «Ингиредмет», 1999. - С.95], предназначенный для обработки растворов, содержащих электроактивные компоненты в малых концентрациях, в частности для извлечения благородных, редких и цветных металлов из промышленных растворов с исходной массовой концентрацией металлов от 0,02 до 2 г/л, до остаточных концентраций менее 0,1 мг/л. Электролизер содержит титановый корпус, в котором размещены титановые катоды и платиновые сетчатые аноды, помещенные в винипластовую анодную коробку, к боковым стенкам к которой прижаты ионообменные мембраны. Анодная коробка герметична. Ванна снабжена патрубками для подачи и выхода католита, анодная коробка снабжена патрубками подачи и выхода анолита.
Однако сварной титановый корпус со временем подвергается коррозионному разрушению, особенно в области сварных швов. Отдельно подают католит в каждую электродную ячейку. Из-за сложности конструкции и ускоренной коррозии, особенно в области сварных швов, электролизер может часто выходить из строя.
Известно устройство для извлечения металлов электролизом [RU 2346086 С2, МПК С25С 7/00 (2006.01), С25С 1/20 (2006.02), опубл. 10.02.2009 г.], выбранный в качестве прототипа, содержащее литой корпус из полимерного материала с патрубками подачи и выхода электролита. Внутри корпус разделен вертикальными перегородками из полимерного материала на ячейки, в каждой из которых установлен титановый катод, расположенный вертикально между двумя анодами из графита. Анод и катод снабжены токоподводами.
Наличие перегородок внутри корпуса для организации движения электролита через верх перегородок повышает гидравлическое сопротивление и увеличивает затраты энергии на обеспечение нормальной циркуляции растворов.
Техническим результатом изобретения является создание устройства для извлечения металлов электролизом из растворов с улучшенными функциональными возможностями.
Устройство для извлечения металлов электролизом, также как в прототипе, содержит прямоугольную ванну из полимерного материала с патрубками подачи и выхода продуктивного раствора и патрубком слива на днище, при этом внутри ванны перпендикулярно движению продуктивного раствора установлены катодные и анодные пластины, которые снабжены токоподводами.
Согласно изобретению ванна выполнена сварной и размещена в каркасе из прямоугольных металлических труб, снабженном опорами, выполненными с возможностью регулировки горизонтального уровня ванны. Внутри ванны перпендикулярно движению продуктивного раствора на равном расстоянии друг от друга последовательно установлено n электродных блоков, каждый из которых содержит герметичный корпус в виде прямоугольного параллелепипеда, через противоположные большие боковые грани которого выполнен прямоугольный сквозной вырез. Одна из меньших боковых граней корпуса внизу снабжена патрубком ввода анолита, а вверху - патрубком вывода анолита. Внутрь корпуса с зазором по отношению к его дну вставлена анодная пластина, верхняя часть которой выступает из корпуса. К анодной пластине подсоединен токоподвод в виде удлиненной металлической планки. На каждую большую боковую грань корпуса с двух сторон в месте выреза наложены кислотостойкие герметизирующие прокладки, соответствующие размерам выреза. На прокладки уложены анионообменные мембраны из полимерного материала, а затем прижимные рамки. К двум большим боковым граням корпуса над вырезом прикреплены крепежные планки, к которым присоединены катодные перфорированные пластины с возможностью регулирования расстояния между катодными и анодной пластинами. Верхняя часть катодных пластин соединена с П-образным катодным токоподводом, который прикреплен к корпусу. Катодные и анодные пластины подсоединены соответственно к катодной и анодной медным шинам, которые соединены с источником тока. Каждый нечетный по порядку расположения в ванне электродный блок торцом без патрубков установлен вплотную к первой боковой стенке ванны так, что патрубки ввода и вывода анолита направлены к противоположной, второй, боковой стенке ванны. Каждый четный по порядку расположения в ванне электродный блок своим торцом без патрубков ввода и вывода анолита установлен вплотную ко второй боковой стенке ванны, при этом патрубки ввода и вывода анолита направлены к ее противоположной, первой, боковой стенке ванны.
Катодные пластины, прижимные рамки, герметизирующие резиновые прокладки и корпус выполнены с отверстиями под крепления.
В предложенном устройстве в зависимости от необходимой производительности может быть использовано различное количество электродных блоков, организуя лабиринтное прохождение продуктивного раствора, что увеличивает путь прохождения продуктивного раствора внутри ванны и, следовательно, приводит к увеличению массы осаждаемого металла.
