RU2763699C1 - Electrolyzer for the extraction of metal from solution - Google Patents

Electrolyzer for the extraction of metal from solution Download PDF

Info

Publication number
RU2763699C1
RU2763699C1 RU2021114915A RU2021114915A RU2763699C1 RU 2763699 C1 RU2763699 C1 RU 2763699C1 RU 2021114915 A RU2021114915 A RU 2021114915A RU 2021114915 A RU2021114915 A RU 2021114915A RU 2763699 C1 RU2763699 C1 RU 2763699C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cathodes
anodes
solution
surface area
metal
Prior art date
Application number
RU2021114915A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Андреевич Кобяков
Иван Дмитриевич Миронов
Алексей Сергеевич Ворсин
Original Assignee
Андрей Андреевич Кобяков
Иван Дмитриевич Миронов
Алексей Сергеевич Ворсин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Андрей Андреевич Кобяков, Иван Дмитриевич Миронов, Алексей Сергеевич Ворсин filed Critical Андрей Андреевич Кобяков
Priority to RU2021114915A priority Critical patent/RU2763699C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2763699C1 publication Critical patent/RU2763699C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25CPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C1/00Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of solutions
    • C25C1/12Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of solutions of copper

Abstract

FIELD: electroplating.
SUBSTANCE: invention relates to an electrolytic cell for extracting metal from solution and can be used in electroplating devices for electrochemical production. The electrolyzer contains a housing, a means for injecting a solution with a metal to be extracted and alternately located anodes and cathodes, the cathode being made of the extracted metal, the anode made of a different electrically conductive material, and the cathode surface area is 1.5-2.5 times greater than the anode surface area.
EFFECT: reduced risk of dendrite formation on electrolytic cell cathodes for metal extraction from solution with concomitant increase in its productivity.
4 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам гальванотехники для электрохимических производств и может быть применено в металлургической промышленности.The invention relates to electroplating devices for electrochemical industries and can be applied in the metallurgical industry.

Известен электролизер для извлечения металла из раствора, содержащий корпус с входным и выходным отверстиями для раствора, поочередно расположенные внутри корпуса аноды и катоды, и дуговые перегородки, разделяющие аноды и катоды, при этом площадь поверхности анодов равна площади поверхности катодов [US4863580A дата публикации: 05.09.1989, МПК: C02F 1/461; C22B 3/02; C25C 7/00].Known cell for extracting metal from a solution containing a housing with inlet and outlet openings for the solution, alternately located inside the housing anodes and cathodes, and arc walls separating the anodes and cathodes, while the surface area of the anodes is equal to the surface area of the cathodes [US4863580A publication date: 05.09 .1989, IPC: C02F 1/461; C22B 3/02; C25C 7/00].

Недостатком известного технического решения является повышенная турбулизация потока электролита из-за наличия дуговых перегородок, разделяющих электроды, вследствие чего на катодах будут образовываться неравномерные слои извлекаемого металла, снижая производительность электролизера. При этом возникает необходимость увеличения напряжения на электродах для поддержания эффективности процесса электролиза, что приведет к загрязнению катодов шламом из раствора в результате образования дендритов.The disadvantage of the known technical solution is the increased turbulence of the electrolyte flow due to the presence of arc partitions separating the electrodes, as a result of which uneven layers of the extracted metal will form on the cathodes, reducing the performance of the cell. In this case, it becomes necessary to increase the voltage on the electrodes to maintain the efficiency of the electrolysis process, which will lead to contamination of the cathodes with sludge from the solution as a result of the formation of dendrites.

Известен электролизер для извлечения металла из раствора, содержащий корпус с входным и выходным отверстиями для раствора и поочередно расположенные внутри корпуса аноды из свинца и катоды из меди, при этом площадь поверхности анодов равна площади поверхности катодов [CN202148353U, дата публикации: 22.02.2012, МПК: C25C 1/10, C25C7/00].Known cell for extracting metal from a solution containing a housing with inlet and outlet holes for the solution and alternately located inside the housing anodes of lead and cathodes of copper, while the surface area of the anodes is equal to the surface area of the cathodes [CN202148353U, publication date: 22.02.2012, IPC : C25C 1/10, C25C7/00].

В качестве прототипа выбран электролизер для извлечения металла из раствора, содержащий корпус, который содержит ячейки с n количеством катодов и (n+1) анодов, расположенных вертикально и параллельно, при этом катоды выполнены из меди, а аноды из свинца, осаждение металла происходит при подаче электрического тока на электроды, максимальная величина которого составляет около одной трети предельного катодного тока, при этом площадь поверхности катодов равна площади поверхности анодов или меньше нее [EP3420123A1, дата публикации: 02.01.2019, МПК: C25C 1/12, C25C 7/00, C25D 17/02].As a prototype, an electrolytic cell was selected for extracting metal from a solution, containing a housing that contains cells with n number of cathodes and (n + 1) anodes arranged vertically and in parallel, while the cathodes are made of copper, and the anodes of lead, metal deposition occurs when supply of electric current to the electrodes, the maximum value of which is about one third of the limiting cathode current, while the surface area of the cathodes is equal to or less than the surface area of the anodes [EP3420123A1, publication date: 01/02/2019, IPC: C25C 1/12, C25C 7/00 , C25D 17/02].

