RU64633U1

RU64633U1 - ELECTROLYZER FOR DEPOSITION OF METAL OXIDES AND HYDROXIDES

Info

Publication number: RU64633U1
Application number: RU2007105569/22U
Authority: RU
Inventors: Людмила Семеновна Нам; Виктор Иванович Кушнерев
Priority date: 2007-02-15
Filing date: 2007-02-15
Publication date: 2007-07-10

Abstract

Полезная модель относится к гидрометаллургии, в частности, к устройствам для получения нерастворимых соединений урана в аффинажной технологической цепочке. Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание электролизера, который позволит получать твердые осадки без использования реагентов осадителей в непрерывном противоточном режиме. Технической задачей является создание постоянного градиента концентраций диффундирующих через мембрану анионов во времени и по высоте аппарата. Для решения поставленной задачи электролизер для осаждения оксидов и гидроксидов металлов в противоточном режиме содержит катодную и анодную камеры с электродами, при этом в катодной камере коаксиально размещена цилиндрическая анодная камера с отверстиями, закрытыми анионообменной мембраной, причем в катодной камере по высоте размещены перфорированные кольца, катодная камера коаксиально размещена во внешней цилиндрической пульсационной камере, снабженной в верхней части патрубком для ввода и сброса сжатого воздуха, и имеющей коническое днище с патрубком для вывода суспензии, при этом катодная камера сообщена с пульсационной камерой через перфорированную кольцевую перегородку, катод, выполнен в виде спирали и подсоединен к вибрационному устройству, а в коническом днище пульсационной камеры размещен патрубок ввода анолита и труба слива анолита. 1 ил.The utility model relates to hydrometallurgy, in particular, to devices for producing insoluble uranium compounds in the refining process chain. The problem, which the utility model is aimed at, is the creation of an electrolyzer that will allow to obtain solid precipitation without the use of precipitating reagents in a continuous countercurrent mode. The technical task is to create a constant gradient of the concentrations of anions diffusing through the membrane in time and in the height of the apparatus. To solve this problem, the electrolyzer for deposition of metal oxides and hydroxides in a countercurrent mode contains a cathode and anode chambers with electrodes, while a cylindrical anode chamber with holes closed by an anion exchange membrane is coaxially placed in the cathode chamber, and perforated rings are placed in the cathode chamber in height, the cathode the camera is coaxially placed in an external cylindrical pulsation chamber, equipped in the upper part with a pipe for introducing and discharging compressed air, and having a conic skoe bottom with a nozzle for withdrawal of the slurry, the cathode chamber communicated with a pulsation chamber through a perforated annular partition, the cathode is configured as a spiral and is connected to a vibrating device, and in the conical bottom of the pulse chamber is arranged a branch pipe and the input of the anolyte discharge pipe anolyte. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к гидрометаллургии, в частности, к устройствам для получения нерастворимых соединений урана в аффинажной технологической цепочке урановых производств, в частности, в радиохимических производствах.The utility model relates to hydrometallurgy, in particular, to devices for producing insoluble uranium compounds in the refining technological chain of uranium production, in particular, in radiochemical production.

Электролизеры используются для получения кислот и щелочей из растворов солей, обессоливания воды, отделения твердых продуктов, взвешеных в растворе, от электролитов [Прикладная электрохимия, под ред. проф. А.Л.Ротиняна, Изд. Химия, 1974 г., сс.389, 391].Electrolyzers are used to produce acids and alkalis from salt solutions, desalting water, and separating solid products suspended in a solution from electrolytes [Applied Electrochemistry, ed. prof. A.L. Rotinyan, Ed. Chemistry, 1974, pp. 389, 391].

Известна конструкция многокамерного мембранного электродиализатора с чередующимися анионообменными и катионообменными мембранами для обессоливания из раствора соли. Электроды размещены только в крайних камерах [А.Ф.Мазанков, Г.М.Камарьян, О.М.Ромашин, Промышленный мембранный электролиз, "Химия", 1989 г., с.17]. Камеры имеют прямоугольное сечение.A known design of a multi-chamber membrane electrodialyzer with alternating anion-exchange and cation-exchange membranes for desalination from a salt solution. The electrodes are placed only in the outer chambers [A.F. Mazankov, G.M.Kamaryan, O.M. Romashin, Industrial membrane electrolysis, "Chemistry", 1989, p.17]. The cameras have a rectangular section.

Недостатком этих известных конструкций является наличие застойных зон, присущих аппаратам ящичного типа, неравномерность градиента концентраций диффундирующих через мембраны ионов во времени. Снижение градиента концентраций возле мембраны приводит к уменьшению движущей силы, увеличению длительности процесса, кроме того, в подобных аппаратах не предусмотрено получение осадков и их выгрузка из аппарата.The disadvantage of these known structures is the presence of stagnant zones inherent to the box-type apparatus, the unevenness of the gradient of the concentration of ions diffusing through the membrane of ions over time. A decrease in the concentration gradient near the membrane leads to a decrease in the driving force, an increase in the duration of the process, in addition, precipitation and their discharge from the apparatus are not provided for in such apparatuses.

