SU996973A1 - Устройство дл электрохимического изучени состава сред - Google Patents

Description

Изобретение относится к области поисков и разведки месторождений полезных ископаемых и может быть использовано при поисках руд способом час- j тичного извлечения металлов (ЧИМ), для изучения состава горных пород, руд, минералов, почв и природных вод.

Известен способ электродиализа для изучения состава природных сред. jq путем использования электродиализатора, представляющего собой сосуд прямоугольной формы, разделенный двумя пористыми мембранами на три камеры. В центральную камеру помещают исследуемую среду, в крайние заливают дис- ’³ тилироганную воду и погружают твердые электроды, подключенные к источнику постоянного электрического тока. Раствор в камере, соединенной с положитель--» ным полюсом источника тока, называется анолитом, раствор в камере, связанной с отрицательным полюсом источника тока, - католитом. Через электродиализатор пропускают электрический ток и в определенное время производят хи- 25 мический анализ растворов в анолите и католите. О составе исследуемой среда судят'по составу и концентрации компонент, переходящих в католит и анолит [1].

Недостатком данного устройства является то, что через некоторое время работы электродиализатора катодная мембрана покрывается нерастворимым осадком гидроокисей металлов, ее элек-. трическое сопротивление;увеличивается_ и электродиализ практически пря^рящяется.

Наиболее близким к предлагаемому ) является устройство для электрохимического изучения состава сред, включающее элементоприемник, соединенный с источником тока и имеющий корпус, выполненный из пористого полупроницаемого материала, заполненный раствб^ром электролита, концентрация которого достаточна для поддержания в растворе pH ниже pH гидратообразования извлекаемых из сред металлов, и погруженный в этот раствор твердый элек- . трод (2].

Недостатком устройства является то, что во многих случаях оно позволяет извлекать элементы в количествах, достаточных для обнаружения с помощью химического или другого вида анализа, вследствие интенсивной диффузии ионов водорода из элементоприемника в изучаемую среду. Появление в изучаемой среде ионов водорода приводит к тому.

что часть тока расходуется на обратное перемещение этих ионов, а не на пере-' .

нос интересующих элементов. При этом снижается и количество извлекаемых элементов.

Цель изобретения - увеличение ко- 5 личества извлекаемых металлов.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве для электрохимического изучения состава сред, включающем элементоприемник, соеди- 10 ненный с источником тока и имеющий корпус, выполненный из пористого полупроницаемого материала, заполненный раствором электролита, концентрация . которого достаточна для поддержания jj в растворе pH ниже pH гидратообразования извлекаемых из сред металлов, погруженный в этот раствор твердый электрод, в качестве электролита используется раствор кислоты, являю jq щейся слабым электролитом с константой диссоциации не более 10~⁴.

На чертеже показано устройство. Элементоприемник содержит сосуд из пористого материала 1, твердый электрод.электронной проводимости 2, подключенный с помощью соединительных проводов 3 к источнику постоянного электрического тока. В пористый ^со“ суд 1 -залит раствор слабодиссоцииро- „ ванной кислоты 4. В практической ра- ’и боте предпочтителен раствор уксусной кислоты, ацетат-ион которой дает с большинством металлов хорошо растворимые соединения. Концентрация кислоты выбирается с таким расчетом, 35 чтобы обеспечить в растворе в течение всего времени пропускания тока через элементоприемник pH ниже pH гидратообразования концентрируемых ионов. Элементоприемник помещен в исследуе- 40 мую среду 5 и подключен к источнику электрического тока (на чертеже не показано). Работа устройства происходит следующим образом.

При включении тока ионы водорода 45 уксусной кислоты 4 восстанавливаются на твердом электроде 2, защелачивания раствора не происходит. В отличие от азотной кислоты активность ионов водорода в уксусной кислоте мала, так как основное количество этих ионов находится в связанном состоянии с ацетат-ионами. Из-за невысокой активности ионов водорода диффузия их в окружающее пространство __ незначительна. При пропускании через элементоприемник электрического тока основная его доля расходуется на концентрирование полезных компонент, а не на возвращение ионов водорода. Установлено; что количество концент- ⁶⁰ рируемых в уксусную кислоту металлов превышает в 5—6 раз их количества.