Преимуществом прототипа над известным техническим решением является более высокая надежность из-за улучшенной конструкции расположения электродов, не требующей установки дополнительных перегородок.The advantage of the prototype over the well-known technical solution is higher reliability due to the improved design of the location of the electrodes, which does not require the installation of additional partitions.

Общим недостатком прототипа и известных технических решений является повышенный риск образования дендритов на поверхности катодов, поскольку общая площадь катодов равна или превышает площадь анодов, при этом образовавшиеся дендриты будут захватывать из резервуара раствор, содержащий примеси, вследствие чего происходит загрязнение катодов материалом анода и снижение производительности электролизера.A common disadvantage of the prototype and known technical solutions is the increased risk of dendrites formation on the cathode surface, since the total area of the cathodes is equal to or exceeds the area of the anodes, while the formed dendrites will capture a solution containing impurities from the tank, resulting in contamination of the cathodes with the anode material and a decrease in the performance of the cell .

Технической проблемой, на решение которой направлено изобретение, является улучшение эксплуатационных характеристик электролизера для извлечения металла из раствора.The technical problem to be solved by the invention is to improve the performance of the cell for extracting the metal from the solution.

Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является снижение риска образования дендритов на катодах электролизера для извлечения металла из раствора с сопутствующим повышением его производительности.The technical result, to which the invention is directed, is to reduce the risk of dendrites formation on the cathodes of the electrolyzer for extracting metal from solution with a concomitant increase in its productivity.

Сущность изобретения заключается в следующем.The essence of the invention is as follows.

Электролизер для извлечения металла из раствора, содержащий корпус, снабженный средством ввода раствора с извлекаемым металлом и, поочередно расположенные, аноды и катоды, причем катод выполнен из извлекаемого металла, в то время как анод выполнен из иного электропроводящего материала. В отличие от прототипа площадь поверхности катодов превышает площадь поверхности анодов в 1,5-2,5 раза.An electrolyzer for extracting metal from a solution, containing a housing equipped with a means for introducing a solution with a recoverable metal and alternately located anodes and cathodes, the cathode being made of the recoverable metal, while the anode is made of another electrically conductive material. Unlike the prototype, the surface area of the cathodes exceeds the surface area of the anodes by 1.5-2.5 times.

Корпус может быть представлен резервуаром в виде прямоугольного параллелепипеда, цилиндра или конуса из кислотостойкого полимерного материала, например, полипропилена, полиэтилена, поливинилхлорида или из любого материала с кислотостойким покрытием. Средство для подачи электролита с извлекаемым металлом может быть представлено отверстием в корпусе, и/или трубой и насосом, соединенным с ней, и устойчивым к воздействию агрессивных сред.The body can be represented by a tank in the form of a rectangular parallelepiped, cylinder or cone made of an acid-resistant polymer material, such as polypropylene, polyethylene, polyvinyl chloride, or any material with an acid-resistant coating. The means for supplying the electrolyte with the metal to be recovered can be represented by a hole in the housing, and/or a pipe and a pump connected to it and resistant to aggressive media.

Аноды и катоды под действием электрического тока обеспечивают транспортировку электронов для извлечения металла из раствора (электролита). Они могут иметь форму сеток, пластин или цилиндров. При этом аноды и катоды могут быть зафиксированы на направляющих, закрепленных в корпусе. Аноды или катоды, закрепленные на одной направляющей, могут быть представлены в виде ряда, содержащего два, три или более одноименных электродов.Anodes and cathodes under the influence of electric current provide the transportation of electrons to extract the metal from the solution (electrolyte). They may be in the form of grids, plates or cylinders. In this case, the anodes and cathodes can be fixed on guides fixed in the housing. Anodes or cathodes fixed on one guide can be represented as a row containing two, three or more electrodes of the same name.

Катоды обеспечивают извлечение металла посредством его восстановления из раствора до металлического состояния. Катоды выполнены из металла, извлекаемого из раствора, например, из меди, теллура, серебра, никеля, кадмия, или другого металла.Cathodes ensure the extraction of metal by reducing it from solution to a metallic state. The cathodes are made of a metal extracted from solution, such as copper, tellurium, silver, nickel, cadmium, or another metal.

Аноды обеспечивают окисление металла за счет высвобождения электронов. Аноды выполнены из иного электропроводящего материала, под чем подразумевается материал, отличный от материала, из которого выполнены катоды. В качестве такого материала может быть представлен свинец, олово, графит или другой материал.Anodes provide oxidation of the metal by releasing electrons. The anodes are made of a different electrically conductive material, by which is meant a material different from the material from which the cathodes are made. Such material may be lead, tin, graphite or other material.

