UA113886C2

UA113886C2 - INTERNAL FRAMEWORK FOR Manganese Electrolysis Cells, Cells and Method

Info

Publication number: UA113886C2
Application number: UAA201500869A
Authority: UA
Priority date: 2012-07-09
Filing date: 2012-07-09
Publication date: 2017-03-27
Also published as: CN104685106B; WO2014009768A1; ZA201500083B; CN104685106A

Abstract

Винахід належить до електролізу марганцю. Комірка для електролізу містить множину анодних рамок, множину катодних рамок (64) та множину діафрагм (68), розміщених між кожною катодною рамкою (64) та кожною анодною рамкою (66). Принаймні одна діафрагма (68) містить першу пористу перегородку (106А) яка закриває перший осьовий отвір (105А) катодної рамки (64), другу пористу перегородку (106В), яка закриває другий осьовий отвір (105В) катодної рамки (64) та принаймні одну з'єднувальну перегородку (108С, 108D), що з'єднує першу пористу перегородку (106А) та другу пористу перегородку (106В) вздовж катодної рамки (64), перша пориста перегородка (106А), друга пориста перегородка (106В), з'єднувальна перегородка (108С, 108D) утворюють внутрішню порожнину (109), яка містить або утворює внутрішній приймальний катодний відсік (90).The invention relates to electrolysis of manganese. The electrolysis cell comprises a plurality of anode frames, a plurality of cathode frames (64) and a plurality of diaphragms (68) placed between each cathode frame (64) and each anode frame (66). At least one diaphragm (68) comprises a first porous partition (106A) that closes the first axial opening (105A) of the cathode frame (64), a second porous partition (106B) that closes the second axial opening (105B) of the cathode frame (64), and at least one connecting partition (108C, 108D) connecting the first porous partition (106A) and the second porous partition (106B) along the cathode frame (64), the first porous partition (106A), the second porous partition (106B), c ' the connecting partition (108C, 108D) form an internal cavity (109) that contains or forms an internal receiving the cathode compartment (90).

Description

Цей винахід стосується внутрішньої конструкції рамкового каркасу комірки для електролізу марганцю призначеної для розміщення в баку, що містить живильний розчин, рамковий каркас, що містить: - множину анодних рамок; - множину катодних рамок, розташованих між анодними рамками; - множину діафрагм, розташованих між кожною катодною та кожною анодною рамкою; - затискний каркас здатний утримувати ці катодні рамки, анодні рамки, та діафрагми одна проти одної, причому кожна катодна рамка обмежує внутрішній відсік для розміщення катода, цей внутрішній катодний приймальний відсік в осьовому напрямку через перший осьовий отвір звернутий до першої сусідньої анодної рамки та через другий осьовий отвір звернутий до другої сусідньої анодної рамки.This invention relates to the internal structure of the frame frame of a cell for electrolysis of manganese intended for placement in a tank containing a nutrient solution, a frame frame containing: - a set of anode frames; - a set of cathode frames located between anode frames; - a set of diaphragms located between each cathode and each anode frame; - the clamping frame is capable of holding these cathode frames, anode frames, and diaphragms against each other, each cathode frame defining an internal compartment for accommodating a cathode, this internal cathode receiving compartment axially through a first axial opening facing the first adjacent anode frame and through a second the axial hole faces the second adjacent anode frame.

Такий рамковий каркас призначений для знімного розміщення в баку марганцевої електролітичної комірки.Such a frame frame is intended for removable placement in the tank of a manganese electrolytic cell.

У підручнику «Орегайоп ої ЕІесігоїуїйс Мапдапезе Ріюї Ріапі», Воцідег Спйу Мемада, ОБВМIn the textbook "Oregayop oi Eiesigoiuis Mapdapeze Riuyi Riapi", Votsideg Spyu Memada, OBVM

ВиПеїйп 463, на стор. 64 та 65, на Фіг. 35 наведено рамковий каркас вищезгаданого типу, що містить конструкцію типу «фільтр-прес».Vypeip 463, on p. 64 and 65, in Fig. 35 shows a frame frame of the above-mentioned type containing a filter-press type structure.

Такий рамковий каркас містить чергування катодних та анодних рамок, які відокремлені одна від одної за допомогою діафрагм. Поздовжні стрижні та кінцеві гайки утримують рамки та діафрагми одна проти іншої, щоб забезпечити гарне ущільнення між відсіками, обмеженими кожною рамкою.Such a frame frame contains alternating cathode and anode frames, which are separated from each other by means of diaphragms. Longitudinal rods and end nuts hold the frames and diaphragms against each other to provide a good seal between the compartments bounded by each frame.

Для того щоб отримати марганець, катод, вводять до внутрішньої катодного відсіку кожної катодної рамки. Живильний розчин постачається до внутрішнього відсіку через поперечні отвори, зроблені в катодних рамках. Живильний розчин утворює розчин католіта. Металевий марганець потім осаджується на катоді завдяки електролітичному процесу.In order to obtain manganese, the cathode is introduced into the inner cathode compartment of each cathode frame. The nutrient solution is supplied to the inner compartment through transverse holes made in the cathode frames. The nutrient solution forms a catholyte solution. Manganese metal is then deposited on the cathode through an electrolytic process.

Завдяки гідростатичну тиску, створюваному різницею рівнів рідини, розчин католіта тече у внутрішні приймальні відсіки анодних рамок через діафрагми для утворення розчину аноліта.Thanks to the hydrostatic pressure created by the difference in liquid levels, the catholyte solution flows into the internal receiving compartments of the anode frames through the diaphragms to form the anolyte solution.

На аноді, частина води, яка є в розчині аноліта розкладається з утворенням іонів кисню та водню. Більш того, на аноді також відбуваються інші паразитні реакції.At the anode, part of the water in the anolyte solution decomposes with the formation of oxygen and hydrogen ions. Moreover, other parasitic reactions also occur at the anode.

Зо Зокрема, марганець, який доступний у катіонній формі в розчині та виходить з катоду, частково окислюється на аноді з утворенням діоксиду марганцю у твердій формі.In particular, manganese, which is available in cationic form in solution and comes from the cathode, is partially oxidized at the anode with the formation of manganese dioxide in solid form.

Для того, щоб отримати високий вихід електролізу, діафрагми містять тканини, які необхідні для створення фізичного пористого розділення між приймальним катодним та приймальним анодним відсіками. Ці тканини уповільнюють дифузію іонів водню від анода до катода.In order to obtain a high yield of electrolysis, the diaphragms contain fabrics that are necessary to create a physical porous separation between the receiving cathode and receiving anode compartments. These tissues slow down the diffusion of hydrogen ions from the anode to the cathode.

Дійсно, рН на аноді відносно низький, і є нижчим за рН наявний на катоді.Indeed, the pH at the anode is relatively low, and is lower than the pH present at the cathode.

Тим не менш, будь-яке зниження рН біля катода сприяє продукуванню водню за рахунок продукування марганцю. Це знижує поточний вихід.However, any decrease in pH near the cathode favors hydrogen production at the expense of manganese production. This lowers the current output.

Тому дуже важливо забезпечити хорошу герметизацію між отворами катодних та анодних рамок, щоб запобігти витоку розчину аноліта в розчин католіта.Therefore, it is very important to ensure good sealing between the openings of the cathode and anode frames to prevent leakage of the anolyte solution into the catholyte solution.

Тому рамковий каркас повинен бути змонтований з особливою ретельністю. У відомих конструкціях рамкових каркасів типу «фільтр-прес» іноді буває важко зробити рамковий каркас, який забезпечує контакт між розчином католіта та розчином аноліта лише через тканину діафрагми.Therefore, the frame frame must be mounted with special care. In known filter press frame designs, it is sometimes difficult to make a frame that provides contact between the catholyte solution and the anolyte solution only through the diaphragm fabric.

Більш того, кожен рамковий каркас має регулярно розбиратися в процесі експлуатації.Moreover, each frame frame must be regularly disassembled during operation.

Дійсно, шлам (отриманий зокрема, з двоокису марганцю) безперервно утворюється на діафрагмах та у відсіках аноліту. Цей шлам необхідно вилучати через регулярні проміжки часу, а отвори необхідно очищувати.Indeed, sludge (derived, in particular, from manganese dioxide) continuously forms on the diaphragms and in the compartments of the anolyte. This sludge must be removed at regular intervals and the holes must be cleaned.

Як наслідок, вихід продукції кожної рамкового каркасу може зменшитися, якщо герметизація каркасу є незадовільною.As a result, the production yield of each frame frame can be reduced if the frame sealing is unsatisfactory.

Однією з цілей цього винаходу є створення рамкового каркасу комірки для електролізу марганцю, який забезпечить покращений вихід, і в той же час при необхідності його можна легко зібрати й розібрати.One of the objectives of the present invention is to create a frame frame for a manganese electrolysis cell, which will provide improved output, and at the same time, if necessary, it can be easily assembled and disassembled.

З цією метою, предметом даного винаходу є внутрішній рамковий каркас вищезазначеного типу, що відрізняється тим, що принаймні одна діафрагма містить першу пористу перегородку, що перекриває перший осьовий отвір катодної рамки, другу пористу перегородку, що перекриває другий осьовий отвір катодної рамки і, принаймні одну з'єднувальну перегородку, що з'єднує першу пористу перегородку та другу пористу перегородку уздовж катодної рамки, перша пориста перегородка та друга пориста перегородка та з'єднувальна перегородка, утворюють внутрішню порожнину, що містить або визначає внутрішній катодний приймальний 60 відсік.For this purpose, the subject of this invention is an internal frame frame of the above type, characterized in that at least one diaphragm comprises a first porous partition covering the first axial opening of the cathode frame, a second porous partition covering the second axial opening of the cathode frame and at least one a connecting partition connecting the first porous partition and the second porous partition along the cathode frame, the first porous partition and the second porous partition and the connecting partition form an internal cavity containing or defining the inner cathode receiving compartment 60.

Відповідно до винаходу, рамковий каркас містить одну або більше з наступних ознак, узятих окремо або у будь-якій можливій їх технічній комбінації: - першу пористу перегородку, другу пористу перегородку та одну або декілька з'єднувальних перегородок, що визначають приймальну кишеню катодної рамки; - катодна рамка містить нижнє вікно для циркуляції розчину аноліта, кожна сусідня анодна рамка містить нижнє вікно, що звернуте до нижнього вікна катодної рамки для отримання та циркуляції розчину аноліта, причому перша пориста перегородка та друга пориста перегородка мають нижній отвір звернутий до нижніх вікон; - він містить з'єднувальну рамку, яка оточує нижній отвір першої пористої перегородкою та оточує нижній отвір другої пористої перегородки, з'єднувальна рамка герметично з'єднана з першою пористою перегородкою та другою пористою перегородкою та з'єднувальна рамка вставлена у нижнє вікно катодної рамки; - одна або кожна з'єднувальна перегородка містить першу бічну частину інтегровану з першою пористою перегородкою, та другу бічну частину інтегровану з другою пористою перегородкою, перша бічна частина та друга бічна частина прикладені одна до одної, з'єднувальна перегородка містить елементи кріплення між першою бічною частиною та другою бічною частиною, причому елементи кріплення переважно знімні. - одна або кожна з'єднувальна перегородка містить першу бічну частину інтегровану у першу пористу перегородку (106А ) та другу бічну частину (1168) інтегровану у другу пористу перегородку (1068), перша бічна частина (116А) та друга бічна частина (1168) розташовані одна напроти одної, з'єднувальна перегородка (108С, 1080) містить елементи кріплення між першою бічною частиною (116А) та другою бічною частиною (116В), елементи кріплення, як правило, знімні; - перша пориста перегородка та друга пориста перегородка мають верхній отвір для вставки катода у внутрішній катодний приймальний відсік; - катодна рамка містить, принаймні один нижній бічний отвір для заповнення внутрішнього катодного приймального відсіку живильним розчином, що містить іони марганцю, з'єднувальну перегородку, яка окреслює для кожного нижнього бічного отвору бічне вікно сполучене з нижнім бічним отвором. - катодна рамка містить, принаймні, один верхній бічний отвір для випуску катодних газів, з'єднувальну обмежувальну перегородку з кожного боку верхнього отвору бічного вікна, розташованого навколо верхнього бічного отвору. - катодна рамка містить першу верхню поперечину, що визначає зверху, перший осьовий отвір та другу верхню поперечину, що обмежує зверху, другий осьовий отвір, перша пориста перегородка та друга пориста перегородка, кожна мають верхній елемент кріплення, здатний утримувати разом відповідно першу верхню поперечину та другу верхню поперечину; - він містить катодну рамку та дві сусідні анодні рамки, кожна сусідня анодна рамка містить, з відповідних осьових сторін, першу пористу перегородку та другу пористу перегородку, кожна анодна рамка містить ущільнювальний елемент, розташований між осьовими сторонами та відповідно, першою пористою перегородкою та другою пористою перегородкою; - анодна рамка містить внутрішній анодний приймальний відсік, кожна анодна рамка рамкового каркасу містить анод для приймання у внутрішній анодний приймальний відсік, сам анод містить, принаймні, одну першу розпірку, призначену для затискання першої пористої перегородки сусідньої діафрагми та принаймні другу розпірку призначену для затискання другої пористої перегородки, з протилежного боку сусідньої діафрагми; - він містить, в кожній катодній рамці, знімний катод, розташований у внутрішній порожнині між першою пористою перегородкою, другою пористої перегородкою та з'єднувальною перегородкою.According to the invention, the frame frame contains one or more of the following features, taken separately or in any possible technical combination of them: - a first porous partition, a second porous partition and one or more connecting partitions defining the receiving pocket of the cathode frame; - the cathode frame contains a lower window for the circulation of the anolyte solution, each adjacent anode frame contains a lower window facing the lower window of the cathode frame for receiving and circulating the anolyte solution, and the first porous partition and the second porous partition have a lower opening facing the lower windows; - it includes a connecting frame that surrounds the lower opening of the first porous partition and surrounds the lower opening of the second porous partition, the connecting frame is hermetically connected to the first porous partition and the second porous partition and the connecting frame is inserted into the lower window of the cathode frame ; - one or each connecting partition includes a first side part integrated with the first porous partition, and a second side part integrated with the second porous partition, the first side part and the second side part are attached to each other, the connecting partition includes fastening elements between the first side part and the second side part, and the fastening elements are mostly removable. - one or each connecting partition comprises a first side part integrated into the first porous partition (106A) and a second side part (1168) integrated into the second porous partition (1068), the first side part (116A) and the second side part (1168) are located facing each other, the connecting partition (108C, 1080) includes fastening elements between the first side part (116A) and the second side part (116B), the fastening elements are usually removable; - the first porous partition and the second porous partition have an upper opening for inserting the cathode into the internal cathode receiving compartment; - the cathode frame contains at least one lower side hole for filling the inner cathode receiving compartment with a nutrient solution containing manganese ions, a connecting partition that defines for each lower side hole a side window connected to the lower side hole. - the cathode frame contains at least one upper side opening for the release of cathode gases, a connecting limiting partition on each side of the upper side window opening located around the upper side opening. - the cathode frame includes a first upper cross member defining from above, a first axial opening and a second upper cross member defining from above, a second axial opening, a first porous partition and a second porous partition, each having an upper attachment element capable of holding together respectively the first upper cross member and the second upper crossbar; - it comprises a cathode frame and two adjacent anode frames, each adjacent anode frame comprising, on respective axial sides, a first porous partition and a second porous partition, each anode frame comprising a sealing element located between the axial sides and, respectively, the first porous partition and the second porous partition partition; - the anode frame contains an internal anode receiving compartment, each anode frame of the frame frame contains an anode for receiving in the internal anode receiving compartment, the anode itself contains at least one first spacer intended for clamping the first porous partition of the adjacent diaphragm and at least a second spacer intended for clamping the second porous septum, on the opposite side of the adjacent diaphragm; - it contains, in each cathode frame, a removable cathode located in the inner cavity between the first porous partition, the second porous partition and the connecting partition.