Конструкция устройства для извлечения металлов электролизом по сравнению с прототипом позволяет повысить степень извлечения металла в процессе электроосаждения золота с 78% до 92% и избежать выделение хлора в случае осаждения родия. Такая конструкция позволяет значительно повысить степень осаждения металла, существенно улучшает условия труда и снижает техногенную нагрузку, оказываемую предприятием на окружающую среду.
На фиг. 1 представлено схематическое изображение устройства для извлечения металлов электролизом, где а) - вид сбоку, б) - вид сверху.
На фиг. 2 и 3 представлены фотографии устройства.
На фиг. 4 показана конструкция электродного блока.
На фиг. 5 показана большая грань корпуса электродного блока.
В таблице 1 представлены результаты испытаний устройства для извлечения металлов электролизом.
Устройство для извлечения металлов электролизом содержит прямоугольную ванну 1 из термо- и химически стойкого материала, например, из полипропилена (фиг. 1, 2). Ванна 1 отбортована. Верхние части торцевых стенок ванны 1 снабжены патрубками 2 подачи продуктивного раствора. На одной из торцевых стенок ванны 1 в нижней части расположен патрубок 3 отвода отработанного раствора. Патрубок 4 слива раствора при опорожнении ванны 1 установлен посредине днища.
Ванна 1 размещена в каркасе из прямоугольных труб из нержавеющей стали. К каркасу приварены опоры, выполненные с возможностью регулировки горизонтального положения ванны (фиг. 3).
Внутри ванны 1 перпендикулярно движению продуктивного раствора на равном расстоянии друг от друга последовательно установлено n электродных блоков 5 (фиг. 1, 2).
Каждый электродный блок 5 содержит герметичный корпус 6 в виде полого параллелепипеда, через противоположные, большие, боковые грани которого выполнен прямоугольный сквозной вырез 7 (фиг. 5). Одна из меньших боковых граней корпуса 6 внизу снабжена патрубком ввода 8 анолита, а вверху - патрубком 9 вывода анолита, которые соответственно соединены с напорными и сборными баками анолита.
Внутрь корпуса 6 вставлена анодная пластина 10, например, из свинца, с зазором по отношению ко дну корпуса 6. Верхняя часть анодной пластины 10 выступает из корпуса 6. К анодной пластине 10 подсоединен анодный токоподвод 11 в виде удлиненной металлической планки.
На стенки корпуса 6 с двух сторон в месте выреза 7 наложены герметизирующие резиновые кислотостойкие прокладки 12, соответствующие размерам выреза 7. На прокладки 12 уложены анионообменные мембраны 13 из полимерного материала, а затем прижимные рамки 14 из полипропилена.
С двух сторон корпуса 6 над вырезом 7 приварены крепежные планки 15, к которым при помощи болтовых соединений 16 прикреплены катодные пластины 17 из нержавеющей стали с возможностью регулирования расстояния между катодными 17 и анодными 10 пластинами. Катодные пластины 17, прижимные рамки 14, герметизирующие резиновые прокладки 12 и корпус 6 выполнены с отверстиями под крепления. На катодных пластинах 17 выполнена перфорация. Верхняя часть катодных пластин 17 соединена с П-образным катодным токоподводом 18, который прикреплен к корпусу 6.
Катодные 17 и анодные пластины 10 подсоединены соответственно к катодной и анодной медным шинам 19.
Первый электродный блок 5 одним торцом установлен вплотную к одной (первой) боковой стенке 20 ванны 1, так что патрубки ввода 8 и вывода 9 анолита, расположенные на другом торце, направлены к противоположной (второй) боковой стенке 21 ванны 1.
Второй электродный блок 5 торцом без патрубков 8 и 9 установлен вплотную ко второй боковой стенке 21 ванны 1, при этом патрубки ввода 8 и вывода 9 анолита направлены к ее противоположной (первой) боковой стенке 20.
Последующие электродные блоки 5 установлены в ванне 1 с таким же чередованием расположения патрубков ввода 8 и вывода 9 анолита относительно противоположных (первой 20 и второй 21) боковых стенок ванны 1.