Площадь поверхности катодов превышает площадь поверхности анодов в 1,5-2,5 раза. При таком отношении площадей аноды за счет меньшей площади лимитируют электрический ток, ограничивая площадь контакта с электролитом, что позволяет обеспечить более равномерное образование металлического покрытия на катодах, снижая риск образования дендритов и повышая производительность электролизера.The surface area of the cathodes exceeds the surface area of the anodes by 1.5-2.5 times. With such a ratio of areas, the anodes, due to the smaller area, limit the electric current, limiting the area of contact with the electrolyte, which makes it possible to provide a more uniform formation of a metal coating on the cathodes, reducing the risk of dendrites and increasing the productivity of the cell.

В случае, если площадь поверхности катодов будет превышать площадь поверхности анодов меньше, чем в 1,5 раза, то может произойти снижение скорости нарастания металлического покрытия и образование дендритов на катодах. При этом увеличение силы тока при таком соотношении площадей приводит к пропорциональному увеличению скорости дендритов и осаждению материала анода на катод.If the surface area of the cathodes exceeds the surface area of the anodes by less than 1.5 times, then a decrease in the growth rate of the metal coating and the formation of dendrites on the cathodes may occur. In this case, an increase in the current strength at such a ratio of areas leads to a proportional increase in the speed of the dendrites and the deposition of the anode material on the cathode.

В случае, если площадь поверхности катодов будет превышать площадь поверхности анодов больше, чем в 2,5 возможность образования дендритов на катоде исключается, однако скорость нарастания металлического покрытия на нем при неизменной величине силы тока снижается, вследствие чего ухудшается производительность электролизера. В наиболее предпочтительном варианте, который обеспечивает оптимальное соотношение между отсутствием образования дендритов и производительностью электролизера, площадь поверхности катодов превышает площадь поверхности анодов в 2 раза.If the surface area of the cathodes exceeds the surface area of the anodes by more than 2.5, the possibility of the formation of dendrites on the cathode is excluded, however, the rate of growth of the metal coating on it at a constant current strength decreases, as a result of which the performance of the cell deteriorates. In the most preferred embodiment, which provides an optimal balance between the absence of dendritic formation and the productivity of the cell, the surface area of the cathodes exceeds the surface area of the anodes by 2 times.

Аноды и катоды расположены поочередно, что обеспечивает равномерное изменение концентрации ионов в растворе, снижая риск возможного разрушения электродов из-за возникновения перенапряжений и повышая производительность электролизера. Под поочередным расположением анодов и катодов подразумевается их разноименное размещение в корпусе вдоль направления течения раствора.The anodes and cathodes are arranged alternately, which ensures a uniform change in the concentration of ions in the solution, reducing the risk of possible destruction of the electrodes due to overvoltages and increasing the performance of the cell. The alternating arrangement of anodes and cathodes means their opposite placement in the housing along the direction of the solution flow.

Аноды и катоды могут быть представлены в виде рядов из двух, трех и более одноименных электродов, что обеспечивает более равномерное распределение ионов извлекаемого металла в растворе на границе электролита и поверхности катодов, снижая риск образования дендритов из-за появления участков с пониженным содержанием извлекаемого металла наряду с повышением производительности электролизера.Anodes and cathodes can be presented in the form of rows of two, three or more electrodes of the same name, which ensures a more uniform distribution of ions of the extracted metal in the solution at the interface between the electrolyte and the surface of the cathodes, reducing the risk of dendrites formation due to the appearance of areas with a low content of the extracted metal along with with an increase in the performance of the electrolyzer.

Аноды и катоды могут быть расположены друг относительно друга в шахматном порядке, что также снижает риск образования дендритов и повышает производительность электролизера. При такой конструкции аноды и катоды образуют два, три и более ряда, которые могут быть расположены вертикально и параллельно. При этом не исключен вариант, когда в каждом ряду могут быть расположены один, два и более одноименных электродов, а разноименные электроды расположены по диагонали в разных вертикальных рядах.The anodes and cathodes can be staggered relative to each other, which also reduces the risk of dendrite formation and increases the performance of the cell. With this design, the anodes and cathodes form two, three or more rows, which can be arranged vertically and in parallel. At the same time, the option is not ruled out when one, two or more similar electrodes can be located in each row, and opposite electrodes are located diagonally in different vertical rows.

Изобретение может быть выполнено из известных материалов с помощью известных средств, что свидетельствует о соответствии изобретения критерию патентоспособности «промышленная применимость».The invention can be made from known materials using known means, which indicates that the invention meets the criterion of patentability "industrial applicability".

Изобретение обладает ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, отличающейся тем, что площадь поверхности катодов превышает площадь поверхности анодов в 1,5-2,5 раза, вследствие чего аноды с меньшей площадью поверхности будут лимитировать электрический ток, ограничивая площадь контакта с электролитом, что позволяет обеспечить более равномерное образование металлического покрытия на катодах, снижая риск образования дендритов и загрязнения катода материалом анода с одновременным приростом скорости нарастания металлического покрытия на катоде.The invention has a set of essential features previously unknown from the prior art, characterized in that the surface area of the cathodes exceeds the surface area of the anodes by 1.5-2.5 times, as a result of which anodes with a smaller surface area will limit the electric current, limiting the area of contact with the electrolyte, which makes it possible to provide a more uniform formation of a metal coating on the cathodes, reducing the risk of dendritic formation and cathode contamination by the anode material with a simultaneous increase in the growth rate of the metal coating on the cathode.