Винахід також стосується комірки для електролізу марганцю, що містить: - бак, що відокремлює внутрішній об'єм для приймання живильного розчину; - рамковий каркас, який описано вище, розташований у внутрішньому об'ємі.The invention also relates to a cell for electrolysis of manganese, containing: - a tank that separates the internal volume for receiving the nutrient solution; - the frame frame, which is described above, is located in the inner volume.

Відповідно до винаходу комірка містить одну або більше з таких ознак, узятих окремо або відповідно у будь якій з їх можливих технічних комбінацій: - кожна катодна рамка містить, принаймні, один бічний отвір для подачі живильного розчину, що містить іони марганцю, до внутрішнього відсіку та, принаймні один верхній отвір для відводу катодних газів, верхній відвідний отвір розташований, як описано вище, або отвір на кожному боці для подачі живильного розчину, комірка містить каркас кришки для герметизації внутрішнього об'єму баку навколо рамкового каркасу над верхніми відвідними отворами, бо комірка містить принаймні один канал для продувки бака випускними газами, зібраними від кожного верхнього газовідвідного отвору; - канал для продувки проходить практично вертикально всередині бака та виходить вгорі у внутрішньому об'ємі. - він містить кришку, що перекриває зверху кожен катодний приймальний відсік навколо катоду, що введений у відсік, кришка, як правило, містить ущільнювальний елемент, який виступає в осьовому напрямку від сусіднього анода.According to the invention, the cell contains one or more of the following features, taken separately or, respectively, in any of their possible technical combinations: - each cathode frame contains at least one side hole for supplying a nutrient solution containing manganese ions to the inner compartment and , at least one upper outlet for cathode gases, the upper outlet is located as described above, or an opening on each side for the supply of nutrient solution, the cell includes a lid frame for sealing the internal volume of the tank around the frame frame above the upper outlet holes, because the cell contains at least one channel for purging the tank with exhaust gases collected from each upper gas outlet; - the purge channel runs almost vertically inside the tank and exits at the top in the internal volume. - it includes a cover that covers each cathode receiving compartment from above around the cathode inserted into the compartment, the cover usually includes a sealing element that protrudes axially from the adjacent anode.

Винахід також стосується комірки для електролізу марганцю, що включає: - бак, що визначає внутрішній об'єм для отримання живильного розчину; - рамкового каркасу розташованого у внутрішньому об'ємі та рамковий каркас, що містить: множину анодних рамок; множину катодних рамок, розташованих між анодними рамками; множину діафрагм, розташованих між кожною катодною та кожною анодною рамкою; затискний каркас здатний тримати ці катодні рамки, анодні рамки та діафрагми одна до одної, кожна катодна рамка визначає внутрішній відсік для розміщення катоду, верхній отвір для введення катоду до внутрішнього відсіку, та принаймні, один бічний отвір для подачі живильного розчину, що містить іони марганцю, до внутрішнього відсіку; який відрізняється тим, що кожна катодна рамка містить, принаймні, один, верхній бічний отвір для відводу катодних газів, верхній відвідний отвір розташовується, як описано вище, або кожний бічний отвір подачі живильного розчину, виходить, принаймні частково, вище живильного розчину, а також тим що верхній відвідний отвір виходіть у внутрішній відсік та виходить за межі рамкового каркасу; комірка містить кришку каркасу, яка герметично закриває внутрішній об'єм баку навколо рамкового каркасу вище верхніх відвідних отворів, комірка містить, принаймні, один канал для продувки баку від відвідних газів, зібраних кожним верхнім газовідвідним отвором, і в тім, що трубопровід для продувки проходить вертикально всередині баку та виходить вище у внутрішній об'єм.The invention also relates to a cell for electrolysis of manganese, which includes: - a tank that defines the internal volume for obtaining a nutrient solution; - a frame frame located in the inner volume and a frame frame containing: a set of anode frames; a plurality of cathode frames located between anode frames; a plurality of diaphragms located between each cathode frame and each anode frame; the clamping frame is capable of holding these cathode frames, anode frames and diaphragms to each other, each cathode frame defining an inner compartment for accommodating the cathode, an upper opening for introducing the cathode into the inner compartment, and at least one side opening for supplying a nutrient solution containing manganese ions , to the internal compartment; which is characterized in that each cathode frame contains at least one upper side hole for the discharge of cathode gases, the upper discharge hole is located as described above, or each side hole for feeding the nutrient solution is at least partially above the nutrient solution, and the fact that the upper outlet opening goes into the internal compartment and goes beyond the frame frame; the cell includes a frame cover that hermetically closes the internal volume of the tank around the frame frame above the upper vents, the cell includes at least one channel for purging the tank of the vent gases collected by each upper gas vent, and in that the purge pipe passes through vertically inside the tank and exits higher into the internal volume.

Комірка не обов'язково включає, принаймні, одну діафрагму, яка містить першу пористу перегородку, що перекриває перший осьовий отвір катодної рамки, другу пористу перегородку,The cell optionally includes at least one diaphragm that includes a first porous partition covering the first axial opening of the cathode frame, a second porous partition,

Зо що перекриває другий осьовий отвір катодної рамки і, щонайменше принаймні, з'єднувальну перегородку, що з'єднує першу пористу перегородку та другу пористу перегородку вздовж катодної рамки, перша пориста перегородка, друга пориста перегородка та з'єднувальна перегородка визначають внутрішню порожнину, що містить або визначає внутрішній катодний приймальний відсік.By covering the second axial opening of the cathode frame and at least at least a connecting partition connecting the first porous partition and the second porous partition along the cathode frame, the first porous partition, the second porous partition and the connecting partition define an internal cavity that contains or defines an internal cathode receiving compartment.

Вона може містити цю ознаку або одну чи більше з вищезазначених ознак, узятих окремо або відповідно, у будь-який можливій їх технічній комбінації.It may contain this feature or one or more of the above-mentioned features, taken separately or respectively, in any possible technical combination thereof.

Винахід також стосується способу електролізу марганцю, який включає: - застосування описаної вище комірки; - постачання живильного розчину, що містить іони марганцю, до внутрішнього приймального відсіку кожної катодної рамки для утворення розчину католіту навколо катоду; - утворення металевого марганцю на кожному катоді, що вміщено до кожної катодної рамки; - проходження розчину католіта через першу пористу перегородку та через другу пористу перегородку діафрагми у анодному приймальному відсіку.The invention also relates to the method of electrolysis of manganese, which includes: - the use of the cell described above; - supply of a nutrient solution containing manganese ions to the internal receiving compartment of each cathode frame for the formation of a catholyte solution around the cathode; - the formation of metallic manganese on each cathode placed in each cathode frame; - passage of the catholyte solution through the first porous partition and through the second porous partition of the diaphragm in the anode receiving compartment.

Винахід буде краще зрозумілим при читанні наступного опису, що надається чисто як приклад, та з посиланням на прикладені креслення, на яких: - Фіг. 1 представляє схематичну бічну проекцію першої комірки для електролізу марганцю, відповідно до винаходу; - Фіг. 2 представляє фрагмент верхньої проекції комірки, зображеної на Фіг. 1, у перспективі, ; - Фіг. З представляє фрагмент верхньої проекції та перерізу вздовж поперечної площини ПІ на Фіг.2 у перспективі; - Фіг. 4 представляє по компонентну перспективу внутрішнього рамкового каркасу коміркиThe invention will be better understood by reading the following description, which is given purely by way of example, and with reference to the accompanying drawings, in which: - Fig. 1 is a schematic side view of the first cell for electrolysis of manganese according to the invention; - Fig. 2 represents a fragment of the top projection of the cell shown in Fig. 1, in perspective, ; - Fig. C represents a fragment of the upper projection and section along the transverse plane PI in Fig. 2 in perspective; - Fig. 4 represents a component perspective of the internal frame frame of the cell

Фіг.1; - Фіг. 5 представляє катодну рамку рамкового каркасу на Фіг. 4 у перспективі; - Фіг. 6 представляє анодну рамку рамкового каркасу на Фіг. 4 у перспективі; - Фіг. 7 представляє діафрагму у перспективі, відповідно з винаходом; - Фіг. 8 представляє бічний переріз по вертикалі діафрагми на Фіг.7; - Фіг. 9 представляє вид внутрішньої рамки діафрагми Фіг.7 у перспективі; - Фіг. 10 представляє поперечний переріз верхньої частини діафрагми, що закріплена навколо поперечини катодної рамки; 60 - Фіг. 11 представляє вид катода, призначеного для введення в катодну рамку у перспективі;Fig. 1; - Fig. 5 represents the cathode frame of the frame frame in FIG. 4 in perspective; - Fig. 6 represents the anode frame of the frame frame in FIG. 4 in perspective; - Fig. 7 represents a diaphragm in perspective, in accordance with the invention; - Fig. 8 represents a vertical side section of the diaphragm in Fig. 7; - Fig. 9 is a perspective view of the inner frame of the diaphragm of Fig. 7; - Fig. 10 is a cross-section of the upper part of the diaphragm, which is fixed around the cross member of the cathode frame; 60 - Fig. 11 is a perspective view of the cathode intended for insertion into the cathode frame;

- Фіг. 12 представляє вид анода, призначеного для введення в анодну рамку у перспективі.- Fig. 12 is a perspective view of the anode intended for insertion into the anode frame.

На Фіг. з 1 по 12 показана перша електролітична комірка 10, відповідно до винаходу, призначена для одержання металевого марганцю електролізом або «ММЕ».In Fig. 1 to 12 shows the first electrolytic cell 10, according to the invention, designed for the production of metallic manganese by electrolysis or "MME".

Металевий марганець, як правило, формується на множині катодів, при пропусканні електричного струму, в контакті з живильним розчином, що містить іони марганцю Мп», можливо в присутності сульфату амонію.Metallic manganese, as a rule, is formed on a set of cathodes, when passing an electric current, in contact with a nutrient solution containing Mn manganese ions, possibly in the presence of ammonium sulfate.

Одержуваний таким чином металевий марганець осаджується у твердому вигляді на кожному катоді.The metallic manganese obtained in this way is deposited in solid form on each cathode.

Комірка 10 розташована в установці, яка містить ряд комірок 10, скажімо, близько ста комірок 10.Cell 10 is located in an installation that contains a row of cells 10, say about one hundred cells 10.

Як показано на Фіг. 1, електролітична комірка 10 міститься баку 12, що визначає внутрішній об'єм 14, та внутрішній рамковий каркас 16 типу «фільтр-прес», розташований у внутрішньому об'ємі 14 бака 12.As shown in Fig. 1, the electrolytic cell 10 contains a tank 12 that defines the internal volume 14 and an internal frame frame 16 of the filter press type located in the internal volume 14 of the tank 12.

Згідно з винаходом, електролітична комірка 10 додатково містить каркас 18 для закриття внутрішнього об'єму 14, призначений для збору та герметичного відводу газів, що утворюються на катоді в процесі електролізу.According to the invention, the electrolytic cell 10 additionally contains a frame 18 for closing the internal volume 14, designed for the collection and hermetic removal of gases formed at the cathode during the electrolysis process.

Комірка 10 додатково містить засоби електропостачання 19, які частково видні на Фіг. 2 та 3, та теплообмінник 19А для охолодження, частково видний на Ффіг.3.Cell 10 additionally contains power supply means 19, which are partially visible in Fig. 2 and 3, and a heat exchanger 19A for cooling, partially visible in Fig.3.

Згідно з Фіг. 1-3, бак 12, фактично, має форму паралелепіпеда з поздовжньою віссю А-А".According to Fig. 1-3, tank 12, in fact, has the shape of a parallelepiped with the longitudinal axis A-A".

Він містить дві торцеві поперечні перегородки 20А, 208, що з'єднані одна з одною за допомогою двох поздовжніх перегородок 22, з яких лише одну видно на Фіг. 1 та 2.It contains two end transverse partitions 20A, 208, which are connected to each other by means of two longitudinal partitions 22, of which only one is visible in Fig. 1 and 2.

Бак 12 додатково містить нижню стінку 24, яка визначає внутрішній об'єм 14 знизу.The tank 12 additionally contains a lower wall 24, which defines the internal volume 14 from below.

Поперечні стінки 20А, 208 та бічні стінки 22 задають верхній периферійний фланець, який виступає зовні по периферії об'єму 14.Transverse walls 20A, 208 and side walls 22 define an upper peripheral flange that projects outwardly along the periphery of volume 14.

Кожна бічна стінка 22 задає верхню пласку опорну кромку 28, переважно розташовану на фланці.Each side wall 22 defines an upper flat supporting edge 28, preferably located on the flange.

Кромка 28 утримує верхню опорну планку 30.The edge 28 holds the upper support bar 30.

Планка ЗО утримує поздовжні електричні контакти З2А, З2В призначені для кріплення засобів електропостачання 19 анодів та катодів, відповідно.The ZO bar holds the longitudinal electrical contacts Z2A, Z2B designed for fastening the means of power supply 19 anodes and cathodes, respectively.

Зо Бак 12 додатково містить принаймні один трубопровід 34 для подачі живильного розчину у внутрішній об'єм 14, принаймні, один трубопровід 36 для відводу розчину аноліта з внутрішньої рамкового каркасу 16 та з бака 12 та, принаймні, один трубопровід 38 для відводу газів, що утворюються на катоді, для виведення їх на зовні з внутрішнього об'єму 14.The tank 12 additionally contains at least one pipeline 34 for feeding the nutrient solution into the internal volume 14, at least one pipeline 36 for draining the anolyte solution from the internal frame frame 16 and from the tank 12, and at least one pipeline 38 for removing gases, which are formed at the cathode, to remove them from the internal volume 14.