Процесс электроосаждения металла происходит следующим образом. Продуктивный раствор подают в ванну 1 через один из патрубков ввода 2 из напорного бака продуктивного раствора. Расположение всех электродных блоков 5 организует лабиринтное прохождение продуктивного раствора (фиг. 1б)). В корпус 6 каждого электродного блока 5 через патрубок ввода 8 подают раствор анолита, вывод которого осуществляют через патрубок вывода 9 анолита. Катодную и анодную медные шины 19 подключают к источнику тока. При подаче напряжения на катодные 17 и анодные 10 пластины начинается электрохимический процесс осаждения металла на катодных пластинах 17, и выделение кислорода на анодных пластинах 10. Перфорации катодных пластин 17 предназначены для удаления выделяющихся газов и способствуют перемешиванию продуктивного раствора, выравнивая объемную концентрацию ионов при электролизе. В результате на катодных пластинах 17 осаждается порошок металла, а частично обезметалленный продуктивный раствор через патрубок 3 поступает в сборные баки отработанного раствора, а затем снова в напорные баки. Таким образом, происходит циркуляция продуктивного раствора и снижение концентрации металла до минимально допустимых значений. Анолит циркулирует из напорного бака через электродные блоки 5 и до сборника анолита, откуда насосом подается в напорные баки. В качестве анолита используют раствор серной кислоты, обладающий хорошей электропроводностью.
При достижении минимальной концентрации металла в продуктивном растворе источник тока отключают, катодные пластины 17 снимают и осажденный на них металл собирают в приемный лоток, затем порошок металла промывают, сушат и отправляют на следующую технологическую операцию.
Электролиз родия осуществляют при плотности тока 25-250 А/м2. С повышением температуры раствора скорость электролиза растет, но так как термическая стойкость анионообменных мембран 13 невысокая, то температура растворов не должна превышать 40-50°С. Продуктивный раствор - родийсодержащий раствор с содержанием НСl - 150-180 г/л. Анолит - 0,5% серная кислота.
Электролиз золота осуществляют при плотности тока 20-60 А/м2. Температура продуктивного раствора также не должна превышать 40-50°С. Продуктивный золотосодержащий раствор содержат 150-900 мг/л золота в зависимости от процесса выщелачивания, рН=1. Анолит - 0,5% серная кислота.
Перемешивание продуктивного раствора в электролизе осуществляют за счет его циркуляции и выделения на катодной пластине 17 газообразного водорода. При увеличении силы тока, протекающего через объем ванны 1, количество выделяющегося водорода растет, тем самым увеличивается интенсивность перемешивания, что приводит к выравниванию концентрации ионов в объеме продуктивного раствора и снятию диффузионных ограничений.
Как видно из таблицы 1 при содержании золота в исходном продуктивном растворе 109 мг/л после электролиза предложенным устройством для извлечения металла достигнута концентрация золота в обезметалленном растворе 1,79 мг/л, а степень извлечения через 8 часов достигла 98,35%.
Claims (2)
1. Устройство для извлечения металлов электролизом, содержащее прямоугольную ванну из полимерного материала с патрубками подачи и выхода продуктивного раствора и патрубком слива на днище, при этом внутри ванны перпендикулярно движению продуктивного раствора установлены катодные и анодные пластины, которые снабжены токоподводами, отличающееся тем, что ванна выполнена сварной и размещена в каркасе из прямоугольных металлических труб, снабженном опорами, выполненными с возможностью регулировки горизонтального уровня ванны, внутри ванны перпендикулярно движению продуктивного раствора на равном расстоянии друг от друга последовательно установлены n электродных блоков, каждый из которых содержит герметичный корпус в виде прямоугольного параллелепипеда, через противоположные большие боковые грани которого выполнен прямоугольный сквозной вырез, одна из меньших боковых граней корпуса внизу снабжена патрубком ввода анолита, а вверху - патрубком вывода анолита, при этом внутрь корпуса с зазором по отношению к его дну вставлена анодная пластина, верхняя часть которой выступает из корпуса, к анодной пластине подсоединен токоподвод в виде удлиненной металлической планки, на каждую большую боковую грань корпуса с двух сторон в месте выреза наложены кислотостойкие герметизирующие прокладки, соответствующие размерам выреза, на прокладки уложены анионообменные мембраны из полимерного материала, а затем прижимные рамки, к двум большим