концентрируемые в азотную кислоту, что позволяет во столько же.раз сократить время проведения работ. При применении уксусной кислоты улучшается и воспроизводимость результатов. Например, при концентрации металлов в трехнормальную азотную кислоту коэффициент вариации, характеризующий относительную погрешность наблюдений, 30%, в трехнормальную, уксусную кислоту - 12%.

Применение предложенного элементоприемника позволяет, в. отличие от известного, извлекать из почв элементы, находящиеся в крайне малых концентрациях (золото, олово и пр.)„ Применение нового элементоприемника приводит к сокращению времени извлечения в 5-6 раз. Учитывая, что при проведении ра,бот методом ЧИМ:время,, затрачиваемое на извлечение металлов, составляет в среднем 50% от всего времени проведения работ, общее время сокращается в 1,6 раза. Во столько же раз увеличивается производительность работ.Если·, в настоящее время годовая эффективность работ методом ЧИМ составляет на одну станцию ЧИМ-10 в среднем 60000руб.,то с применением нового электролита в элементоприемниках она .составит 96000ру б·, т.е.эффект от внедрения 36000pv6. ·

Claims (2)

1. Изобретение относитс  :к области поисков и разведки месторождений полезных ископаемых и может быть исполь зовано при поисках руд способом частичного извлечени  металлов (ЧИМ), дл  изучени  состава горних пород, руд, минералов, почв и природных вод. Известен способ электродиалиэа дл  изучени  состава природных сред. путем использовани  электродиализатора/ представл ющего собой сосуд пр моугольной формы, разделенный двум  пористыми мембранами на три камеры. В центральную камеру п(4ещают исследуемую среду, в 1 зАн е Зсшивают дистилироганную воду и погружают твердые электроды, подключенные к источнику посто нного электрического тока. Раст вор в камере, соедийенйой с положител нвм полюсом источника тока, называетс  анолитом, раствор в камере, св зан ной с отрицательным полюсом источника тока, - католитоУ1. Через электродиализатор пропускают электрический ток и в определенное врем  производ т химический анализ растворов в анолите и католите. О составе исследуемой среды суд тпо составу и концентрации «компонент, переход щих в католит и анолит {1. Недостатком данного устройства  вл етс  то, что через некоторое врем  работы электродиализатора катодна  мембрана покрываетс  нерастворимым рсадком гидроокисей металлов, ее элек-. трическое сопротивление,уваличиваетс  и электродиализ практически;прекращаетс .. - . Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство дл  электрохимического изучени  состава сред, включающее элементоприемник, соединенный с источником тока .и имегаций корпус, выполненный из пористого полупроницаемого материала, заполненный раствб ром электролита, концентраци  которого достаточна дл  поддержани  в растворе рН ниже рН гидратообразовани  извлекаемых из сред металлов, и погруженныЪ в этот раствор твердцзШ элек- . трод 12. Недостатком устройства,  вл етс  то, что во многих случа х оно позвол ет извлекать элементы в количествах, достаточных дл  обнаружени  с помощью химического или другого вида анализа Ьследствие интенсивной диффузии ионов водорода из элементоприемника в изучаемую среду. По вление в изучаемой среде ионов водорода приводит к тому что часть тока расходуетс  на обратн перемещение эчих ионов, а не на пере . нос интересующих элементов. При этом снижаетс  и количество извлекаемых элементов. . Цель изобретени  - увеличение количества извлекаемых металлов. Поставленна  цель достигаетс  тем что в известном устройстве дл  электрохимического изучени  состава сред включающем элементоприемник, соединенный с источником тока и именвдий корпус, выполненный из пористого полупроницаемого материала, заполненны раствором электролита, концентраци  которого достаточна дл  поддержани  в растворе рН ниже рН гидратообразовани  извлекаемых из сред металлов, погруженный в этот раствор твердый электрод, в качестве электролита используетс  раствор кислотьа,  вл ю щейс  слабым электролитом с константой диссоциации не более . На чертеже показано устройство. Элементоприемник содержит сосуд из пористого материала 1, твердый электрод .