Згідно з Фіг1, живильний трубопровід 34 з'єднується з насосними або гравітаційними засобами 40 для подачі живильного розчину в бак 12. В цьому прикладі трубопровід для подачі 34 проходить над поперечною перегородкою 20А до фланця 26. Як варіант, живильний трубопровід 34 перетинає поперечну перегородку 20А на фланці 26.According to Fig. 1, the feed pipe 34 is connected to the pumping or gravity means 40 for supplying the feed solution to the tank 12. In this example, the feed pipe 34 passes over the transverse partition 20A to the flange 26. Alternatively, the feed pipe 34 crosses the transverse partition 20A on flank 26.

У прикладі, показаному на Фіг.1, відвідний трубопровід 36 проходить через поперечну перегородку 20А. Він з'єднаний з верхнім виводом рамкового каркасу 16 через гнучкий шланг (не показаний). Це пов'язано з нижнім розташуванням засобів збору та переробки 42 розташованих зовні бака 12.In the example shown in Fig. 1, the outlet pipeline 36 passes through the transverse partition 20A. It is connected to the upper outlet of the frame frame 16 through a flexible hose (not shown). This is due to the lower location of the means of collection and processing 42 located outside the tank 12.

Згідно з Фіг. 1, трубопровід 38 для відводу катодних газів підключений до установки 44 для збору та переробки цих газів. Це запобігає потраплянню катодних газів у повітря навколо бака 12.According to Fig. 1, the pipeline 38 for the removal of cathode gases is connected to the installation 44 for collecting and processing these gases. This prevents cathode gases from entering the air around the tank 12.

У прикладі, показаному на Фіг. 1, відвідний трубопровід 38 проходить вертикально всередині внутрішнього об'єму 14, переважно, вздовж поперечної перегородки 20А.In the example shown in Fig. 1, the outlet pipeline 38 passes vertically inside the internal volume 14, preferably along the transverse partition 20A.

Трубопровід 38 виходить нагорі у приймальний отвір 46, утворюваний на верхній поверхні 46А трубопроводу 38.The pipeline 38 exits at the top into the receiving hole 46 formed on the upper surface 46A of the pipeline 38.

Верхня поверхня 46А розташована над рівнем рідини внутрішнього об'єму 14. Як правило, верхня поверхня 46А нахилена у напрямку до нижньої стінки 24 в напрямку до центру бака 12.The upper surface 46A is located above the liquid level of the internal volume 14. Typically, the upper surface 46A slopes toward the lower wall 24 toward the center of the tank 12.

Нижня частина відвідного трубопроводу 38 проходить через нижню перегородку 24.The lower part of the outlet pipeline 38 passes through the lower partition 24.

Відвідний трубопровід 38 задає внутрішню порожнину 46В для відводу катодних газів, орієнтація якої є суттєво вертикальною.The discharge pipeline 38 defines an internal cavity 46B for the discharge of cathode gases, the orientation of which is essentially vertical.

Як наслідок цієї орієнтації, всяка рідина або будь який осад, що потрапляє до порожнини 468 вільно падає в напрямку нижньої частини бака 12 за межі бака 12, запобігаючи забрудненню трубопроводу 38.As a result of this orientation, any liquid or any sediment entering the cavity 468 falls freely toward the bottom of the tank 12 outside of the tank 12, preventing fouling of the conduit 38.

В одному з варіантів (не показаний), відвідний трубопровід 38 проходить крізь поперечну перегородку 20А до верхнього фланця 26. Яка виходить зовні через збиральні отвори 46, що розташовані над рівнем рідини у внутрішньому об'ємі 14, для того, щоб лишатися постійно бо вільними від рідини, незалежно від рівня живильного розчину у внутрішньому об'ємі 14.In one of the variants (not shown), the outlet pipe 38 passes through the transverse partition 20A to the upper flange 26. Which exits externally through the collection holes 46 located above the level of the liquid in the internal volume 14, in order to remain permanently free from the liquid, regardless of the level of the nutrient solution in the internal volume 14.

У цьому варіанті збиральні отвори 46 можуть бути розташовані з обох боків поперечної перегородки 20А, в безпосередній близькості до верхніх кутів цієї перегородки 20А, до проміжних бічних порожнин 60 між рамковим каркасом 16 та бічними перегородками 22 бака.In this variant, the collection holes 46 can be located on both sides of the transverse partition 20A, in close proximity to the upper corners of this partition 20A, to the intermediate side cavities 60 between the frame frame 16 and the side partitions 22 of the tank.

Згідно Фіг. 1-4, внутрішній рамковий каркас 16 розташовується в об'ємі 14. Він проходить вздовж осі В-В' паралельно або співпадає з віссю А-А" бака 12. Це визначає у внутрішньому об'ємі 14, проміжні бічні порожнини 60, видимі на Фіг. 3, та проміжні осьові порожнини 62 (Фіг. 1 та Фіг. 2) присутні між торцевими перегородками 20А, 208 та рамковим каркасом 16.According to Fig. 1-4, the internal frame frame 16 is located in the volume 14. It runs along the B-B' axis parallel to or coincides with the A-A" axis of the tank 12. This defines in the internal volume 14, intermediate side cavities 60, visible in Fig. 3, and intermediate axial cavities 62 (Fig. 1 and Fig. 2) are present between the end partitions 20A, 208 and the frame frame 16.

Проміжні порожнини 60 (Фіг.3), 62 (Фіг.1) призначені для прийому живильного розчину.Intermediate cavities 60 (Fig. 3), 62 (Fig. 1) are intended for receiving the nutrient solution.

Проміжні порожнини 60, 62 закриті кришкою каркасу 18 для утримання та відводу катодних газів, як це буде показано нижче.The intermediate cavities 60, 62 are closed by the cover of the frame 18 to contain and discharge the cathode gases, as will be shown below.

Теплообмінник 19А розташовується у проміжних порожнинних 60, 62.The heat exchanger 19A is located in the intermediate cavities 60, 62.

Рамковий каркас 16 є знімним і вкладається до внутрішнього об'єму 14 бака 12. Таким чином, він є знімним та транспортабельним, завдяки верхньому виходу, який утворюється між перегородками 20А, 208 та 22, між положенням поза внутрішнього об'ємі 14 та положенням для роботи за методом електролізу, коли він лежить на нижній стінці 24 у внутрішньому об'ємі 14.The frame frame 16 is removable and fits into the interior volume 14 of the tank 12. Thus, it is removable and transportable, thanks to the upper outlet that is formed between the partitions 20A, 208 and 22, between the position outside the interior volume 14 and the position for works by the electrolysis method when it lies on the lower wall 24 in the inner volume 14.

Це дозволяє легко витягти рамковий каркас 16 з баку 12 для проведення технічного обслуговування та/або операцій з чищення.This allows the frame frame 16 to be easily removed from the tank 12 for maintenance and/or cleaning operations.

Як зазначено вище, внутрішній рамковий каркас 16 є типу «фільтр-прес». Таким чином, згідно Фіг.4, він містить множину катодних рамок 64, множину анодних рамок 66, та множину збірних діафрагм 68 розташованих навколо кожної катодної 64 рамки, між катодною рамкою 64 та кожної сусідньою анодною рамкою 66.As mentioned above, the inner frame frame 16 is of the "filter-press" type. Thus, according to Fig. 4, it contains a plurality of cathode frames 64, a plurality of anode frames 66, and a plurality of assembly diaphragms 68 located around each cathode frame 64, between the cathode frame 64 and each adjacent anode frame 66.

Переважно, рамковий каркас 16 додатково містить дві торцеві рамки 70А, 708, призначені для поперечного закриття осьових кінців рамкового каркасу 16 та знімний затискний каркас 72 рамкового каркасу 16.Preferably, the frame frame 16 additionally includes two end frames 70A, 708, designed to transversely close the axial ends of the frame frame 16 and a removable clamping frame 72 of the frame frame 16.

Рамковий каркас 16 містить знімний катод 74 (показано на Фіг. 11), що вводиться у кожну катодну рамку 64 та знімний анод 76 (показано на Фіг. 12), що вводиться у кожну анодну рамку 66.Frame frame 16 includes a removable cathode 74 (shown in FIG. 11 ) inserted into each cathode frame 64 and a removable anode 76 (shown in FIG. 12 ) inserted into each anode frame 66 .

Як показано на Фіг. 5, кожна катодна рамка 64 містить дві бічні стійки 80АВ 808, проміжну перекладину 82 та нижню перекладину 84, що з'єднують разом стійкі 8О0А, 808.As shown in Fig. 5, each cathode frame 64 includes two side posts 80AB 808, an intermediate crossbar 82, and a bottom crossbar 84 connecting the posts 80A, 808 together.

Вона також містить, принаймні один, а переважно два, верхні поперечні елементи жорсткості 85А, 858, що з'єднують верхні кінці обох бічних стійок 80А, 808.It also contains at least one, and preferably two, upper transverse stiffeners 85A, 858 connecting the upper ends of both side struts 80A, 808.

Таким чином, катодна рамка 64 визначає внутрішній відсік 90 для введення катода 74 та нижнє вікно 92 для циркуляції розчину аноліта герметично ізольованого від внутрішнього відсіку 90.Thus, the cathode frame 64 defines an internal compartment 90 for the introduction of the cathode 74 and a lower window 92 for the circulation of the anolyte solution hermetically isolated from the internal compartment 90.

Катодна рамка 64 додатково визначає верхній отвір 94 для введення катоду 74 до внутрішнього відсіку 90, поперечні бічні отвори 9б для подачі живильного розчину до внутрішнього відсіку 90, та відповідно до винаходу, верхні бічні отвори 98 для відводу катодних газів з рамкового каркасу 16 та зливу католіта.The cathode frame 64 additionally defines an upper opening 94 for introducing the cathode 74 to the inner compartment 90, transverse side openings 9b for supplying the nutrient solution to the inner compartment 90, and, according to the invention, upper side openings 98 for removing cathode gases from the frame frame 16 and draining the catholyte .

Така конструкція катодної рамки 64 дозволяє циркуляцію живильного розчину з проміжних порожнин 60 через отвори поперечної подачі 96, та вгору у внутрішні відсіки 90, що приводяться в дію утворенням газів на катоді та подальшого ефекту підйому газу всередині внутрішніх відсіків 90. Потім гази та рідкий розчин виходять з внутрішніх відсіків 90 через верхні бічні отвори 96.This construction of the cathode frame 64 allows the circulation of the nutrient solution from the intermediate cavities 60 through the transverse feed holes 96 and up into the internal compartments 90, driven by the formation of gases on the cathode and the subsequent effect of gas lift inside the internal compartments 90. Then the gases and liquid solution exit from the internal compartments 90 through the upper side openings 96.

У цьому прикладі, висота катодної рамки 66, по суті, дорівнює глибині внутрішнього об'єму 14, що проходить між верхньою кромкою 28 бічної перегородки 22 та нижньої перегородки 24.In this example, the height of the cathode frame 66 is essentially equal to the depth of the interior volume 14 extending between the upper edge 28 of the side partition 22 and the lower partition 24.

Стійки 80А, 808 прохід ять паралельно одна одній у вертикального напрямку. Кожна стійка 80А, 808 на своєму верхньому кінці містить бічний виступ 100, який виступає в поперечному напрямку відносно поздовжньої осі В-В' рамкового каркасу 16, як показано на Фіг.4.Racks 80A, 808 run parallel to each other in the vertical direction. Each rack 80A, 808 at its upper end includes a side protrusion 100 that protrudes in the transverse direction relative to the longitudinal axis B-B' of the frame frame 16, as shown in Fig.4.

Кожен виступ 100 містить поперечний упор 101 для установки кришки закриваючого каркасу 18. Упор 101 розкривається поперечно у напрямку бічної перегородки 22, коли внутрішній рамковий каркас 314, розташовується у внутрішньому об'ємі 14 бака 12. Упор 101 розташовується над відвідними отворами катодних газів 98.Each protrusion 100 contains a transverse stop 101 for installing the cover of the closing frame 18. The stop 101 is opened transversely in the direction of the side partition 22, when the internal frame frame 314 is located in the internal volume 14 of the tank 12. The stop 101 is located above the discharge holes of the cathode gases 98.

Кожна сторона виступу 100, також містить бічний паз 102, який виходить поперечно з обох боків у напрямку від центральної вісі катодної рамки 64.Each side of the protrusion 100 also includes a side groove 102 that extends transversely on both sides in the direction from the central axis of the cathode frame 64.

Паз 102 містить нижню частину, яка понижується при віддаленні від центральної вісі рамки 64 та верхню частину, яка є горизонтальною та перпендикулярна до центральної вісі рамки 64.The groove 102 includes a lower portion that descends away from the central axis of the frame 64 and an upper portion that is horizontal and perpendicular to the central axis of the frame 64 .

Отвір 98 виходить у паз 102.Hole 98 goes into groove 102.

Отже, паз 102 пристосований до прийому монтажного інструменту рамкового каркасу, наприклад повздовжньої рейки, що проходить вздовж рамкового каркасу 16, коли потрібно 60 витягнути рамковий каркас 16 з внутрішнього об'єму 14 бака 12.Therefore, the groove 102 is adapted to receive a frame mounting tool, such as a longitudinal rail running along the frame frame 16, when it is necessary to 60 withdraw the frame frame 16 from the interior volume 14 of the tank 12.

Нижня поперечина 84 горизонтально з'єднує нижні кінці стійок 80А, 808 один з одним. Вона визначає знизу нижнє вікно 92 для циркуляції розчину аноліта. У цьому прикладі нижня поперечина 84 кріпиться до стійок 80А, 808.The lower crossbar 84 horizontally connects the lower ends of the racks 80A, 808 with each other. It defines from below the lower window 92 for the circulation of the anolyte solution. In this example, the lower cross member 84 is attached to the posts 80A, 808.

В одному з варіантів (не показаний) армуючи розпірки трикутної форми можуть бути успішно використані для з'єднання нижньої поперечини 84 зі стійками 80А, 808 на внутрішніх кутах, що утворюють стійки 80А, 808 з нижньою поперечиною 84.In one embodiment (not shown), reinforcing spacers of triangular shape can be successfully used to connect the lower cross member 84 to the struts 80A, 808 at the inner corners forming the struts 80A, 808 to the lower cross member 84.

Проміжна поперечина 82 розташована паралельно нижній поперечині 84. Вона обмежує вікно 92 згори. Вона ж обмежує знизу внутрішній катодний приймальний відсік 90. Вона додається між стійками 80А, 80Щ88. Проміжна поперечина 82 є жорсткою для герметичного відокремлення нижнього вікна 92 від катодного приймального відсіку 90.The intermediate crossbar 82 is located parallel to the lower crossbar 84. It limits the window 92 from above. It limits the internal cathode receiving compartment 90 from below. It is added between the racks 80А, 80Ш88. The intermediate cross member 82 is rigid to hermetically separate the lower window 92 from the cathode receiving compartment 90.