боковым граням корпуса над вырезом прикреплены крепежные планки, к которым присоединены катодные перфорированные пластины с возможностью регулирования расстояния между катодными и анодной пластинами, верхняя часть катодных пластин соединена с П-образным катодным токоподводом, который прикреплен к корпусу, катодные и анодные пластины подсоединены соответственно к катодной и анодной медным шинам, которые соединены с источником тока, причем каждый нечетный по порядку расположения в ванне электродный блок торцом без патрубков установлен вплотную к первой боковой стенке ванны так, что патрубки ввода и вывода анолита направлены к противоположной, второй, боковой стенке ванны, а каждый четный по порядку расположения в ванне электродный блок своим торцом без патрубков ввода и вывода анолита установлен вплотную ко второй боковой стенке ванны, при этом патрубки ввода и вывода анолита направлены к противоположной, первой, боковой стенке ванны.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что катодные пластины, прижимные рамки, герметизирующие резиновые прокладки и корпус выполнены с отверстиями под крепления.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021100393A RU2757513C1 (ru) | 2021-01-11 | 2021-01-11 | Устройство для извлечения металлов электролизом |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021100393A RU2757513C1 (ru) | 2021-01-11 | 2021-01-11 | Устройство для извлечения металлов электролизом |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2757513C1 true RU2757513C1 (ru) | 2021-10-18 |
Family
ID=78286557
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021100393A RU2757513C1 (ru) | 2021-01-11 | 2021-01-11 | Устройство для извлечения металлов электролизом |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2757513C1 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002146581A (ja) * | 2000-05-12 | 2002-05-22 | Eastman Kodak Co | 溶液からの金属回収を制御する方法及びそのための装置 |
RU2248413C2 (ru) * | 2002-08-13 | 2005-03-20 | Читинский государственный технический университет (ЧитГТУ) | Устройство для электролиза золота из продукционных цианидных растворов |
RU2346086C2 (ru) * | 2007-03-28 | 2009-02-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет | Устройство для извлечения металлов электролизом |
-
2021
- 2021-01-11 RU RU2021100393A patent/RU2757513C1/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002146581A (ja) * | 2000-05-12 | 2002-05-22 | Eastman Kodak Co | 溶液からの金属回収を制御する方法及びそのための装置 |
RU2248413C2 (ru) * | 2002-08-13 | 2005-03-20 | Читинский государственный технический университет (ЧитГТУ) | Устройство для электролиза золота из продукционных цианидных растворов |
RU2346086C2 (ru) * | 2007-03-28 | 2009-02-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет | Устройство для извлечения металлов электролизом |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN201390683Y (zh) | 一种用于处理含氰废水的多级电解装置 | |
US7309408B2 (en) | Industrial wastewater treatment and metals recovery apparatus | |
US4585539A (en) | Electrolytic reactor | |
US3766045A (en) | Electrolytic cell for electrolysis of sea water | |
CN101534948B (zh) | 通过电化学工艺从废催化剂中提取铂族金属的方法 | |
HU183256B (en) | Bipolar diaphragm electrolyzer and bipolar cell | |
EP2489761A2 (en) | Electrolyzer having increased contact specific surface area for the recovery of valuable metals | |
SU497759A3 (ru) | Электролизер дл обработки сточных вод | |
JPH0780466A (ja) | 金属イオンおよび硫酸を含有する水溶液の再生のための方法および装置 | |
RU2757513C1 (ru) | Устройство для извлечения металлов электролизом | |
US3708415A (en) | Rapid action electrolytic cell | |
AU2015252689A1 (en) | Insertable electrode device that does not generate acid mist or other gases, and method | |
RU2330125C2 (ru) | Электролитическая ячейка и способ электрохимического разложения порошков | |
CN106868543A (zh) | 一种贵金属含量高的粗铜电解精炼系统及方法 | |
US2749301A (en) | Mercury type, caustic, chlorine cell | |
JP4501726B2 (ja) | 酸性塩化物水溶液からの鉄の電解採取方法 | |
CN103958741A (zh) | 框架和电解系统 | |
RU2003110981A (ru) | Электролитическая ячейка и способ электрохимического разложения порошков | |
CN110735149B (zh) | 一种电解水制氧系统、密闭空间空气质量控制系统 | |
CN215976068U (zh) | 一种电解装置 | |
RU2346086C2 (ru) | Устройство для извлечения металлов электролизом | |
JP5344278B2 (ja) | 金属インジウム製造方法及び装置 | |
AP422A (en) | Method and apparatus for mineral recovery. | |
CN217600857U (zh) | 一种人造金刚石合成棒及装料器电解装置 | |
CA2967050C (en) | Multipurpose electrolytic device for forced or spontaneous metal electrowinning processes, with independent electrolytes |