Благодаря этому обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в снижении риска образования дендритов на катодах электролизера для извлечения металла из раствора с сопутствующим повышением его производительности, тем самым улучшаются его эксплуатационные характеристики.This ensures the achievement of the technical result, which consists in reducing the risk of formation of dendrites on the cathodes of the electrolyzer for extracting metal from the solution with a concomitant increase in its productivity, thereby improving its performance.

Изобретение обладает ранее неизвестными из уровня техники существенными признаками, что свидетельствует о соответствии изобретения критерию патентоспособности «новизна».The invention has essential features previously unknown from the prior art, which indicates that the invention complies with the criterion of patentability "novelty".

Из уровня техники известен электролизер, у которого площадь поверхности катодов равна площади поверхности анодов. Также из уровня техники известен электролизер, у которого площадь поверхности катодов равна площади поверхности анодов.The prior art known cell, in which the surface area of the cathodes is equal to the surface area of the anodes. Also known from the prior art is an electrolytic cell in which the surface area of the cathodes is equal to the surface area of the anodes.

Однако электролизер с площадью поверхности катодов, превышающей площадь поверхности анодов в 1,5-2,5 раза, неизвестен. Также не известно влияние этого признака на эффект, заключающийся в снижении риска образования дендритов на катодах электролизера с сопутствующим повышением его производительности, который достигается за счет снижения площади поверхности анодов и ограничения воздействия электрического тока на катоды. Ввиду этого изобретение соответствует критерию патентоспособности «изобретательский уровень».However, an electrolytic cell with a surface area of cathodes exceeding the surface area of anodes by 1.5-2.5 times is unknown. Also, the effect of this feature on the effect of reducing the risk of dendrite formation on the cathodes of the cell with a concomitant increase in its productivity, which is achieved by reducing the surface area of the anodes and limiting the effect of electric current on the cathodes, is not known. In view of this, the invention meets the criterion of patentability "inventive step".

Изобретение поясняется следующими фигурами и таблицами.The invention is illustrated by the following figures and tables.

Фиг. 1 - Аппаратурная схема электролизера для извлечения металла из раствора.Fig. 1 - Hardware scheme of the electrolytic cell for extracting metal from solution.

Фиг. 2 - Схема расположения электродов в шахматном порядке, вид сверху.Fig. 2 - Schematic layout of the electrodes in a checkerboard pattern, top view.

Фиг. 3 - Таблица с показателями эффективности работы электролизера с медными катодами и свинцовыми анодами.Fig. 3 - Table with performance indicators of the cell with copper cathodes and lead anodes.

Фиг. 4 - Таблица с показателями эффективности работы электролизера с никелевыми катодами и графитовыми анодами.Fig. 4 - Table with performance indicators of the cell with nickel cathodes and graphite anodes.

Фиг. 5 - Таблица с показателями эффективности работы электролизера с кадмиевыми катодами и цинковыми анодами.Fig. 5 - Table with performance indicators of the cell with cadmium cathodes and zinc anodes.

Для иллюстрации возможности реализации и более полного понимания сути изобретения ниже представлены варианты его осуществления, которые могут быть любым образом изменены или дополнены, при этом настоящее изобретение ни в коем случае не ограничивается представленными вариантами.In order to illustrate the possibility of implementation and a better understanding of the essence of the invention, embodiments of its implementation are presented below, which can be modified or supplemented in any way, while the present invention is by no means limited to the presented options.

Электролизер для извлечения металла из раствора содержит корпус 1, средство ввода электролита в виде раствора медного купороса, состоящее из трубы 2, соединенной с насосом 5, медные катоды 3 и свинцовые аноды 4, подключенные к источнику питания (не показан на чертежах) и расположенные поочередно.An electrolytic cell for extracting metal from a solution contains a housing 1, a means of introducing an electrolyte in the form of a solution of copper sulfate, consisting of a pipe 2 connected to a pump 5, copper cathodes 3 and lead anodes 4 connected to a power source (not shown in the drawings) and arranged in turn .

Изобретение работает следующим образом.The invention works as follows.

При помощи насоса 5 электролит в виде раствора медного купороса подается в трубу 2, из которой поступает в электролизер с электродами в виде катодов 3 и анодов 4, при этом используются катоды 3 с разной общей площадью поверхности относительно общей площади поверхности анодов 4.With the help of pump 5, electrolyte in the form of a solution of copper sulphate is fed into pipe 2, from which it enters the electrolyzer with electrodes in the form of cathodes 3 and anodes 4, while cathodes 3 are used with different total surface area relative to the total surface area of anodes 4.