Кожна стійка 80А, 80В над проміжною перекладиною 82 визначає вертикальний направляючий паз 104 направлений в бік внутрішнього відсіку 90 та виходять угорі у бік верхнього отвору 94. Пази 104 призначені для направлення катоду 74, коли він вводиться у внутрішню відсік 90.Each post 80A, 80B above the intermediate crossbar 82 defines a vertical guide groove 104 directed towards the inner compartment 90 and extending upwards towards the upper opening 94. The grooves 104 are intended to guide the cathode 74 as it is introduced into the inner compartment 90.

Внутрішній відсік 90 обмежений знизу проміжною поперечиною 82 та з боків стійками 80А, 808. Він виходить вгору через ввідний отвір 94.The internal compartment 90 is bounded from below by an intermediate crossbar 82 and from the sides by posts 80A, 808. It exits upwards through the inlet opening 94.

Кожна з паралельних верхніх поперечин 85А, 858 проходить від верхнього кінця однієї вертикальної стійки 80А до верхнього кінця протилежної стійки 808.Each of the parallel upper crossbars 85A, 858 extends from the upper end of one vertical post 80A to the upper end of the opposite post 808.

Таким чином, кожна поперечина 85А, 858 паралельна проміжній поперечині 82.Thus, each cross member 85A, 858 is parallel to the intermediate cross member 82.

Одна поперечина 85А кріпиться на одній осьовій стороні стійок 80А, 808, а інша поперечина 858 кріпиться на протилежній осьової стороні стійок 8ОА, 808.One cross member 85A is mounted on one axial side of the struts 80A, 808, and the other cross member 858 is mounted on the opposite axial side of the struts 8OA, 808.

Верхні поперечні елементи 85А, 858 мають направляючий паз, що виходить вгору у верхній отвір 94.The upper transverse members 85A, 858 have a guide groove extending upwards into the upper opening 94.

Як правило, кожна поперечина 85А, 858 виготовляється із штиря. Кожна поперечина 85А, 858, переважно, виготовлена з матеріалу, більш жорсткого ніж матеріал стійок 80А, 80В та/або поперечин 82, 84.As a rule, each crossbar 85A, 858 is made of a pin. Each cross member 85A, 858 is preferably made of a material that is stiffer than the material of the struts 80A, 80B and/or cross members 82, 84.

У покращеному варіанті, поперечини 85А, 858 виконані з металу. Стійки 80А, 808, та поперечини 82, 84 виконані з пластика.In the improved version, crossbars 85A, 858 are made of metal. Racks 80A, 808, and crossbars 82, 84 are made of plastic.

Внутрішній відсік 90 простирається в осьовому напрямку вздовж осі В-В' від першогоThe inner compartment 90 extends in the axial direction along the B-B' axis from the first

Зо осьового отвору 105А зверненого до першої сусідньої анодної рамки 66, а другій осьовий отвір 1058, повернутий до другої сусідньої анодної рамки 66.From the axial hole 105A facing the first adjacent anode frame 66, and the second axial hole 1058 facing the second adjacent anode frame 66.

Осьові отвори 105А, 1058 обмежені з боків стійками 80А, 808, внизу проміжної поперечиною 82, та зверху поперечними елементами жорсткості 85А, 858.Axial openings 105A, 1058 are limited on the sides by racks 80A, 808, at the bottom by an intermediate crossbar 82, and from above by transverse stiffening elements 85A, 858.

У цьому прикладі кожна стійка 80А, 808 визначають сторони вхідного отвору 96 для подачі живильного розчину до внутрішнього відсіку 90.In this example, each rack 80A, 808 defines sides of an inlet 96 for supplying the nutrient solution to the inner compartment 90.

Кожен отвір 96 в поперечному напрямку проходить через стійки 80А, 808. Він виходить на зовнішній бік рамкового каркасу 12 по товщині стійок 80А, 808 до проміжної порожнини 60 між рамковим каркасом 16 та бічною перегородкою 22. Він виходить в середині внутрішнього відсіку 90.Each hole 96 in the transverse direction passes through the racks 80A, 808. It exits to the outer side of the frame frame 12 through the thickness of the racks 80A, 808 to the intermediate cavity 60 between the frame frame 16 and the side partition 22. It exits in the middle of the inner compartment 90.

У цьому прикладі кожна стійка 80А, 808 містить отвір 96 розташований поблизу проміжної поперечини 82.In this example, each post 80A, 808 includes an opening 96 located near the intermediate cross member 82.

У цьому прикладі переріз отворів 96 менший за максимальну товщину стійок 8В0А або 808 вздовж вісі В-В'. Цей переріз, як правило коловий.In this example, the section of the holes 96 is smaller than the maximum thickness of the posts 8B0A or 808 along the B-B' axis. This section is usually circular.

Як показано на фіг. 5, кожна стійка 80А, 80В містить виступ 100 та верхній бічний отвір 98 для відводу газу. Верхній бічний отвір 98 розташований над кожним отвором для подачі розчину 96.As shown in fig. 5, each rack 80A, 80B includes a protrusion 100 and an upper side opening 98 for gas discharge. An upper side hole 98 is located above each solution supply hole 96.

Верхній отвір 98, як правило, містить переріз більший за максимальний переріз кожного отвору для подачі розчину 96.The upper opening 98 generally has a cross-section larger than the maximum cross-section of each solution supply hole 96.

Переріз кожного верхнього отвору 98, як правило, витягнутий. Таким чином, висота верхнього отвору 98 більша за максимальну товщина рамки 64, взяту уздовж осі В-В' Ширина верхнього отвору 98 у напрямку паралельному до вісі В-В' менша за товщину рамки 64.The cross-section of each upper opening 98 is generally elongated. Thus, the height of the upper opening 98 is greater than the maximum thickness of the frame 64, taken along the axis B-B' The width of the upper opening 98 in the direction parallel to the axis B-B' is less than the thickness of the frame 64.

У цьому прикладі верхні отвори 98 мають однаковий перетин у вертикальній площині, що містить вісь В-В'. Отвір 98 проходить уздовж горизонтальної вісі перпендикулярної до вісі В-В'.In this example, the upper holes 98 have the same cross-section in the vertical plane containing the B-B' axis. The opening 98 runs along a horizontal axis perpendicular to the B-B' axis.

Верхній отвір 98 з'єднує верхню область внутрішнього відсіку 90 з зовнішньою частиною рамкового каркасу 16. Він призначений для розміщення з боку бічної перегородки 22, лишаючись більшою частиною зануреним у живильній розчин присутній у внутрішньому об'ємі 14 між баком 12 та рамковим каркасом 16.The upper opening 98 connects the upper region of the inner compartment 90 with the outer part of the frame frame 16. It is designed to be placed on the side of the side partition 22, remaining mostly immersed in the nutrient solution present in the inner volume 14 between the tank 12 and the frame frame 16.

Як приклад, відношення мінімального перерізу випускного бічного газового отвору 98 до максимального перетину кожного отвору 96 для подачі розчину більше 1. бо Крім того, наявність верхніх отворів 98 дає можливість очищення внутрішнього відсіку 90 від газів, які він містить, навіть якщо цей внутрішній відсік 90 частково занурений у живильний розчин.As an example, the ratio of the minimum cross-section of the outlet side gas hole 98 to the maximum cross-section of each hole 96 for supplying the solution is greater than 1. Because, in addition, the presence of the upper holes 98 makes it possible to clean the inner compartment 90 from the gases it contains, even if this inner compartment 90 partially immersed in the nutrient solution.

Беручи до уваги переріз кожного отвору 98, катодні гази легко виходять назовні з рамкового каркасу 16, з кожної катодної рамки 64. Відвідні гази не проходять через іншу катодну рамку 64 або через іншу анодну рамку 66, а безпосередньо проходять у проміжну бічну порожнину 60, в яку виходять отвори 98. Таким чином катодні гази збираються між баком 12 та каркасом кришки 18, як це буде показано нижче.Given the cross-section of each hole 98, the cathode gases easily escape from the frame frame 16, from each cathode frame 64. The exhaust gases do not pass through the other cathode frame 64 or through the other anode frame 66, but directly into the intermediate side cavity 60, in exiting the holes 98. Thus, the cathode gases are collected between the tank 12 and the cover frame 18, as will be shown below.

Отвори 96 для подачі розчину та отвори 98 для випуску газів виключно виходять у внутрішній відсік 90 та на зовні внутрішньої рамкового каркасу 16, не маючі виходу в осьовому напрямку уздовж вісі В-В' рамкового каркасу 16.The openings 96 for supplying the solution and the openings 98 for the release of gases exclusively go into the inner compartment 90 and outside the inner frame frame 16, not having an exit in the axial direction along the B-B' axis of the frame frame 16.

Зокрема, отвори 96, 98 не виходять до поперечних поверхнею катодної рамки 64 та не сполучаються з іншими газовідвідними отворами рамки, що зроблені в інших катодних рамках 64.In particular, the holes 96, 98 do not extend to the transverse surface of the cathode frame 64 and do not communicate with other gas outlet holes of the frame made in other cathode frames 64.

Як показано на Фіг. 7-10, кожний каркас діафрагми 68 містить першу осьову пористу перегородку 106А, призначену для покриття першого осьового отвору 105А катодної рамки 64, другу пористу перегородку 1068, призначену для покриття другого осьового отвору 1058 цієї ж катодної рамки 64 навпроти першого осьового отвору 105А, та принаймні одну, переважно, дві бічні з'єднувальні перегородки 108С, 1080, що в поперечному напрямку з'єднують першу пористу перегородку 106А з другої пористої перегородкою 1068, навколо катодної рамки 64.As shown in Fig. 7-10, each diaphragm frame 68 includes a first axial porous partition 106A designed to cover the first axial opening 105A of the cathode frame 64, a second porous partition 1068 designed to cover the second axial opening 1058 of the same cathode frame 64 opposite the first axial opening 105A, and at least one, preferably two lateral connecting partitions 108C, 1080, which in the transverse direction connect the first porous partition 106A with the second porous partition 1068, around the cathode frame 64.

Каркас діафрагми 68 задається пористими перегородками 106А, 1068 та з'єднувальними перегородками 108С, 1080, внутрішня порожнина 109 призначена для отримання катоду 64 та його внутрішнього катодного приймального відсіку 90.The frame of the diaphragm 68 is defined by porous partitions 106A, 1068 and connecting partitions 108C, 1080, the internal cavity 109 is designed to receive the cathode 64 and its internal cathode receiving compartment 90.

Каркас діафрагми 68, як правило, містить з'єднувальну рамку 111А, вставлену до внутрішньої порожнини 109А для з'єднання першої пористої перегородки 106А з другою пористою перегородкою 1068 та елементів кріплення 1118, 111С для кріплення кожної пористої перегородки 106А, 1068 до катодної рамки 64.The diaphragm frame 68 generally includes a connecting frame 111A inserted into the inner cavity 109A for connecting the first porous partition 106A to the second porous partition 1068 and fasteners 1118, 111C for attaching each porous partition 106A, 1068 to the cathode frame 64 .

У варіанті виконання на Фіг. 7, каркас діафрагми 68 утворює кишеню 110 навколо катодної рамки 64, катодна рамка 64 вставляється у внутрішню порожнину 109.In the embodiment in Fig. 7, the diaphragm frame 68 forms a pocket 110 around the cathode frame 64, the cathode frame 64 is inserted into the inner cavity 109.

У цьому прикладі перша пориста перегородка Т0бА та друга пориста перегородка 1068 кожна, виконана з пористої тканини 112.In this example, the first porous partition T0bA and the second porous partition 1068 are each made of porous fabric 112.

Тканина 112 є проникною. Це дозволяє проходження розчину католіта, що знаходиться у внутрішньому відсіку 90 до приймального катода, в напрямку анодної рамки 66.Fabric 112 is permeable. This allows the passage of the catholyte solution located in the inner compartment 90 to the receiving cathode in the direction of the anode frame 66.

Тканина 112, наприклад, це синтетичний тканий матеріал, переважно, тканина, що має механічну та хімічну стійкість сумісну з умовами її використання в електролітичній комірці.Fabric 112, for example, is a synthetic woven material, preferably a fabric having mechanical and chemical resistance compatible with the conditions of its use in an electrolytic cell.

Проникність тканини 112 вибирається такою, щоб утворювався перепад висот між розчином католіту та розчином аноліту. Цей перепад висот, міняється залежно від обростання тканини 112 та утворює потік розчину від катода до анода через тканину 112.The permeability of the fabric 112 is selected such that a height difference between the catholyte solution and the anolyte solution is formed. This height difference varies depending on the fouling of the fabric 112 and creates a flow of solution from the cathode to the anode through the fabric 112.

Цей потік розчину уповільнює зворотну дифузію в напрямку катода іонів водню, що генеруються на аноді та забезпечує підтримку рівня рН розчину католіта.This flow of the solution slows down the back diffusion towards the cathode of hydrogen ions generated at the anode and ensures maintenance of the pH level of the catholyte solution.

Тканина 112, що формує першу пористу перегородку 106А та другу пористу перегородку 1068 є такою, що деформується. Зокрема, вона може бути деформована вручну оператором для того, щоб вставити катодну рамку 64 до внутрішньої порожнини 109.The fabric 112 forming the first porous partition 106A and the second porous partition 1068 is deformable. In particular, it can be manually deformed by the operator in order to insert the cathode frame 64 into the inner cavity 109.

Коли катодна рамка знаходиться у внутрішній порожнині 109, перша пориста перегородка 106А повністю перекриває перший осьовий отвір 105А. Крім того, вона принаймні, частково перекриває першу осьову сторону катодної рамки 64, в тому числі стійки 80А, 808, верхню поперечину 858, проміжну та нижню поперечини 82, 84.When the cathode frame is in the inner cavity 109, the first porous partition 106A completely covers the first axial hole 105A. In addition, it at least partially overlaps the first axial side of the cathode frame 64, including the posts 80A, 808, the upper cross member 858, the intermediate and lower cross members 82, 84.

Перша пориста перегородка 106А визначає нижній отвір 11З3А для проходження розчину аноліта. Нижній отвір 113А знаходиться навпроти нижнього вікна 92, що визначає катодна рамка 64. Зовні він відділений з'єднувальною рамкою 1114А.The first porous partition 106A defines the lower opening 11Z3A for passage of the anolyte solution. The lower opening 113A is opposite the lower window 92, which defines the cathode frame 64. It is separated from the outside by the connecting frame 1114A.