Известен электролизер для электрохимической очистки воды, выбранный в качестве прототипа [Прикладная электрохимия, под ред. проф. Н.П.Федотьева, Изд. ГХИ, Ленинград, 1962 г., с.462], содержащий катодную камеру в виде железного цилиндрического кольца с двумя коаксиально встроенными цилиндрическими диафрагмами, между которыми концентрически расположены десять цилиндрических диафрагм с анодами внутри, при этом катодами служат внешний и внутренний железные цилиндры.Known electrolyzer for electrochemical water treatment, selected as a prototype [Applied Electrochemistry, ed. prof. N.P. Fedotieva, Ed. GHI, Leningrad, 1962, p.462], containing a cathode chamber in the form of an iron cylindrical ring with two coaxially integrated cylindrical diaphragms, between which ten cylindrical diaphragms with anodes inside are concentrically located, while the outer and inner iron cylinders serve as cathodes.

Недостатком этого электролизера является сложность конструкции, он имеет плоское днище, не предусмотренное для получения осадков и их выгрузки из The disadvantage of this electrolyzer is the complexity of the design, it has a flat bottom, not intended for receiving precipitation and unloading from

аппарата, а диафрагмы в нем выполнены из асбеста, не обладающего селективностью.apparatus, and the diaphragm in it is made of asbestos, which does not have selectivity.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание электролизера, который позволит получать твердые осадки без использования реагентов осадителей в непрерывном противоточном режиме.The problem, which the utility model is aimed at, is the creation of an electrolyzer that will allow to obtain solid precipitation without the use of precipitating reagents in a continuous countercurrent mode.

Технической задачей является создание постоянного градиента концентраций диффундирующих через мембрану анионов во времени и по высоте аппарата.The technical task is to create a constant gradient of the concentrations of anions diffusing through the membrane in time and in the height of the apparatus.

Для решения поставленной задачи электролизер для осаждения оксидов и гидроксидов металлов в противоточном режиме содержит катодную и анодную камеры с электродами, при этом в катодной камере коаксиально размещена цилиндрическая анодная камера с отверстиями, закрытыми анионообменной мембраной, причем в катодной камере по высоте размещены перфорированные кольца, катодная камера коаксиально размещена во внешней цилиндрической пульсационной камере, снабженной в верхней части патрубком для ввода и сброса сжатого воздуха, и имеющей коническое днище с патрубком для вывода суспензии, при этом катодная камера сообщена с пульсационной камерой через перфорированную кольцевую перегородку, катод, выполнен в виде спирали и подсоединен к вибрационному устройству, а в коническом днище пульсационной камеры размещен патрубок ввода анолита и труба слива анолита.To solve this problem, the electrolyzer for deposition of metal oxides and hydroxides in a countercurrent mode contains a cathode and anode chambers with electrodes, while a cylindrical anode chamber with holes closed by an anion exchange membrane is coaxially placed in the cathode chamber, and perforated rings are placed in the cathode chamber in height, the cathode the camera is coaxially placed in an external cylindrical pulsation chamber, equipped in the upper part with a pipe for introducing and discharging compressed air, and having a conic skoe bottom with a nozzle for withdrawal of the slurry, the cathode chamber communicated with a pulsation chamber through a perforated annular partition, the cathode is configured as a spiral and is connected to a vibrating device, and in the conical bottom of the pulse chamber is arranged a branch pipe and the input of the anolyte discharge pipe anolyte.

Катод подсоединен к вибрационному устройству для предотвращения накопления твердой фазы на поверхности катода и его инкрустации выпадающим осадком, а пульсационная камера служит для создания импульса, позволяющего в сочетании с перфорированными кольцами равномерно распределять реагенты по сечению.The cathode is connected to a vibrating device to prevent the accumulation of a solid phase on the cathode surface and inlaid it with precipitation, and the pulsation chamber serves to create a pulse that, in combination with perforated rings, evenly distributes the reagents over the cross section.

Полезная модель поясняется фигурой, на которой представлено продольное сечение электролизера.The utility model is illustrated by a figure, which shows a longitudinal section of the electrolyzer.