Электрический ток, плотностью - 84 А/м2, подается на электроды посредством подключенного к ним источника питания (не показан на чертежах) постоянного тока. На анодах 4 протекает химическая реакция Pb2+ + 2OНˉ → Pb(OH)2, где Pb(OH)2↓ можно рассматривать как слабую кислоту или слабое основание H2PbO2 ↔ 2H+ + РbО2 2ˉ , после чего на анодах 4 выпадает оксид свинца в виде плотного осадка РbО2 2ˉ - 2еˉ → РbО2↓, что снижает риск загрязнения катодов 3 свинцом.Electric current, density - 84 A/m2, is supplied to the electrodes by means of a DC power supply (not shown in the drawings) connected to them. On the anodes 4, the chemical reaction Pb2+ + 2OHˉ → Pb(OH)2, where Pb(OH)2↓ can be considered as a weak acid or a weak base H2PbO2 ↔2H+ + РbО2 2ˉ , after which lead oxide precipitates on the anodes 4 in the form of a dense precipitate PbO2 2ˉ - 2еˉ → РbО2↓, which reduces the risk of cathode 3 contamination with lead.

Высвободившиеся электроны поступают на катоды 3, передающие их ионам меди, которые восстанавливаются на поверхности катодов 3 в виде меди Сu2+ + 2еˉ → Сu0. Аноды 4 за счет меньшей площади лимитируют электрический ток, ограничивая площадь контакта с электролитом, что позволяет обеспечить более равномерное образование медного покрытия на катодах 3, снижая риск образования дендритов и повышая производительность электролизера.The released electrons arrive at cathodes 3, which transfer them to copper ions, which are restored on the surface of cathodes 3 in the form of copper Сu 2+ + 2е ˉ → Сu 0 . Anodes 4, due to their smaller area, limit the electric current, limiting the area of contact with the electrolyte, which makes it possible to provide a more uniform formation of a copper coating on cathodes 3, reducing the risk of dendrites and increasing the performance of the cell.

При этом конструкция электролизера, в котором катоды 3 и аноды 4 поочередно расположены в шахматном порядке, обеспечивает дополнительный эффект, заключающийся в снижении риска образования дендритов и повышении производительности электролизера за счет более равномерного распределения ионов меди в растворе на границе электролита и поверхности катодов 3.At the same time, the design of the cell, in which cathodes 3 and anodes 4 are alternately arranged in a checkerboard pattern, provides an additional effect, which consists in reducing the risk of dendrites formation and increasing the productivity of the cell due to a more uniform distribution of copper ions in the solution at the electrolyte interface and the surface of cathodes 3.

Таким образом на катодах 3 не будет возникать отдельных участков с пониженным содержанием меди, из-за которых снижается площадь контакта с электролитом, что потребует подачи более высоких величин токов.Thus, separate areas with a low copper content will not appear on the cathodes 3, due to which the contact area with the electrolyte is reduced, which will require the supply of higher currents.

Для подтверждения вышеуказанных сведений проводится 14-ти дневный эксперимент, в процессе которого визуально фиксируется образование дендритов на катодах 3, а масса извлеченного металла фиксируется посредством взвешивания всех катодов 3 после завершения эксперимента.To confirm the above information, a 14-day experiment is carried out, during which the formation of dendrites on cathodes 3 is visually recorded, and the mass of the extracted metal is recorded by weighing all cathodes 3 after the completion of the experiment.

Изобретение поясняется следующими экспериментальными данными.The invention is illustrated by the following experimental data.

Пример 1.Example 1

Электролит был представлен в виде раствора медного купороса, а электролизер содержал медные катоды 3 и свинцовые аноды 4, при этом площадь S1 поверхности катодов 3 была равна площади S2 поверхности анодов 4. Скорость нарастания медного покрытия на катодах 3 составляла 3,8 кг/сутки, однако уже через сутки было зафиксировано образование дендритов на катодах 3, составляющих 0,7 масс % медного покрытия, после чего эксперимент остановили.The electrolyte was presented in the form of a solution of copper sulfate, and the cell contained copper cathodes 3 and lead anodes 4, while the area S 1 of the surface of the cathodes 3 was equal to the area S 2 of the surface of the anodes 4. The growth rate of the copper coating on the cathodes 3 was 3.8 kg / 24 hours, however, already a day later, the formation of dendrites on cathodes 3, constituting 0.7 wt % of the copper coating, was recorded, after which the experiment was stopped.

Пример 2.Example 2

По примеру 1, при этом площадь поверхности катодов 3 превышала площадь поверхности анодов 4 (S1/S2) в 1,5 раза. Образование дендритов зафиксировано не было, при этом скорость нарастания медного покрытия на катодах 3 составляла 5,2 кг/сутки. За 14 суток на катодах 3 образовывалось медное покрытие общей массой 72,8 кг.According to example 1, while the surface area of the cathodes 3 exceeded the surface area of the anodes 4 (S 1 /S 2 ) 1.5 times. The formation of dendrites was not recorded, while the growth rate of the copper coating on the cathodes 3 was 5.2 kg/day. For 14 days, a copper coating with a total mass of 72.8 kg was formed on cathodes 3.