Друга пориста перегородка 1068 повністю перекриває другий осьовий отвір 1058. Крім того, вона принаймні, частково перекриває другу осьову сторону катодної рамки 64, в тому числі стійки 80А, 808, верхню поперечину 858, проміжну та нижню поперечини 82, 84, другу осьову сторону протилежну першій осьовій стороні.The second porous partition 1068 completely covers the second axial opening 1058. In addition, it at least partially covers the second axial side of the cathode frame 64, including the posts 80A, 808, the upper cross member 858, the intermediate and lower cross members 82, 84, the second axial side opposite the first axial side.

Друга пориста перегородка 106Щ8 визначає нижній отвір 1138 для проходження розчину аноліта. Нижній отвір 1138 знаходиться навпроти нижнього вікна 92, що містить катодна рамка 64, відповідно, у нижньому отворі 113ЗА. Зовні він відділений з'єднувальною рамкою 1114А.The second porous partition 106Щ8 defines the lower opening 1138 for the passage of the anolyte solution. The lower opening 1138 is opposite the lower window 92 containing the cathode frame 64, respectively, in the lower opening 113ZA. Externally, it is separated by a connecting frame 1114A.

У прикладі, наведеному на Фіг.4, виступи 100 виступають з внутрішньої порожнини 109.In the example shown in Fig. 4, the protrusions 100 protrude from the inner cavity 109.

Виступи 100 не покриті першою пористою перегородкою 106А та/або другою пористою перегородкою 1068. бо Повертаючись до Фіг. 7, пористі перегородки 106А, 1068 визначають верхній отвір 114 для введення катода 74 всередині внутрішньої порожнини 109 та до внутрішнього відсіку 90 катодної рамки 64.The protrusions 100 are not covered by the first porous partition 106A and/or the second porous partition 1068. Because Returning to FIG. 7, the porous partitions 106A, 1068 define the upper opening 114 for the introduction of the cathode 74 inside the internal cavity 109 and to the internal compartment 90 of the cathode frame 64.

Верхній отвір 114 розташований узгоджено з верхнім отвором 94 визначаються катодною рамкою 64.The upper opening 114 is located in agreement with the upper opening 94 defined by the cathode frame 64.

Бічні з'єднувальні перегородки 108С, 1080 відповідно, з'єднують бічні краї першої та другої пористих перегородок 106А, 1068 разом.Side connecting partitions 108C, 1080, respectively, connect the side edges of the first and second porous partitions 106A, 1068 together.

Бічні з'єднувальні перегородки 108С, 1080 поздовжньо проходять вздовж відповідних стійок 8ОА, 808.Lateral connecting partitions 108С, 1080 pass longitudinally along the corresponding racks 8ОА, 808.

Висота кожної бічної з'єднувальної перегородки 108С, 1080, переважно, на 2095 більша висоти катодної рамки 64.The height of each side connecting partition 108C, 1080 is preferably 2095 greater than the height of the cathode frame 64.

Ширина бічних з'єднувальних перегородок 108С, 1080 приблизно дорівнює ширині катодної рамки 64. Як наслідок, перша пориста перегородка 106А застосовується на першій осьовій стороні катодної рамки 64, а друга пориста перегородка 1068 застосовується на протилежній другій осьовій стороні катодної рамки 64.The width of the side connecting partitions 108C, 1080 is approximately equal to the width of the cathode frame 64. As a result, the first porous partition 106A is applied on the first axial side of the cathode frame 64, and the second porous partition 1068 is applied on the opposite second axial side of the cathode frame 64.

Кожна з'єднувальна перегородка 108С, 1080 визначає нижнє бічне вікно 115А та верхнє бічне вікно 1158 та прохід між першою пористою перегородкою 106А та другою пористою перегородкою 1068.Each connecting partition 108C, 1080 defines a lower side window 115A and an upper side window 1158 and a passage between the first porous partition 106A and the second porous partition 1068.

Нижнє вікно 115А виходить узгоджено з нижнім бічним отвором 96. Верхнє вікно 1158 узгоджено виходить з поперечним виступом 100. Поперечний виступ 100 виступає з внутрішньої порожнини 109 у верхнє вікно 1158.The lower window 115A is aligned with the lower side opening 96. The upper window 1158 is aligned with the transverse protrusion 100. The transverse protrusion 100 protrudes from the inner cavity 109 into the upper window 1158.

У прикладі, показаному на Фіг. 7, кожна з'єднувальна перегородка 108С, 1080 містить принаймні, першу заслінку 116А, інтегровану в, або закріплену на першій пористій перегородці 106А, друга заслінка 1168 інтегрована в, або закріплена на другій пористій перегородці 1168 та елементи кріплення, які з'єднують саму або кожну першу заслінку 116А та саму або кожну другу заслінку 1168 знімним способом.In the example shown in Fig. 7, each connecting partition 108C, 1080 includes at least a first flap 116A integrated into or fixed to the first porous partition 106A, a second flap 1168 integrated into or fixed to the second porous partition 1168 and fasteners that connect the same or each first flap 116A and itself or each second flap 1168 in a removable manner.

У прикладі, показаному на Фіг. 7, кожну заслінку 116А згинають практично перпендикулярно першій пористій перегородці 106А в бік другої пористої перегородки 1068.In the example shown in Fig. 7, each flap 116A is bent almost perpendicular to the first porous partition 106A towards the second porous partition 1068.

Кожну другу заслінку 1168 згинають практично перпендикулярно другій перегородці 1068 в бік першої пористої перегородки 106А. Вона тисне на першу заслінку 116А.Every second flap 1168 is bent almost perpendicular to the second partition 1068 towards the first porous partition 106A. It presses on the first valve 116A.

Зо Елементи кріплення, наприклад, зроблені з застібок-липучок МеЇсго. Коли застосовуються елементи кріплення, кожна перша заслінка 116А закріплена на другий заслінці 1168 і пористі перегородки 106А, 1068 надійно закріплені на протилежних сторонах катодної рамки 64.З Fastening elements, for example, are made of MeYsgo Velcro fasteners. When the fasteners are used, each first flap 116A is secured to the second flap 1168 and the porous baffles 106A, 1068 are securely fastened to opposite sides of the cathode frame 64.

З'єднувальна рамка 1114, як правило, зроблена з тієї ж тканини, що і пористі перегородки 106А, 1068. Вона має зовнішню форму, по суті, комплементарна формі внутрішньої частини нижнього вікна 92.The connecting frame 1114 is generally made of the same fabric as the porous partitions 106A, 1068. It has an outer shape that is essentially complementary to the shape of the inner part of the lower window 92.

Як показано на Фіг. 9, з'єднувальна рамка 111А визначає центральний прохід 117 для циркуляції розчину аноліта. Він має першу осьову сторону 118А безперервно з'єднану з першою пористою перегородкою 106А та другу осьову сторону 1188, протилежну до першої осьової сторони 1184А, безперервно з'єднану до другої пористої перегородки 106В навколо вікна 1138.As shown in Fig. 9, the connecting frame 111A defines a central passage 117 for circulation of the anolyte solution. It has a first axial side 118A continuously connected to the first porous partition 106A and a second axial side 1188 opposite to the first axial side 1184A continuously connected to the second porous partition 106B around the window 1138.

Рамка 111А містить безперервний замкнутий контур. Це запобігає проникненню розчину аноліта, який циркулює в каналі 117, до внутрішньої порожнину 109.Frame 111A contains a continuous closed circuit. This prevents the penetration of the anolyte solution, which circulates in the channel 117, to the internal cavity 109.

Як показано на Фіг. 10, у кожної перегородки 106А, 10688 елементи кріплення 1118, 1110 містять верхній гребінь 119, який може бути складений сам по собі навколо верхніх поперечних елементів 85А, 85В та знімні елементи кріплення 120 для фіксації верхнього гребня 119 на внутрішніх поверхнях пористої перегородки 106А, 1068.As shown in Fig. 10, each partition 106A, 10688 has attachment elements 1118, 1110 comprising an upper ridge 119 that can be folded by itself around the upper transverse elements 85A, 85B and removable attachment elements 120 for fixing the upper ridge 119 to the inner surfaces of the porous partition 106A, 1068 .

Гребінь 119, переважно, є інтегрованим у пористу перегородку 106А, 1068. Ширина гребня 119 менша, ніж ширина пористої перегородки 106А, 106В, щоб забезпечити введення гребня 119 в паз, що утворюється між поперечинами 85А, 858.The ridge 119 is preferably integrated into the porous partition 106A, 1068. The width of the ridge 119 is less than the width of the porous partition 106A, 106B to allow the insertion of the ridge 119 into the groove formed between the crossbars 85A, 858.

Фіксуючі елементи 120 виготовлені, наприклад, з МеІсто. Вони можуть підтримувати гребінь 119 складений на внутрішній поверхні перегородки 106А, 1068 розташованих всередині внутрішньої порожнини 109.Fixing elements 120 are made, for example, of Meisto. They can support the ridge 119 folded on the inner surface of the partition 106A, 1068 located inside the inner cavity 109.

Щоб встановити каркас діафрагми 68 навколо катодної рамки 64, заслінки 116А, 1168 мають бути роз'єднані одна від одної.To install the diaphragm frame 68 around the cathode frame 64, the flaps 116A, 1168 must be disconnected from each other.

Потім, з'єднувальну рамку 111А вставляють у нижнє вікно 92 через першу осьову сторону катодної рамки 64 разом із другою пористою перегородкою 1068.Then, the connecting frame 111A is inserted into the lower window 92 through the first axial side of the cathode frame 64 together with the second porous partition 1068.

Другу пористу перегородку 10688 послідовно виймають з нижнього вікна 92 через протилежну осьову сторону катодної рамки 64, разом із другими заслінками 1168.A second porous partition 10688 is sequentially removed from the lower window 92 through the opposite axial side of the cathode frame 64, together with the second flaps 1168.

Перша перегородка 106А установлюється на першу осьову сторону катодної рамки 64, а першу заслінку 106А загинають бічних стійок 80А, 808. бо Потім другу заслінку 1168 згинають у бік бічних стійок 80А, 808 на першій заслінці 116А та встановлюють елементи кріплення.The first partition 106A is installed on the first axial side of the cathode frame 64, and the first flap 106A is bent by the side posts 80A, 808. Then the second flap 1168 is bent towards the side posts 80A, 808 on the first flap 116A and mounting elements are installed.

Потім верхній гребінь 119 кожного елемента кріплення 1118, 1110 загинається навколо поперечних елементів 85А, 85В для закріплення діафрагми 68 навколо катодної рамки 64.Then, the upper ridge 119 of each mounting member 1118, 1110 is bent around the transverse members 85A, 85B to secure the diaphragm 68 around the cathode frame 64.

Після цього, кожну катодну рамку 64 практично повністю вставляють у внутрішню порожнину 109, задану діафрагмою 68, за винятком бічних виступів 100.After that, each cathode frame 64 is almost completely inserted into the inner cavity 109 defined by the diaphragm 68, except for the side protrusions 100.

Осьові вікна 105А, 1058 внутрішнього катодного приймального відсіку 90 повністю закриті пористими перегородками 106А, 1068, які запобігають прямому забрудненню розчином аноліта, розташованого навколо діафрагми 68 до внутрішнього відсіку 90. Як наслідок, розчин аноліта розташованого навколо діафрагми 68 змушений проникати у внутрішню порожнину 109 через тканину 112, яка формує перегородки 116А, 1168, що ускладнює проходження іонів водню.Axial windows 105A, 1058 of the internal cathode receiving compartment 90 are completely closed by porous partitions 106A, 1068, which prevent direct contamination of the anolyte solution located around the diaphragm 68 to the internal compartment 90. As a result, the anolyte solution located around the diaphragm 68 is forced to penetrate into the internal cavity 109 through fabric 112, which forms partitions 116A, 1168, which makes it difficult for hydrogen ions to pass.

У порівнянні з відомими діафрагмами, діафрагма 68 рамкового каркасу 16, відповідно до винаходу, легко збирається та забезпечує дуже ефективне розділення між розчинами розташованими навколо аноду 72 та навколо катоду 74.Compared to known diaphragms, the diaphragm 68 of the frame frame 16, according to the invention, is easily assembled and provides a very effective separation between the solutions located around the anode 72 and around the cathode 74.

Діафрагма 68 може бути легко розібрана, коли це необхідно, зокрема, при наявності шламу на поверхні перегородок 106А, 1068.Diaphragm 68 can be easily disassembled when necessary, in particular, in the presence of sludge on the surface of partitions 106A, 1068.

Як показано на Фіг.б6, кожна анодна рамка 66 містить дві паралельні стійки 140А, 1408 та нижню поперечину 142, що з'єднує нижні кінці стійок 140А, 1408.As shown in Fig. b6, each anode frame 66 contains two parallel posts 140A, 1408 and a lower crossbar 142 connecting the lower ends of the posts 140A, 1408.

Згідно з винаходом, кожна анод рамка 66 додатково містить середню поперечину 146, яка визначає нижнє вікно 147.According to the invention, each anode frame 66 further includes a middle cross member 146 that defines a lower window 147.

Середня поперечина 146 разом із стійками 140А, 14088 формує, верхній анодний приймальний відсік 144.The middle crossbar 146 together with the racks 140A, 14088 forms the upper anode receiving compartment 144.

Стійки 140А, 1408 мають висоту, практично рівну висоті стійок 80А, 808 катодної рамки 64.Racks 140A, 1408 have a height almost equal to the height of racks 80A, 808 of the cathode frame 64.

Кожна стійка 140А, 1408 призначена для встановлення навпроти відповідної стійки 80А, 808 сусідньої катодної рамки 64, з розміщеними між ними пористими перегородками 106А, 106 діафрагмового каркасу 68, що оточує сусідню катодну рамку 64.Each rack 140A, 1408 is designed to be installed opposite a corresponding rack 80A, 808 of the adjacent cathode frame 64, with porous partitions 106A, 106 of the diaphragm frame 68 surrounding the adjacent cathode frame 64 positioned therebetween.

Стійки 140А, 1408 на своїх верхніх кінцях мають бічний виступ 148, який поперечно виступає відносно вісі В-В' Кожний бічний виступ 148 містить поперечний упор 150 для отримання кришки каркасу 18.The posts 140A, 1408 at their upper ends have a lateral protrusion 148, which transversely protrudes relative to the axis B-B'. Each lateral protrusion 148 contains a transverse support 150 for receiving the cover of the frame 18.

Кожний бічний виступ 148 додатково визначає бічний паз 151, форма якого схожа доEach side projection 148 additionally defines a side groove 151, the shape of which is similar to

Зо відповідного бічного пазу 102 виступу 100.From the corresponding side groove 102 protrusion 100.

Нижня поперечина 142 кріпиться між двох стійок 140А, 1408. Віна має ширину практично рівну товщині нижньої поперечини 84 катодної рамки 64.The lower crossbar 142 is attached between two racks 140A, 1408. It has a width almost equal to the thickness of the lower crossbar 84 of the cathode frame 64.