Электролизер содержит коаксиально расположенные цилиндрические анодную камеру 1, катодную камеру 2 и внешнюю пульсационную камеру 3, образующие между собой полости для прохода католита в катодной камере, анолита в анодной камере и продуктов реакции в пульсационной камере. Катодная камера The cell contains a coaxially arranged cylindrical anode chamber 1, a cathode chamber 2 and an external pulsation chamber 3, which form cavities for passage of catholyte in the cathode chamber, anolyte in the anode chamber and reaction products in the pulsation chamber. Cathode chamber

снабжена перфорированной кольцевой перегородкой 4. Нижние витки катода 5 соединены с вибрирующим устройством 6 через шток 7, а анодная камера отделена от катодной камеры анионообменной мембраной 8. Электролизер снабжен патрубками ввода реагентов - католита 9 и анолита 10, патрубками ввода сжатого воздуха 11, патрубком вывода католита в виде суспензии 12 и трубой слива анолита 13, а также катодом 5 и анодом 14, а по высоте электролизера расположены перфорированные кольца 15.equipped with a perforated annular partition 4. The lower turns of the cathode 5 are connected to the vibrating device 6 through the rod 7, and the anode chamber is separated from the cathode chamber by an anion-exchange membrane 8. The electrolyzer is equipped with reagent inlets - catholyte 9 and anolyte 10, compressed air inlets 11, outlet conduits catholyte in the form of a suspension 12 and anolyte drain pipe 13, as well as a cathode 5 and anode 14, and perforated rings 15 are located along the height of the electrolyzer.

Электролизер работает следующим образом.The cell operates as follows.

В анодную камеру 1 и катодную камеру 2 электролизера непрерывно подают исходные католит (например, азотнокислый уранилнитрат) через патрубок 9, анолит (вода) через патрубок 10 в противоточном режиме. В катодной камере 2 на поток католита накладывают низкочастотные колебания путем подачи и сброса сжатого воздуха в пульсационную камеру 3 через патрубок 11, сообщающегося с катодной камерой через перфорированную перегородку 4, а также вибрацию через шток 7 вибрирующего устройства 6 на нижние витки катода 5. При этом через трубу 13 сливают непрерывно азотную кислоту, а из патрубка 12 выгружают католит (гидроксиды, оксиды урана) в виде суспензии. Электрический ток подводят к катоду 5 и аноду 14. Через анионообменную мембрану 8 происходит диффузия анионов азотной кислоты. Подведение пульсации к катодной камере, наличие вибрации на нижних витках катода уменьшают вероятность инкрустации его поверхности за счет адгезии выпадающих в осадок нерастворимых соединений в сочетании с перфорированными кольцами 15 позволяют искючить наличие застойных зон и уменьшить продольное перемешивание реагентов по сечению аппарата и поддержанию постоянного градиента концентраций по обе стороны мембраны.The source catholyte (for example, uranyl nitrate nitrate) is continuously fed into the anode chamber 1 and the cathode chamber 2 of the electrolyzer through a pipe 9, anolyte (water) through a pipe 10 in countercurrent mode. In the cathode chamber 2, low-frequency oscillations are superimposed on the catholyte stream by supplying and discharging compressed air to the pulsation chamber 3 through a pipe 11 communicating with the cathode chamber through a perforated baffle 4, as well as vibration through the rod 7 of the vibrating device 6 to the lower turns of the cathode 5. nitric acid is continuously drained through the pipe 13, and catholyte (hydroxides, uranium oxides) is discharged from the pipe 12 in the form of a suspension. An electric current is supplied to the cathode 5 and anode 14. Through the anion exchange membrane 8, diffusion of nitric acid anions occurs. The supply of pulsation to the cathode chamber, the presence of vibration on the lower turns of the cathode reduce the likelihood of incrustation of its surface due to the adhesion of precipitated insoluble compounds in combination with perforated rings 15, eliminating the presence of stagnant zones and reducing the longitudinal mixing of reagents along the apparatus cross section and maintaining a constant concentration gradient over both sides of the membrane.

Таким образом, использование заявляемой полезной модели позволит не только интенсифицировать процесс, но и даст возможность получать в противоточном непрерывном режиме нерастворимый осадок в нижней части катодной камеры, не давая ему осаждаться на поверхности катода.Thus, the use of the claimed utility model will not only intensify the process, but will also make it possible to obtain an insoluble precipitate in the countercurrent continuous mode in the lower part of the cathode chamber, preventing it from settling on the cathode surface.

Claims

An electrolyzer for deposition of metal oxides and hydroxides in a countercurrent mode, comprising a cathode and anode chamber with electrodes, characterized in that a cylindrical anode chamber with openings closed by an anion exchange membrane is coaxially placed in the cathode chamber, and perforated rings and a cathode chamber are placed in height in the cathode chamber coaxially placed in an external cylindrical pulsation chamber, equipped in the upper part with a pipe for introducing and discharging compressed air and having a conical bottom with a patr for removing the suspension, while the cathode chamber is in communication with the pulsation chamber through a perforated annular partition, the cathode is made in the form of a spiral and connected to a vibrating device, and an anolyte inlet pipe and anolyte drain pipe are placed in the conical bottom of the pulsation chamber.