Пример 3.Example 3

По примеру 1, при этом S1/S2 = 2, скорость нарастания медного покрытия на катодах 3 составляла 9,0 кг/сутки. За 14 суток на катодах 3 образовывалось медное покрытие массой 126,0 кг.According to example 1, while S 1 /S 2 = 2, the growth rate of the copper coating on the cathodes 3 was 9.0 kg/day. For 14 days, a copper coating weighing 126.0 kg was formed on cathodes 3.

Пример 4.Example 4

По примеру 1, при этом S1/S2 = 2,5. Скорость нарастания медного покрытия на катодах 3 составляло 8,9 кг/сутки. За 14 суток на катодах 3 образовывалось медное покрытие массой 124,6 кг.According to example 1, while S 1 /S 2 = 2.5. The growth rate of the copper coating on the cathodes 3 was 8.9 kg/day. For 14 days, a copper coating weighing 124.6 kg was formed on cathodes 3.

Пример 5.Example 5

По примеру 1, при этом S1/S2 = 3. Скорость нарастания медного покрытия на катодах 3 составляло - 8,7 кг/сутки. За 14 суток на катодах 3 образовывалось медное покрытие массой 121,8 кг.According to example 1, while S 1 /S 2 = 3. The growth rate of the copper coating on the cathodes 3 was - 8.7 kg/day. For 14 days, a copper coating weighing 121.8 kg was formed on cathodes 3.

Пример 6.Example 6

Электролит был представлен в виде раствора сульфата никеля, а электролизер содержал никелевые катоды 3 и графитовые аноды 4, при этом площадь S1 поверхности катодов 3 была равна площади S2 поверхности анодов 4. Скорость нарастания медного покрытия на катодах 3 составляла 2,9 кг/сутки, однако уже через сутки было зафиксировано образование дендритов на катодах 3, составляющих 0,63 масс.% никелевого покрытия, после чего эксперимент остановили.The electrolyte was presented in the form of a nickel sulfate solution, and the cell contained nickel cathodes 3 and graphite anodes 4, while the area S 1 of the surface of the cathodes 3 was equal to the area S 2 of the surface of the anodes 4. The growth rate of the copper coating on the cathodes 3 was 2.9 kg / day, however, already a day later, the formation of dendrites on the cathodes 3, constituting 0.63 wt.% of the nickel coating, was recorded, after which the experiment was stopped.

Пример 7.Example 7

По примеру 6, при этом S1/S2 = 1,5. Образование дендритов зафиксировано не было. Скорость нарастания никелевого покрытия на катодах 3 составляло 4,2 кг/сутки. За 14 суток на катодах 3 образовывалось никелевое покрытие массой 58,8 кг.According to example 6, while S 1 /S 2 = 1.5. Dendritic formation was not observed. The growth rate of the nickel coating on the cathodes 3 was 4.2 kg/day. For 14 days, a nickel coating weighing 58.8 kg was formed on cathodes 3.

Пример 8.Example 8

По примеру 6, при этом S1/S2 = 2,0. Образование дендритов зафиксировано не было. Скорость нарастания никелевого покрытия на катодах 3 составляло 7,7 кг/сутки. За 14 суток на катодах 3 образовывалось никелевое покрытие массой 107,8 кг.According to example 6, while S 1 /S 2 = 2.0. Dendritic formation was not observed. The growth rate of the nickel coating on the cathodes 3 was 7.7 kg/day. For 14 days, a nickel coating weighing 107.8 kg was formed on cathodes 3.

Пример 9.Example 9

По примеру 6, при этом S1/S2 = 2,5. Образование дендритов зафиксировано не было Скорость нарастания никелевого покрытия на катодах 3 составляло 7,6 кг/сутки. За 14 суток на катодах 3 образовывалось никелевое покрытие массой 106,4 кг.According to example 6, while S 1 /S 2 = 2.5. The formation of dendrites was not recorded. The growth rate of the nickel coating on the cathodes 3 was 7.6 kg/day. For 14 days, a nickel coating weighing 106.4 kg was formed on cathodes 3.

Пример 10.Example 10

По примеру 6, при этом S1/S2 = 3,0. Образование дендритов зафиксировано не было Скорость нарастания никелевого покрытия на катодах 3 составляло 7,4 кг/сутки. За 14 суток на катодах 3 образовывалось никелевое покрытие массой 103,6 кг.According to example 6, while S 1 /S 2 = 3.0. The formation of dendrites was not recorded. The growth rate of the nickel coating on the cathodes 3 was 7.4 kg/day. For 14 days, a nickel coating weighing 103.6 kg was formed on cathodes 3.

Пример 11.Example 11.

Электролит был представлен в виде раствора сульфата кадмия, а электролизер содержал катоды 3 из кадмия и аноды 4 из цинка, при этом площадь S1 поверхности катодов 3 была равна площади S2 поверхности анодов 4. Скорость нарастания медного покрытия на катодах 3 составляла 4,7 кг/сутки, однако уже через сутки было зафиксировано образование дендритов на катодах 3, составляющих 0,88 масс % кадмиевого покрытия, после чего эксперимент остановили.The electrolyte was presented in the form of a solution of cadmium sulfate, and the cell contained cathodes 3 from cadmium and anodes 4 from zinc, while the area S 1 of the surface of the cathodes 3 was equal to the area S 2 of the surface of the anodes 4. The growth rate of the copper coating on the cathodes 3 was 4.7 kg/day, however, already a day later, the formation of dendrites on cathodes 3, constituting 0.88 mass% of the cadmium coating, was recorded, after which the experiment was stopped.