У варіанті, розпірки (не показані) можуть з'єднувати стійки 140А, 1408 з нижньою поперечиною 142 в правому та лівому нижніх кутах внутрішнього відсіку 144.Alternatively, spacers (not shown) may connect the uprights 140A, 1408 to the lower cross member 142 at the lower right and left corners of the inner compartment 144.

Стійки 140А, 1408 переважно містять серію бічних виступів 149 для направлення затискного каркасу 72.The posts 140A, 1408 preferably contain a series of side protrusions 149 for directing the clamping frame 72.

Кожна стійка 140А, 1408 вище проміжної поперечини 146 визначає вертикальний направляючий паз 152 для направлення аноду 76 при вводі до анодного приймального відсіку 144.Each post 140A, 1408 above the intermediate cross member 146 defines a vertical guide groove 152 for directing the anode 76 as it enters the anode receiving compartment 144.

Проміжна поперечина 146 визначає, принаймні один, а як правило, множину вертикальних наскрізних проходів 153 для виводу розчину аноліта тал"або шламу. Проходи 153 виходять наверх до анодного приймального відсіку 144 та до низу у нижнє вікно 147.The intermediate crossbar 146 defines at least one, and usually a plurality of vertical through passages 153 for the output of the anolyte solution or sludge. The passages 153 go up to the anode receiving compartment 144 and down to the lower window 147.

Таким чином, шлам аноліту здатний вільно випадати під дією сили тяжіння з верхнього відсіку 144 до нижнього вікна 147.Thus, the anolyte sludge is able to fall freely under the influence of gravity from the upper compartment 144 to the lower window 147.

Проміжна поперечна 146 розташована на тій же висоті, що і проміжна поперечина 82 сусідніх катодних рамок 64, для того, щоб кріпитися до цих поперечин 82 та розміщеними між ними пористими перегородками 106А, 1068.The intermediate cross member 146 is located at the same height as the intermediate cross member 82 of the adjacent cathode frames 64, in order to be attached to these cross members 82 and the interposed porous partitions 106A, 1068.

Вікно 147 визначене зверху, верхньою поперечиною 146, а знизу нижньою поперечиною 142. Воно розташоване навпроти нижнього вікна 92 сусідньої катодної рамки 64.Window 147 is defined above by upper cross member 146 and below by lower cross member 142. It is located opposite the lower window 92 of the adjacent cathode frame 64.

Згідно з винаходом, кожна анодна рамка 6б додатково містить ущільнювальні елементи 153А, 1538, призначені для розміщення між кожною осьової стороною анодної рамки 66 та відповідної діафрагми 68, розташованою на осьовій стороні.According to the invention, each anode frame 6b additionally includes sealing elements 153A, 1538 designed to be placed between each axial side of the anode frame 66 and the corresponding diaphragm 68 located on the axial side.

У варіанті здійснення, зображеному на Фіг. б, кожен ущільнювальний елемент 153А, 1538 виконаний з суцільною прокладки, що проходить уздовж першої стійки 140А та нижньої поперечини 142 та вздовж другої стійки 1408 на відповідній осьової стороні рамки 66.In the embodiment shown in Fig. b, each sealing element 153A, 1538 is made of a continuous gasket running along the first post 140A and the lower cross member 142 and along the second post 1408 on the corresponding axial side of the frame 66.

Ущільнювальний елемент 153А, 1538, як правило, вставляються у відповідні канавки 154А, 1548, що знаходяться на відповідних осьових сторонах.The sealing element 153A, 1538, as a rule, is inserted into the corresponding grooves 154A, 1548, located on the corresponding axial sides.

Коли кожна анодна рамка 66 притискається до сусідньої катодної рамки 64, відповідний ущільнювальний елемент 153А, 1548О8 стає на відповідну пористу перегородку 106А, 1068 бо діафрагми 68 оточену сусідніми катодними рамками 64.When each anode frame 66 is pressed against the adjacent cathode frame 64, the corresponding sealing element 153A, 1548O8 stands on the corresponding porous partition 106A, 1068 because the diaphragms 68 are surrounded by the adjacent cathode frames 64.

Ущільнювальний елемент 153А, 153В запобігає циркуляції розчину аноліта з анодного приймального відсіку 144 та/або з вікна 147 за межі рамкового каркасу 16 через бічні зазори між кожною анодною рамкою 66 та відповідною діафрагмою 68 розміщеною на анодній рамці 66.The sealing element 153A, 153B prevents the circulation of the anolyte solution from the anode receiving compartment 144 and/or from the window 147 outside the frame frame 16 through the side gaps between each anode frame 66 and the corresponding diaphragm 68 located on the anode frame 66.

Згідно Фіг. 4, обидві торцеві рамки 70А, 70 містять жорстку закриваючу панель 170, призначену для розміщення зі сторони внутрішніх відсіків 144, які приймають анод від сусідньої анодної рамки 66. Кожен з них містить знімну нижню панель 172, призначену для розміщення перед вікнами 92, 147 для циркуляції розчину аноліта. Знімна панель 172 утримується за рахунок монтажних засобів 174, які можуть бути зняті, та може бути встановлені у відкритій конфігурації, щоб дозволити доступ до відповідних вікон 92, 147 та до нижньої частини відсіку 144.According to Fig. 4, both end frames 70A, 70 include a rigid closing panel 170 for placement on the side of the inner compartments 144 that receive the anode from the adjacent anode frame 66. Each includes a removable bottom panel 172 for placement in front of the windows 92, 147 for circulation of the anolyte solution. The removable panel 172 is held by removable mounting means 174 and can be installed in an open configuration to allow access to the respective windows 92, 147 and to the bottom of the compartment 144.

Для кожного рамкового каркасу 16, одна з торцевих рамок 70А, або обидві кінцеві рамки 70А, 70В містять фітинг 176 для випуску розчину аноліта, призначений для під'єднання до випускного трубопроводу розчину аноліта 36.For each frame frame 16, one of the end frames 70A, or both end frames 70A, 70B contain a fitting 176 for releasing the anolyte solution, designed to be connected to the outlet pipeline of the anolyte solution 36.

Затискний пристрій 72 містить множину поздовжніх стрижнів 180 вздовж рамкового каркасу 16 та кріпильні гайки 182, встановлені на стрижні 180.The clamping device 72 includes a plurality of longitudinal rods 180 along the frame frame 16 and fastening nuts 182 mounted on the rod 180.

Стрижні 180 розташовані поблизу бічних сторін рамкового каркасу 16. Вони проходять паралельно осі В-В'. Вони розташовані в поздовжньому напрямку вздовж бічних стійок 80А, 808 катодних рамок 64 та бічних стійок 140А, 1408 анодних рамок 66.Rods 180 are located near the sides of the frame frame 16. They run parallel to the B-B' axis. They are located in the longitudinal direction along side posts 80A, 808 of cathode frames 64 and side posts 140A, 1408 of anode frames 66.

Стрижні 180 розподілені по висоті кожної рамки 64, 66.Rods 180 are distributed along the height of each frame 64, 66.

У цьому прикладі, стрижні 180 додатково розташовані по обидва боки бічних стійок 114А, 114В на упорах рамок 110, а не на самі стійки 114А, 1148.In this example, the rods 180 are additionally located on both sides of the side posts 114A, 114B on the stops of the frames 110, and not on the posts 114A, 1148 themselves.

У неактивній конфігурації затискного каркасу 72, стрижні 180 розташовані вздовж катодних рамок 64 та вздовж анодних рамок 66, існує люфт між анодною рамкою 66 та катодною рамкою 64.In the inactive configuration of the clamp frame 72, the rods 180 are located along the cathode frames 64 and along the anode frames 66, there is a gap between the anode frame 66 and the cathode frame 64.

Коли рамковий каркас 16 зібраний, та затискний каркас 72 активний, стрижні 180 та гайки 182 надійно утримують катодні рамки 64, анодні рамки 66 та діафрагми 68, що оточують кожну катодну рамку 64, по відношенню одна до одної.When frame frame 16 is assembled and clamp frame 72 is active, rods 180 and nuts 182 securely hold cathode frames 64, anode frames 66, and diaphragms 68 surrounding each cathode frame 64 relative to one another.

Таким чином, як показано, на Фіг.4, рамковий каркас 16 являє собою послідовність окремих вузлів, що містять катодну рамку 64, оточену діафрагмою 68, анодну рамку 66 та іншу катоднуThus, as shown in Fig. 4, the frame frame 16 is a sequence of separate nodes containing a cathode frame 64 surrounded by a diaphragm 68, an anode frame 66 and another cathode

Зо рамку 64 оточену іншою діафрагмою 68.The frame 64 is surrounded by another diaphragm 68.

У цій конфігурації стійки 80А, 808 та нижня поперечина 84 катодної рамки 64 відповідно закріплені на бічних стійках 140А, 1408 та на нижній поперечині 142 анодної рамки 66.In this configuration, posts 80A, 808 and bottom cross member 84 of cathode frame 64 are respectively secured to side posts 140A, 1408 and bottom cross member 142 of anode frame 66.

Пористі перегородки 106А, 1068О з тканини 112 розташовані між катодними рамки 64 та анодними рамками 66 підтримуються у вертикальному положенні.Porous partitions 106A, 1068O of fabric 112 located between the cathode frame 64 and the anode frame 66 are supported in a vertical position.

Цей каркас є надійним. Він гарантує добре ущільнення між внутрішніми анодними приймальними відсіками 144 та внутрішніми приймальними катодними відсіками 90 для гарантування, що проходження між цими відсіками, виключно проходить через тканину 112 пористих перегородок 106А, 1068. Крім того він гарантує точне розташування тканини 112, на деякій відстані від анода та катода.This framework is reliable. It ensures a good seal between the internal anode receiving compartments 144 and the internal cathode receiving compartments 90 to ensure that the passage between these compartments exclusively passes through the fabric 112 of the porous partitions 106A, 1068. It also ensures that the fabric 112 is precisely positioned some distance from the anode. and the cathode.

Крім того, цей каркас може бути легко розібраний коли він потребує чищення, що скорочує час необхідний для введення електролітичної комірки 10 у подальшу експлуатацію.In addition, this frame can be easily disassembled when it needs cleaning, which reduces the time required for the introduction of the electrolytic cell 10 into further operation.

Коли затискний каркас 72 активний, вікна 92, 147 розташовані одне до одного. Вони визначають в нижній частині рамкового каркасу 16, безперервний трубопровід 190 для циркуляції розчину аноліта та виводу шламів аноліта (Фіг. 4).When the clamping frame 72 is active, the windows 92, 147 are located next to each other. They determine in the lower part of the frame frame 16, a continuous pipeline 190 for the circulation of the anolyte solution and the output of the anolyte sludge (Fig. 4).

Трубопровід 190 зв'язаний з внутрішнім відсіком 144 кожної анодної рамки 66, через наскрізні проходи 153, виконані у проміжній поперечини 146, при герметичній ізоляції від кожного внутрішнього катодного відсіку 90 катодної рамки 64 за допомогою з'єднувальної рамки 11ТА.The pipeline 190 is connected to the internal compartment 144 of each anode frame 66, through the through passages 153 made in the intermediate crossbar 146, with hermetic isolation from each internal cathode compartment 90 of the cathode frame 64 by means of the connecting frame 11TA.

Як показано на Фіг. 11, катоди 74 містять металеві пластини 191А, що вставляються у внутрішні відсіки 90 катодної рамки 64 через верхні отвори 94 та електропровідну монтажну пластину 1918 вздовж верхньої кромки металевої пластини 191А. Кожен катод 74 вздовж його верхнього краю, має захоплюючий гачок 160, показаний на Фіг.2.As shown in Fig. 11, the cathodes 74 include metal plates 191A inserted into the inner compartments 90 of the cathode frame 64 through the top openings 94 and an electrically conductive mounting plate 1918 along the top edge of the metal plate 191A. Each cathode 74 has a catch hook 160 along its upper edge, shown in Fig.2.

Аноди 72 вставляються у внутрішні відсіки 144 анодної рамки 66 через верхні отвори 147.Anodes 72 are inserted into the internal compartments 144 of the anode frame 66 through the upper holes 147.

Крім того, вони мають захватні гачки 162.In addition, they have grappling hooks 162.

Як показано на Фіг. 12, кожен анод 72 містить анодну гратку 192А, верхню анодну електропровідну монтажну пластину 1928 та направляючи розпірки 193А, призначені утримання вертикально сусідніх пористих перегородок 106А, 1068 сусідніх діафрагм 68.As shown in Fig. 12, each anode 72 includes an anode grid 192A, an upper anode conductive mounting plate 1928, and guide spacers 193A designed to hold vertically adjacent porous baffles 106A, 1068 adjacent diaphragms 68.

Як правило, анод 72 додатково містить верхню поперечну кришку 1938 для герметизації зверху анодних відсіків 144 та сусідніх катодних відсіків 90 за рахунок бічного контакту із бо сусідньою поперечною кришкою 1938.As a rule, the anode 72 additionally includes an upper transverse cover 1938 for sealing from above the anode compartments 144 and adjacent cathode compartments 90 due to lateral contact with the adjacent transverse cover 1938.

Анодна гратка 192А містить множину рознесених вертикальних металевих стрижнів 194А з'єднаних разом на їх нижніх кінцях поперечною 1948.Anode grid 192A contains a plurality of spaced vertical metal rods 194A connected together at their lower ends by a cross 1948.

Вертикальні кришки 193А, як правило, виготовлені з електроізолюючого матеріалу. Розпірки 193А проходять вертикально від верхньої електричної монтажної пластини 192ЩВ до нижньої поперечини 1948. Вони виступають в осьовому напрямку на кожній стороні анода 72 для забезпечення контакту та осьового утримання сусідніх пористих прокладок 106А, 1068 сусідніх діафрагм 68.Vertical covers 193A, as a rule, are made of electrically insulating material. Spacers 193A extend vertically from the upper electrical mounting plate 192SHV to the lower cross member 1948. They extend axially on each side of the anode 72 to provide contact and axial retention of adjacent porous spacers 106A, 1068 of adjacent diaphragms 68.

Коли анод 72 вставлений у анодний приймальний відсік 144, розпірки 193А торкаються протилежних пористих перегородок 106А, 1068 сусідніх діафрагм для запобігання проникнення цих прокладок 106А, 1068 в анодний приймальний відсік 144 та утримання їх у вертикальній площині.When the anode 72 is inserted into the anode receiving compartment 144, the spacers 193A contact the opposite porous baffles 106A, 1068 of the adjacent diaphragms to prevent these spacers 106A, 1068 from entering the anode receiving compartment 144 and holding them in a vertical plane.

В цьому прикладі верхня поперечна кришка 193В містить порожнистий трубчастий кожух, виконаний з пластика, що визначається пазом для отриманню стрижня.In this example, the upper transverse cover 193B contains a hollow tubular casing made of plastic, defined by a groove for receiving the rod.