электронной проводимости 2, под ключенный с помощью соединительных проводов 3 к источнику посто нного электрического тока. В пористый сосуд 1 -залит раствор слабодиссоции|эованной кислоты 4. В практической работе предпочтителен раствор уксусной кислоты, ацетат-ион которой дает с большинством металлов хорошо растворимые соедине,ни . Концентраци  кислоты выбираетс  с таким расчетом, чтобы обеспечить в растворе .в течени всего времени пропускани  тока через элементоприемник рН ниже рН гидратообразовани  концентрируемых ионов. Элементоприемник помещен в исследуемую среду 5 и подключен к источнику электрического тока (на чертеже не показано). Работа устройства происходит следующим образом. При включении тока ионы водорода уксусной кислоты 4 восстанавливаютс  на твердом электроде 2, защелачивани  раствора не происходит. В от азотной кислоты активность ионов водорода в уксусной кислоте мала, так как основное количество этих ионов находитс  в св занном сос то нии с ацетат-ионами. Из-за невысо .крй активности ионов водорода диффузи  их в окружаквдее пространство незначительна. При пропускании через элементоприемник электрического тока основна  его дол  расходуетс  на кон центрирование полезных компонент, а не на возвращение ионов водорода. Установлено что количество концент рируемых в уксусную кислоту металлов превышает в 5-6 раз их количества. концентрируемые в азотную кислоту, что позвол ет во столько же.раз сократить врем  проведени  работ. При применении уксусной кислоты улучшаетс  и воспроизводимость результатов. Например, при концентрации металлов в трехнормальную азотную кислоту коэффициент вариации, характеризующий относительную погрешность наблюдений, 30%, в трехнормальную. уксусную кислоту - 12%. Применение предложенного элементоприемника позвол ет, в. отличие от известного , извлекать из почв элементы, наход щиес  в крайне малых концентраци х (эолото, олово и пр.)„ Применение нового элементоприемника приводит к со-сращению времени извлечени  в 5-6 раз. Учитыва , что при проведении ра|брт методом ЧИМ;врем ,, затрачиваемое на извлечение металлов, составл ет в среднем 50% от всего времени проведени  работ, общее врем  сокращаетс  в 1,6 раза. Во столько же раз ув.еличиваетс  производительность работ.Если-. в насто щее врем  годова  эффективность; работ методом ЧИМ составл ет на одну станцию ЧИМ-10 в среднем бООООруб.,то с применением нового электролита в элементоприемниках она составит 96000руб.,т. а.эффект от внед рени  36000pv6.- Формула изобретени  Устройство дл  электрохимического изучени  состава сред, включающее элементоприемник, соединенный с источником тока и имеющий Kdpnyc, выполненный из пористого полупроницаемого материала, заполненный раствором электролита, концентраци  которого достаточна дл  поддержани  в растворе рН ниже рН гидратообразовани  извлекаемых из сред металлов, и погруженный в этот раствор твердый электрод, отличающеес  тем, что, с целью увеличени  количества извлекаемых металлов, в качестве электролита используетс  раствор кислоты,  вл ющейс  слабым электролитом с константой диссоциации не более . Источники информации, прин тые,во внимание при экспертизе i. Рошкова Е.В., Серебр кова М.В. Руководство по применению электродиализа дл  изучени  горныз{, пород, руд и минералов-. М., Недра , 1953, с. 10.„ .
2. 2. Гольдборг И.С., Рысс Ю.С., Иванова А.В. и др. Поиски и раэедка . рудных месторождений методом ЧИМ. Методические рекомендации. Л., ОНТИ ВИТР, 1978, с. 22 и 31 (прототип).

   -2111