Пример 12.Example 12.

По примеру 11, при этом S1/S2 = 1,5. Образование дендритов зафиксировано не было. Скорость нарастания кадмиевого покрытия на катодах 3 составляло 6.9 кг/сутки. За 14 суток на катодах 3 образовывалось кадмиевое покрытие массой 96,6 кгAccording to example 11, while S 1 /S 2 = 1.5. Dendritic formation was not observed. The growth rate of the cadmium coating on cathodes 3 was 6.9 kg/day. For 14 days, a cadmium coating weighing 96.6 kg was formed on cathodes 3

Пример 13.Example 13

По примеру 11, при этом S1/S2 = 2,0. Образование дендритов зафиксировано не было. Скорость нарастания кадмиевого покрытия на катодах 3 составляло 12,8 кг/сутки. За 14 суток на катодах 3 образовывалось кадмиевое покрытие массой 179,2 кг.According to example 11, while S 1 /S 2 = 2.0. Dendritic formation was not observed. The growth rate of the cadmium coating on the cathodes 3 was 12.8 kg/day. For 14 days, a cadmium coating weighing 179.2 kg was formed on cathodes 3.

Пример 14.Example 14

По примеру 11, при этом S1/S2 = 2,5. Образование дендритов зафиксировано не было. Скорость нарастания кадмиевого покрытия на катодах 3 составляло 12,7 кг/сутки. За 14 суток на катодах 3 образовывалось кадмиевое покрытие массой 177,8 кг.According to example 11, while S 1 /S 2 = 2.5. Dendritic formation was not observed. The growth rate of the cadmium coating on the cathodes 3 was 12.7 kg/day. For 14 days, a cadmium coating weighing 177.8 kg was formed on cathodes 3.

Пример 15.Example 15

По примеру 11, при этом S1/S2 = 3,0. Образование дендритов зафиксировано не было. Скорость нарастания кадмиевого покрытия на катодах 3 составляло 12,4 кг/сутки. За 14 суток на катодах 3 образовывалось кадмиевое покрытие массой 173,6 кг.According to example 11, while S 1 /S 2 = 3.0. Dendritic formation was not observed. The growth rate of the cadmium coating on the cathodes 3 was 12.4 kg/day. For 14 days, a cadmium coating weighing 173.6 kg was formed on cathodes 3.

Таким образом в примерах 1, 6 и 11, где S1/S2 было равно 1 эксперимент был остановлен из-за образования дендритов. В процессе эксперимента все варианты электролизера, в которых соотношения площади поверхности катодов 3 к площади поверхности анодов 4 составляли от 1,5-2,5, продемонстрировали отсутствие образования дендритов на поверхности катодов 3, при этом наилучшие результаты были показаны в примерах 3, 8 и 13 с величиной соотношения площади катодов 4 к площади анодов 3, равной 2,0, В вариантах этого электролизера не только не образовывались дендриты, но и производительность электролизера была максимальной. В примерах 5, 10 и 15 скорость нарастания покрытия начала снижаться из-за высокой разницы (3 раза) в отношении площади поверхности катодов 4 к площади поверхности анодов 3.Thus, in examples 1, 6 and 11, where S 1 /S 2 was equal to 1, the experiment was stopped due to the formation of dendrites. During the experiment, all variants of the cell, in which the ratio of the surface area of the cathodes 3 to the surface area of the anodes 4 ranged from 1.5-2.5, demonstrated the absence of the formation of dendrites on the surface of the cathodes 3, while the best results were shown in examples 3, 8 and 13 with the value of the ratio of the area of the cathodes 4 to the area of the anodes 3, equal to 2.0. In the variants of this electrolyzer, not only dendrites were not formed, but the performance of the electrolyzer was maximum. In examples 5, 10 and 15, the coating buildup rate began to decrease due to the high difference (3 times) in the ratio of the surface area of the cathodes 4 to the surface area of the anodes 3.

Таким образом достигается технический результат, заключающийся в снижении риска образования дендритов на катодах электролизера для извлечения металла из раствора с сопутствующим повышением его производительности, тем самым улучшаются его эксплуатационные характеристики.Thus, a technical result is achieved, which consists in reducing the risk of dendritic formation on the cathodes of the electrolytic cell for extracting metal from solution with a concomitant increase in its productivity, thereby improving its performance.