Верхня поперечна кришка 193В виступає у осьовому напрямку з обох сторін аноду 72, для герметизації катодного відсіку 90, а також запобігання контакту монтажної пластини 192В аноду 72 з сусідньою панеллю 192А катода 74.The upper transverse cover 193B protrudes axially from both sides of the anode 72, to seal the cathode compartment 90, and also to prevent the contact of the mounting plate 192B of the anode 72 with the adjacent panel 192A of the cathode 74.

Гачки 160, 162 дозволяють введення та виведення катодів 74 та анодів 76 до рамкового каркасу вузла 16. Катоди 74 та аноди 76, відповідно, підключені до електропостачання через рейки З2В, З2А, на які вони відповідно спираються.Hooks 160, 162 allow the introduction and removal of cathodes 74 and anodes 76 to the frame frame of the unit 16. Cathodes 74 and anodes 76, respectively, are connected to the power supply through rails Z2B, Z2A, on which they respectively rest.

Згідно з винаходом, каркас кришки 18 перекриває внутрішній об'єм 14 згори в бік проміжних порожнин 60, 62, які визначені рамковим каркасом 16 (див. Фіг. 3).According to the invention, the cover frame 18 covers the internal volume 14 from above towards the intermediate cavities 60, 62, which are defined by the frame frame 16 (see Fig. 3).

Таким чином, як показано на фіг. 1 та 2, каркас кришки 18 містить бічні кришки 200, призначені для закриття згори проміжної бічної порожнини 60, та торцеву кришку 202 призначену для закриття кожної осьової проміжної порожнини 62 та, як правило,Thus, as shown in fig. 1 and 2, the cover frame 18 includes side covers 200 designed to close the intermediate side cavity 60 from above, and an end cover 202 designed to close each axial intermediate cavity 62 and typically

Кожна сторона кришки 200 монтується між бічною перегородкою 22 та рамками 64, 66. Вона, як правило, стає на упори 101, 150, які мають рамки 64 та 66, відповідно.Each side of the cover 200 is mounted between the side partition 22 and the frames 64, 66. It generally rests on the stops 101, 150, which have the frames 64 and 66, respectively.

Зокрема, кожна кришка 200 сформована герметичною закриваючої пластиною. Яка переважно встановлюється на бандаж 202А надійно прикріплений до верхньої полоси 30 та стає на упори 101, 150.In particular, each cover 200 is formed by a hermetic closing plate. Which is preferably installed on the bandage 202A is securely attached to the upper strip 30 and stands on the stops 101, 150.

Зо Кришка 202 переважно проходить вище верхнього упора 2б вздовж вісі проміжної порожнини.Z Cover 202 preferably passes above the upper stop 2b along the axis of the intermediate cavity.

Як показано на Фіг. 2, кришка 202 містить зовнішню частину 203, яка спирається на верхній уступ 26 та внутрішню частина 204, яка утримується зовнішньою частиною 203 так, щоб закрити осьову проміжну порожнину 62.As shown in Fig. 2, the cover 202 includes an outer portion 203 that rests on the upper ledge 26 and an inner portion 204 that is retained by the outer portion 203 so as to close the axial intermediate cavity 62.

Зовнішня частина 203 та внутрішня частину 204 мають наскрізні отвори 205 для під'єднання трубопроводів 34 та додаткового трубопроводу 205А для подачі у теплообмінник 19А охолоджувальної рідини, наприклад води.The outer part 203 and the inner part 204 have through holes 205 for connecting pipelines 34 and an additional pipeline 205A for supplying a cooling liquid, for example water, to the heat exchanger 19A.

Таким чином, торцева кришка 202 перекриває осьову проміжну порожнину 62 та з'єднує бічні стінки 22 з упором 26.Thus, the end cap 202 covers the axial intermediate cavity 62 and connects the side walls 22 with the stop 26.

Як описано вище, верхні поперечині кришки 193В встановлені на анодах 72 знаходяться в контакті вздовж своїх боків, над верхніми отворами 94 катодних відсіків, для ущільнення катодних відсіків 90 та запобігають витоку газів, що утворюються в катодних відсіках 90, вгору через верхні отвори 94.As described above, the upper cover crosspieces 193B mounted on the anodes 72 are in contact along their sides, above the upper openings 94 of the cathode compartments, to seal the cathode compartments 90 and prevent gases generated in the cathode compartments 90 from escaping upward through the upper openings 94.

Отже, сусідні поперечні кришки 1938, утворюють верхній закриваючий елемент 204А катодних відсіків 90.Therefore, the adjacent transverse covers 1938 form the upper closing element 204A of the cathode compartments 90.

Таким чином, кришка 202 та бічні кришки 200, визначають прохід для збору катодних газів, який містить два осьові канали 210 (див. Фіг. 3), що проходять під бічними кришками 200 до кожного верхнього отвору 98 та спільну колекторну порожнину 212 (див. Фіг. 2), розташовану під торцевої кришкою 202, щоб відкрити виходи отворів 46.Thus, the cover 202 and the side covers 200 define a passage for the collection of cathode gases, which includes two axial channels 210 (see Fig. 3) passing under the side covers 200 to each upper opening 98 and a common collector cavity 212 (see Fig. 2), located under the end cap 202, to open the exits of the holes 46.

Наявність каналів 210 та спільної колекторної порожнини 212 забезпечує ефективне відновлення катодних газів, незалежно від положення катодної рамки 64, в якій він утворюється, з мінімальною втратою тиску.The presence of channels 210 and a common collector cavity 212 ensures effective recovery of cathode gases, regardless of the position of the cathode frame 64 in which it is formed, with minimal pressure loss.

Зокрема, ризик забруднення катодних газовідвідних отворів 98 є дуже малим, що забезпечує безпечне проходження катодних газів у відвідний трубопровід 38.In particular, the risk of contamination of the cathode gas discharge openings 98 is very small, which ensures the safe passage of cathode gases into the discharge pipeline 38.

Більш того, всі катодні гази збираються завдяки тому, що верхні отвори 94 частково закриті зверху катодом 74 та частково ущільнювачем 204. Включаючи випадок, коли ці катодні гази містять аміак або водень. Таким чином, підвищується безпека комірки 10, що робить комірку 10 особливо придатною для чутливого промислового оточення.Moreover, all cathode gases are collected due to the fact that the upper openings 94 are partially closed from above by the cathode 74 and partially by the seal 204. Including the case where these cathode gases contain ammonia or hydrogen. Thus, the security of the cell 10 is increased, making the cell 10 particularly suitable for sensitive industrial environments.

Зокрема, наявність персоналу поблизу комірки 10, не підпадає під еманацію катодним 60 газом. Крім того, комірка 10 збирає катодні гази з метою їх обробки, без відводу останнього в атмосферу.In particular, the presence of personnel in the vicinity of the cell 10 does not fall under the emanation of the cathode 60 gas. In addition, the cell 10 collects cathode gases for the purpose of processing them, without venting the latter into the atmosphere.

Зараз буде описана робота електролітичної комірки 10, відповідно з цим винаходом.The operation of the electrolytic cell 10 in accordance with the present invention will now be described.

Спочатку монтується внутрішній рамковий каркас 16. З цією метою, діафрагма 68 встановлюється навколо кожного катодної рамки 64, як описано вище. Катодні рамки 64, анодні рамки 66 закріплюються на поздовжніх стрижнях 180 затискного каркасу. Діафрагми 68 розміщуються між кожною анодної рамкою та 64 та кожною катодною рамкою 66.First, the inner frame frame 16 is mounted. To this end, a diaphragm 68 is installed around each cathode frame 64 as described above. Cathode frames 64, anode frames 66 are fixed on the longitudinal rods 180 of the clamping frame. Diaphragms 68 are placed between each anode frame and 64 and each cathode frame 66.

Потім, монтуються торцеві рамки 70А, 70В на кінцях рамкового каркасу 16 та встановлюються гайки 182 на стрижні 180 для стягування каркасу та утворення структури типу «фільтр-прес». Після того, як це було зроблено, внутрішній рамковий каркас 16 встановлюється у внутрішній об'єм 14 бака 12. Його кладуть на нижню перегородку 24 бака 12. Трубопровід для відводу аноліта Зб підключається до кінцевого фітинга 76 на рамці 70А, 708.Then, end frames 70A, 70B are mounted on the ends of the frame frame 16 and nuts 182 are installed on the rod 180 to tighten the frame and form a "filter-press" type structure. After this has been done, the internal frame frame 16 is installed in the internal volume 14 of the tank 12. It is placed on the lower partition 24 of the tank 12. The pipeline for the withdrawal of anolyte Zb is connected to the end fitting 76 on the frame 70A, 708.

Аноди 76 вставляються у внутрішній відсіки 144, катоди 74 вставляються у внутрішні відсіки 90.Anodes 76 are inserted into internal compartments 144, cathodes 74 are inserted into internal compartments 90.

Катоди 74 та аноди 76, таким чином, електрично з'єднані з рейками З2А, З2В відповідно.Cathodes 74 and anodes 76 are thus electrically connected to rails Z2A, Z2B, respectively.

Далі, живильний розчин, що містить іони марганцю, перекачують за допомогою засобів помпування 40 у внутрішній об'єм 14 бака 12 через трубопровід подачі 34.Next, the nutrient solution containing manganese ions is pumped using the pumping means 40 into the internal volume 14 of the tank 12 through the supply pipeline 34.

Живильній розчин містить іони марганцю з масовою концентрацією більше 30 г/л, та чудово утримується в межах від 30 г/л до 40 г/л. Живильний розчин містить масову концентрацію сульфату амонію в діапазоні між 100 г/л та 200 г/л, переважно близьку до 125 г/л.The nutrient solution contains manganese ions with a mass concentration of more than 30 g/l, and is excellently maintained in the range from 30 g/l to 40 g/l. The nutrient solution contains a mass concentration of ammonium sulfate in the range between 100 g/l and 200 g/l, preferably close to 125 g/l.

Значення рН живильного розчину підбирають таким чином, щоб вона була близька до 7, а як правило, в інтервалі від Є до 7. Живильний розчин, як правило, містить іони сульфіту або іони селену.The pH value of the nutrient solution is selected so that it is close to 7, and as a rule, in the range from E to 7. The nutrient solution, as a rule, contains sulfite ions or selenium ions.

Живильний розчин частково заповнює внутрішній об'єм 14 бака 12. Рівень його підбирається таким, щоб повністю покрити бічні вхідні отвори 96 до часткового закриття верхніх газовідвідних отворів 98.The nutrient solution partially fills the internal volume 14 of the tank 12. Its level is selected so as to completely cover the side inlet holes 96 until the upper gas outlet holes 98 are partially closed.

Живильний розчин проникає до внутрішніх відсіків 90, таким чином, щоб увійти в контакт з катодом 74, через бічні отвори 96, зроблені в кожній катодній рамці 64, і тим самим утворює розчин католіту.The nutrient solution penetrates into the internal compartments 90, so as to come into contact with the cathode 74, through the side holes 96 made in each cathode frame 64, thereby forming a catholyte solution.

Електроживлення постійного струму подається між катодом 74 та анодом 76. Електрони, щоDirect current power is supplied between the cathode 74 and the anode 76. Electrons that

Зо подаються до катоду 74 взаємодіють з іонами марганцю та утворюють металевий марганець на катоді відповідно до реакції:Zo supplied to the cathode 74 interact with manganese ions and form metallic manganese at the cathode according to the reaction:

Мп я2е -» Мп.Mp i2e -» Mp.

В процесі цієї реакції електрони, присутні на катоді 74, частково взаємодіють з іонами водню, які присутні в розчині католіту і утворюють водень.In the process of this reaction, the electrons present on the cathode 74 partially interact with the hydrogen ions present in the catholyte solution and form hydrogen.

Крім того, в деяких випадках, зокрема, коли рН значно перевищує базові значення, невелика кількість аміаку також утворюється на катоді 74.In addition, in some cases, particularly when the pH is well above basic values, a small amount of ammonia is also formed at the cathode 74.

Водень утворюється на катоді 74 перемішує розчин католіту у внутрішньому відсіку 90, забезпечуючи гарний розподіл розчину навколо катода 74.The hydrogen produced at the cathode 74 agitates the catholyte solution in the inner compartment 90, ensuring a good distribution of the solution around the cathode 74.

Потім утворені гази, зокрема, водень та аміак збираються у верхній частині внутрішнього відсіку 90 та утримуються у відсіку 90 за допомогою герметизуючих елементів, утворених у цьому прикладі сусідніми верхніми поперечними кришками 1938, що вставлені між катодами 74 та катодними рамками 64, для того, щоб закрити верхні ввідні катодні отвори 94.The resulting gases, particularly hydrogen and ammonia, are then collected in the upper part of the inner compartment 90 and are held in the compartment 90 by means of sealing elements formed in this example by the adjacent upper transverse covers 1938 inserted between the cathodes 74 and the cathode frames 64 so that close the upper cathode inlet holes 94.

Таким чином, утворювані гази випускаються виключно через верхні газовідводі отвори 98 до внутрішнього рамкового каркасу 16.Thus, the generated gases are released exclusively through the upper gas outlet holes 98 to the internal frame frame 16.

Як це було показано вище, наявність верхніх газовідвідних отворів 98 гарантує ефективний відвід катодних газів, незалежно від рівня живильного розчину наявного у внутрішньому відсіку 90.As it was shown above, the presence of the upper gas discharge holes 98 guarantees an effective discharge of cathode gases, regardless of the level of the nutrient solution present in the internal compartment 90.

Крім того, відвідний газ є дуже однорідним та не залежить від положення катодної рамки 64 в рамковому каркасі 16.In addition, the exhaust gas is very uniform and independent of the position of the cathode frame 64 in the frame frame 16.

Потім, випускні гази збираються в осьових каналах 210 тому що, обмежені поверхнею живильного розчину та бічними кришками 200.Then, the exhaust gases are collected in the axial channels 210 because, limited by the surface of the nutrient solution and the side covers 200.

У такий спосіб, зібрані гази проходять свій шлях уздовж за межі рамкового каркасу 16 і далі по осьових каналах 210 вздовж бічних перегородок 22 бака 12, до торцевих поперечних стінок 2ОА, 208.In this way, the collected gases make their way along the outside of the frame frame 16 and further along the axial channels 210 along the side partitions 22 of the tank 12, to the end transverse walls 2OA, 208.

Потім гази збираються в спільних порожнинах 212 під торцевими кришками 202 та виводяться через збиральний отвір 46, а потім через вихідний трубопровід 38.The gases are then collected in the common cavities 212 under the end caps 202 and discharged through the collection hole 46 and then through the outlet pipe 38.

У такий спосіб, зібрані катодні гази можуть потім бути доставлені до установки збору та обробки 44 з метою їх переробки, або їх викиду в атмосферу після обробки.In this way, the collected cathode gases can then be delivered to the collection and processing unit 44 for the purpose of their processing, or their emission into the atmosphere after processing.

Таким чином, згідно до винаходу, токсичні або небезпечні гази, які можуть бути отримані в бо процесі електролізу ретельно збираються каркасом кришки 18 комірки 10.Thus, according to the invention, toxic or dangerous gases that can be obtained in the process of electrolysis are carefully collected by the frame of the cover 18 of the cell 10.

Цей збір газів здійснюється без порушення процесу електролізу, в простий та недорогий спосіб.This collection of gases is carried out without disturbing the electrolysis process, in a simple and inexpensive way.

У той же час, частина розчину католіта присутня на катоді 74 тече під дією гідростатичного тиску, створюваного різницею висот між розчинами католіта та аноліта у внутрішньому відсіку 144 завдяки пористій тканини 112 діафрагм 68, після проходження через осьові пористі перегородки 106А, 1068.At the same time, part of the catholyte solution present on the cathode 74 flows under the influence of hydrostatic pressure created by the height difference between the catholyte and anolyte solutions in the internal compartment 144 due to the porous fabric 112 of the diaphragms 68, after passing through the axial porous partitions 106A, 1068.

Таким же чином, цей розчин проникає у внутрішні відсіки 144 анодної рамки 66 та утворює розчин аноліта.In the same way, this solution penetrates into the internal compartments 144 of the anode frame 66 and forms an anolyte solution.

Після контакту з анодом 76 вода, що міститься в розчині аноліта реагує з утворенням кисню, іонів водню та електронів відповідно до реакцієюAfter contact with the anode 76, the water contained in the anolyte solution reacts with the formation of oxygen, hydrogen ions and electrons according to the reaction

ЗНгО - 25 0» 4.2 НзО: я 26ZNgO - 25 0» 4.2 NzO: I 26

Отже, рН розчину, наявного на аноді 76 набагато менше, ніж у розчині, присутньому на катоді 74. Однак тканина 112 в перегородках 106А, 106В запобігає проходженню іонів водню з внутрішнього відсіку 144, що містить анод 76, у напрямку до внутрішнього відсіку 90, що містить катод 74. Це підтримує рН розчину, наявного у внутрішньому відсіку 90 у діапазоні необхідному для утворення металевого марганцю.Therefore, the pH of the solution present at the anode 76 is much lower than that of the solution present at the cathode 74. However, the fabric 112 in the partitions 106A, 106B prevents the passage of hydrogen ions from the inner compartment 144 containing the anode 76 towards the inner compartment 90, containing the cathode 74. This maintains the pH of the solution present in the inner compartment 90 in the range necessary for the formation of metallic manganese.

Потім розчин аноліта тече донизу через канали 153 в проміжній поперечини 146 у нижнє вікно 147, а потім виходить в напрямку торця рамкового каркасу 16 через трубопровід 190, який визначається вікнами 92, 147.Then the anolyte solution flows down through the channels 153 in the intermediate crossbar 146 into the lower window 147, and then exits in the direction of the end of the frame frame 16 through the pipeline 190, which is defined by the windows 92, 147.

Достатня герметизація в рамковому каркасі 16 досягається завдяки конструкції «фільтр- прес», розчин аноліту повністю відокремлений від розчину католіта в процесі його виводу з рамкового каркасу вузла 16.Sufficient sealing in the frame frame 16 is achieved thanks to the "filter-press" design, the anolyte solution is completely separated from the catholyte solution in the process of its removal from the frame frame of the unit 16.

Далі, розчин аноліта тече вгору до останньої анодної рамки 66, сусідньої до кожної торцевої рамки 70А, 70В та виходить через кінцевий фітинг 176, а потім через трубопровід 36.Next, the anolyte solution flows up to the last anode frame 66 adjacent to each end frame 70A, 70B and exits through the end fitting 176 and then through the conduit 36.

У внутрішніх анодних приймальних відсіках 144, присутність іонів марганцю може призвести до паразитних реакцій з водою, присутньої в розчині з утворенням оксиду марганцю, іонів водню та електронів. Більш того, в анолітному відсіку, також можливе утворення гіпсу.In the internal anode receiving compartments 144, the presence of manganese ions can lead to parasitic reactions with water present in the solution to form manganese oxide, hydrogen ions, and electrons. Moreover, in the anolyte compartment, the formation of gypsum is also possible.

Утворюваний в такий спосіб осад утворює тверді шлами, які падають вниз під дією своєї ваги і частково накопичується у відсіку 190.The sediment formed in this way forms solid sludge, which falls down under the influence of its weight and partially accumulates in the compartment 190.

Зо Беручи до уваги ефективне утримання тканин 112 і розпірок 193А, тканини 112 мають пласку поверхню, що значно обмежує накопичення твердих речовин і, зокрема, шламу аноліта на тканині 112.Zo Considering the effective retention of the fabrics 112 and spacers 193A, the fabrics 112 have a flat surface which greatly limits the accumulation of solids and, in particular, anolyte sludge on the fabric 112.

Таким чином, відповідно з винаходом, забруднення анодів 76 та тканин 112 затримується у рамковому каркасі 16. Це сприяє підвищенню продуктивності цього способу електролізу, а також обмежує кількість операцій з очищення, які необхідно проводити для кожного рамкового каркасу 16.Thus, in accordance with the invention, the contamination of the anodes 76 and the fabrics 112 is retained in the frame frame 16. This helps to increase the productivity of this method of electrolysis, and also limits the number of cleaning operations that must be performed for each frame frame 16.

У повному способі електролізу для охолодження безперервно тече вода по теплообмінних 19А розташованих між баком 12 та внутрішніми рамковим каркасом 16.In the full electrolysis method for cooling, water continuously flows through the heat exchangers 19A located between the tank 12 and the internal frame frame 16.

Коли тканини 112 занадто забруднені або коли відсіки 190 заповнюється шламами аноліта, рамковий каркас 16 підіймається з внутрішнього об'єму 14 бака 12. Потім затискний каркас 72 частково розбирається для того, щоб дозволити витяг діафрагми 68 та її очищення, без необхідності розбирання всього рамкового каркасу 16.When the fabrics 112 are too dirty or when the compartments 190 become filled with anolyte sludge, the frame frame 16 is lifted from the interior volume 14 of the tank 12. The clamping frame 72 is then partially disassembled to allow the diaphragm 68 to be removed and cleaned without having to disassemble the entire frame frame 16.

До того ж, коли відвідний трубопровід 190 забруднений, він може бути очищений шляхом простого вилучення рамкового каркасу 16 з бака 12 та наступного зняття знімних закриваючі панелей 172, розташованих на торцевих рамках 70А, 708. Отже, рамковий каркас 16, відповідно до винаходу, має дуже вигідну конструкцію, яка обмежує забруднення шламами аноліта та яка забезпечує просте очищення рамкового каркасу 16, коли забруднення стає досить значним.In addition, when the outlet pipe 190 is dirty, it can be cleaned by simply removing the frame frame 16 from the tank 12 and then removing the removable cover panels 172 located on the end frames 70A, 708. Therefore, the frame frame 16, according to the invention, has a very advantageous design which limits contamination by anolyte sludges and which allows simple cleaning of the frame frame 16 when contamination becomes significant enough.

Металевий марганець формується на двох електродах, які просто відновлюються після демонтажу катодів 74 та витягування катодів 74 через верхні отвори 94, без необхідності розбирати весь рамковий каркас 16.The metallic manganese is formed on the two electrodes, which are simply recovered after dismantling the cathodes 74 and pulling the cathodes 74 through the upper holes 94, without having to disassemble the entire frame frame 16.

Беручи до уваги дуже спеціальний контроль природи розчинів, що контактують з катодом 74 та контактують з анодом 76, вихід реакції електролізу марганцю досягає максимуму, а присутність домішок при утворені марганцю дуже низька.Taking into account the very special control of the nature of the solutions contacting the cathode 74 and contacting the anode 76, the yield of the manganese electrolysis reaction is maximized, and the presence of impurities in the formation of manganese is very low.

Більше того, форма кишені у діафрагм 68 забезпечує дуже ефективне відокремлення розчину католіта у внутрішніх рамкових катодних відсіках 64, що перешкоджає забрудненню розчину католіта розчином аноліта.Moreover, the shape of the pocket in the diaphragms 68 provides a very effective separation of the catholyte solution in the inner frame cathode compartments 64, which prevents the contamination of the catholyte solution with the anolyte solution.

Отримане розділення між внутрішнім відсіком 90 та анодним приймальним відсіком 144 є дуже ефективним, що не потребує виснажливих зусиль в збірці рамкового каркасу 16. Дійсно, відповідно до винаходу рамковий каркас 16 залишається простим для збирання та розбирання, бо що підвищує продуктивність установки.The resulting separation between the inner compartment 90 and the anode receiving compartment 144 is very effective, which does not require tedious efforts in the assembly of the frame frame 16. Indeed, according to the invention, the frame frame 16 remains simple to assemble and disassemble, which increases the productivity of the installation.

Іншим аспектом цього винаходу є комірка 10, яка розкрита в заявці на патентAnother aspect of the present invention is cell 10, which is disclosed in the patent application

РСТ/ЕК2011/051699, за винятком конфігурації відвідного трубопроводу 38, який, показано наPCT/EK2011/051699, except for the configuration of the discharge pipeline 38, which, shown in

Фіг.1 та 2, а в поданій заявці. Відвідний трубопровід 38 проходить практично вертикально всередині бака 12 та виходить нагору у внутрішній об'єм 14.Fig. 1 and 2, and in the submitted application. The outlet pipeline 38 passes almost vertically inside the tank 12 and goes up into the internal volume 14.

Claims

FORMULA OF THE INVENTION

1. The internal frame frame of a cell for electrolysis of manganese, intended for placement in a tank with a nutrient solution, and the frame frame contains: - a set of anode frames; - a set of cathode frames placed between anode frames; - a set of diaphragms located between each cathode frame and each anode frame; - a clamping frame capable of holding the cathode frames, anode frames and diaphragms against each other, each cathode frame defining an internal compartment for receiving a cathode, this internal cathode receiving compartment in the axial direction through the first axial opening turned to the first adjacent anode frame, and through the second axial opening facing the second adjacent anode frame, characterized in that at least one diaphragm comprises a first porous partition covering the first axial opening of the cathode frame, a second porous partition covering the second axial opening of the cathode frame, and at least one connecting partition 'joins the first porous partition and the second porous partition along the cathode frame, the first porous partition, the second porous partition and the connecting partition defining an internal cavity containing or delineating an internal cathode receiving compartment, the cathode frame having a lower window for circulation of the anolyte solution, each adjacent anode frame having a lower window facing the lower window of the cathode frame for receiving and circulating the anolyte solution, the first porous partition and the second porous partition each having a lower opening facing the lower windows.

2. The internal frame frame of claim 1, wherein the first porous partition, the second porous partition, and one or each connecting partition define a pocket for receiving the cathode frame.

C. The inner frame frame of claim 1, further comprising a connecting frame that surrounds the lower opening of the first porous partition and surrounds the lower opening of the second porous partition, the connecting frame being hermetically connected to the first porous partition and the second porous partition and the connecting frame is inserted into the lower window of the cathode frame.

4. The inner frame frame according to any one of items 1 or 2, characterized in that one or each connecting partition comprises a first side part integrated with the first porous partition and a second side part integrated with the second porous partition, the first side part and the second side part are attached to each other, the connecting partition includes fastening elements between the first side part and the second side part, and the fastening elements are preferably removable.

5. The inner frame frame according to any one of items 1 or 2, characterized in that the first porous partition and the second porous partition define an upper opening for inserting the cathode into the inner cathode receiving compartment.

6. The inner frame frame according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the cathode frame has at least one lower side opening for filling the inner cathode receiving compartment with a nutrient solution containing manganese ions, a connecting partition that defines for of each lower side opening, a side window connected to the lower side opening.

7. The internal frame frame according to claim b, characterized in that the cathode frame has at least one upper side opening for the release of cathode gases, a connecting partition that is in each upper side window opening located around the upper side opening.

8. The inner frame frame according to any one of items 1 or 2, characterized in that the cathode frame includes a first upper cross member that limits the first axial hole from above and a second upper cross member that limits the second axial hole from above, the first porous partition and second porous baffles, each having an upper attachment member capable of engaging the first upper cross member and the second upper cross member, respectively.

9. The inner frame frame according to any one of items 1 or 2, characterized in that it 60 comprises a cathode frame and two adjacent anode frames, each adjacent anode frame having a first porous partition and a second porous diaphragm partition mounted on a corresponding axial side, each anode frame includes a sealing element located between the axial side and, respectively, the first porous partition and the second porous partition.

10. An internal frame frame according to any one of items 1 or 2, characterized in that the anode frame has an internal anode receiving compartment, the frame frame containing for each anode frame an anode that is introduced into the internal anode receiving compartment, the anode contains at least one first spacer designed to press against the first porous partition of the adjacent diaphragm and at least a second spacer designed to press against the opposite second porous partition of the opposite adjacent diaphragm.

11. The internal frame frame according to any one of claims 1 or 2, characterized in that it contains, for each cathode frame, a removable cathode that is inserted into the internal cavity between the first porous partition, the second porous partition and the connecting partition.

12. A cell for electrolysis of manganese, containing: a tank that determines the internal volume for obtaining a nutrient solution; the frame frame according to any of clauses 1 or 2, located in the inner volume.

13. The cell according to claim 12, characterized in that each cathode frame has at least one side opening for supplying a nutrient solution containing manganese ions to the inner compartment and at least one upper side opening for the discharge of cathode gases, and the upper side discharge opening is located above said or each side hole for feeding the nutrient solution, the cell contains a cover frame that hermetically closes the internal volume of the tank around the frame frame above the upper discharge holes, in addition, the cell contains at least one pipe for exhaust gases from the tank, which are collected from each upper gas outlet.

14. The cell according to claim 13, which is characterized by the fact that the outlet pipeline runs almost vertically inside the tank and exits upwards through the internal volume.

15. A method of electrolysis of manganese, including: providing a cell according to claim 12; From the supply to the internal cathode receiving compartment of each cathode frame of a nutrient solution containing manganese ions, for the formation of a catholyte solution around the cathode; the formation of metallic manganese on each cathode placed in each cathode frame; passage of the catholyte solution through the first porous partition and through the second porous partition of the diaphragm into the anode receiving compartment. 1 ry zo 16 Zh Zoya OYAA 78174 20 / From what are you calling and are you en non nayav nn en TN dyny NV na ! ro pis an r To Didy CHEN roni A "nn g 20A-NYA shi and 208 she s "ev ! Fig. 1 is the same