Claims (4)

1. Электролизер для извлечения металла из раствора, содержащий корпус, снабженный средством ввода раствора с извлекаемым металлом, и поочередно расположенные аноды и катоды, причем катод выполнен из извлекаемого металла, а анод выполнен из иного электропроводящего материала, отличающийся тем, что площадь поверхности катодов превышает площадь поверхности анодов в 1,5-2,5 раза.1. An electrolytic cell for extracting metal from a solution, containing a housing equipped with a means for introducing a solution with a recoverable metal, and alternately located anodes and cathodes, the cathode being made of a recoverable metal, and the anode being made of another electrically conductive material, characterized in that the surface area of the cathodes exceeds the surface area of the anodes by 1.5-2.5 times. 2. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что площадь поверхности катодов превышает площадь поверхности анодов в 2 раза.2. The cell according to claim 1, characterized in that the surface area of the cathodes exceeds the surface area of the anodes by 2 times. 3. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что аноды и катоды представлены в виде рядов из двух, трех и более одноименных электродов. 3. The cell according to claim 1, characterized in that the anodes and cathodes are presented in the form of rows of two, three or more electrodes of the same name. 4. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что аноды и катоды расположены друг относительно друга в шахматном порядке.4. The cell according to claim 1, characterized in that the anodes and cathodes are located relative to each other in a checkerboard pattern.
RU2021114915A 2021-05-26 2021-05-26 Electrolyzer for the extraction of metal from solution RU2763699C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021114915A RU2763699C1 (en) 2021-05-26 2021-05-26 Electrolyzer for the extraction of metal from solution

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021114915A RU2763699C1 (en) 2021-05-26 2021-05-26 Electrolyzer for the extraction of metal from solution

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2763699C1 true RU2763699C1 (en) 2021-12-30

Family

ID=80040037

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021114915A RU2763699C1 (en) 2021-05-26 2021-05-26 Electrolyzer for the extraction of metal from solution

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2763699C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1675393A1 (en) * 1988-04-15 1991-09-07 С. Г. Струнников, и Л.И.Красильниковэ Electrolyzer for recovering metals from aqueous solutions
RU2124573C1 (en) * 1994-03-25 1999-01-10 Е.И.Дю Пон де Немурс энд Компани Method of hydrometallurgical recovery
RU2331721C2 (en) * 2002-10-21 2008-08-20 Интэк Лтд. Electrolysis method and electrolytic agent used therein
WO2012020243A1 (en) * 2010-08-11 2012-02-16 Duncan Grant Apparatus for use in electrorefining and electrowinning
EP3420123A1 (en) * 2016-02-24 2019-01-02 Michael Harold Barker Equipment for a metal electrowinning or liberator process and way of operating the process

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1675393A1 (en) * 1988-04-15 1991-09-07 С. Г. Струнников, и Л.И.Красильниковэ Electrolyzer for recovering metals from aqueous solutions
RU2124573C1 (en) * 1994-03-25 1999-01-10 Е.И.Дю Пон де Немурс энд Компани Method of hydrometallurgical recovery
RU2331721C2 (en) * 2002-10-21 2008-08-20 Интэк Лтд. Electrolysis method and electrolytic agent used therein
WO2012020243A1 (en) * 2010-08-11 2012-02-16 Duncan Grant Apparatus for use in electrorefining and electrowinning
EP3420123A1 (en) * 2016-02-24 2019-01-02 Michael Harold Barker Equipment for a metal electrowinning or liberator process and way of operating the process

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1086254A (en) Divided electrochemical cell with electrode of circulating particles
CN101768742B (en) Regenerated acidic etching solution, copper recycling method and special device thereof
US3977951A (en) Electrolytic cells and process for treating dilute waste solutions
CN105839130B (en) The manufacture method of indium hydroxide
CN101166838A (en) Electrochemical reduction of metal oxides
US4129494A (en) Electrolytic cell for electrowinning of metals
EP3363931A1 (en) Filter press device for electroplating metal from solutions, which is formed by separating elements formed by ion-exchange membranes, forming a plurality of anolyte and catholyte chambers, the electrodes being connected in series with automatic detachment of the metallic product
US2273798A (en) Electrolytic process
EP0206941B1 (en) Cathode for metal electrowinning
CN1418265A (en) Method and device for regulation of concentration of metal ions in electrolyte and use thereof
Nan et al. Hydrometallurgical process for extracting bismuth from by-product of lead smelting based on methanesulfonic acid system
CA3045718C (en) Method and apparatus for producing hydrogen having reversible electrodes
RU2763699C1 (en) Electrolyzer for the extraction of metal from solution
WO1990015171A1 (en) Process for electroplating metals
CA2865989C (en) Anode and method of operating an electrolysis cell
KR890005181B1 (en) Production of zinc from ores and concentrates
Jiricny et al. Copper electrowinning using spouted-bed electrodes: part I. Experiments with oxygen evolution or matte oxidation at the anode
CN117242210A (en) Electrolysis device
US7658833B2 (en) Method for copper electrowinning in hydrochloric solution
US20210324527A1 (en) Electrolysis process for making lithium hydroxide
US20220275527A1 (en) Metal Recovery From Lead Containing Electrolytes
JP7271917B2 (en) Copper electrolytic refining method
CN103930598A (en) Effect of operating parameters on the performance of electrochemical cell in copper-chlorine cycle
CN213624406U (en) Electrolysis device with through-hole tin ingot
WO2017216417A1 (en) A method of recovering gold from a gold-bearing concentrated copper chloride solution