Электролизер для извлечения висмута из свинцового сплава в электролите гидроксида натрия Российский патент 2020 года по МПК C25C7/00 

Изобретение относится к рафинированию тяжелых цветных металлов электролизом в расплаве солей.

Известен аналог электролизера [1], содержащий анодную ванну предназначенную для расплавления гидроксида натрия. Внутри нее концентрично установлена катодная ванна. Катодный металл и электролит гидроксида натрия в электролизере перемешивается мешалкой.

Недостаток аналога в том, что мешалка не способствует отделению примесей. Мешалка создает только равномерность концентраций образовавшихся соединений и примесей во всем объеме катодного металла и электролита.

В качестве прототипа принят [2. RU 2254389 С1, С22В1 13/06, 20.06.2005] электролизер и электролит для извлечения висмута из свинцовых сплавов в электролите гидроксида натрия.

Способ рафинирования свинца от висмута осуществляется с использованием в качестве электролита расплавленный едкий натр. Электролизер содержит котел с исходным свинцово-висмутовый сплавом с погруженной мешалкой и залит электролитом из расплава едкого натра, в который погружен анод - стальной диск. Из катодного свинца висмут накапливается в электролите в виде суспензии соединений Na₃Bi. При выщелачивании электролита в воде соединение разлагается и получают губку висмута. На катоде остается чистый свинец.

Недостаток прототипа в необходимости дополнительной операции - выщелачивания электролита в воде для выделения губки висмута и при этом имеет место потеря щелочи. Кроме того при переработке сурьмянистого сплава будет получаться сплав висмута с сурьмой.

Техническим результатом является повышение степени выделения металлического висмута на аноде с обеспечением раздельного максимального окисления сурьмы в шламы. В электролизере в катодную ванну 2 погружена сдвоенная мешалка. Пропеллер нижней мешалки 4, погруженный на дно, снабжен наклонными лопастями, которые обеспечивают при вращении смещение нижних слоев металла к поверхности разделения металла с электролитом. В отличие от мешалки по прототипу, которая обеспечивает равномерную концентрацию примесей по всему объему, предлагаемая нижняя мешалка с наклонными лопастями обеспечивает подъем нижнего слоя с повышенной концентрацией к поверхностному слою металла катодной ванны. Так как катодная ванна установлена на поддоне то стекающий по анодной стенке висмут накапливается в зазоре между стенкой анода и стенкой поддона. Шлам тиосолей сурьмы оседает на поддон и накапливается. Такое разделение способствует слиянию капель висмута в отдельную фазу для разгрузки. Мешалка на уровне верхнего уровня катодной ванны 2 состоит из диска 5 и основания полого конуса 6, стенки которого перфорированы. Поскольку соединение Na₃Bi нерастворимо в свинце, как более легкое, чем металл, соединение накапливается в виде пены вместе с не окислившемся Na₃Sb на границе между катодным металлом и электролитом. В дополнение к медленной естественной диффузии соединений к аноду верхняя мешалка струйного типа более интенсивно отбрасывает их к аноду. Металл, имеющий больший удельный вес, чем электролит, не вовлекается через перфорацию в полость конуса.

Электролит содержит 5-10% сульфита натрия, который окисляет Sb до прочных соединений окситиостибнатов натрия Na₃SbO₃ и Na₃SbS₃ и переводит сурьму в шлам. При прохождении постоянного тока через раствор гидроксида натрия на катоде выделяется натрий, который связывает растворенные в свинце такие примеси, как олово, висмут, сурьма в соединения NaSn, Na₃Bi и Na₃Sb. Соединение NaSn, хорошо растворимое в щелочи, накапливается в электролите и по мере накопления частично осаждается со шламом.

Таким образом, признаки, характеризующие выполнение мешалки сдвоенной из верхней и нижней мешалок, при этом нижняя мешалка выполнена в виде пропеллера с наклонными лопастями и размещена с обеспечением погружения на дно, а также размещение верхней мешалки на уровне верхнего уровня катодной ванны, являются необходимыми существенными признаками, которые приводят к повышению степени выделения металлического висмута на аноде, и раздельному максимальному окислению сурьмы в шламы.

Литература

1. Омельчук А.А., Зарубицкий О.Г., Опанасюк В.П., Захарченко Н.Ф., Дьяков В.Е. Поведение многокомпонентных свинцово-оловянных сплавов при катодной поляризации в расплаве гидроксида натрия \\ Укр хим.ж, 2002, т 68, №7-8, с37-43.

2. Пат РФ №2254389 - Способ электрохимического рафинирования свинца от висмута - Чекушин B.C., Бакшеев СП., Олейникова Н.В.; Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Красноярская государственная академия цветных металлов и золота" //C22B 13/06; Заявка: 2003132576 от 06.11.2003; Оп 20.06.2005 Би №17.

Изобретение относится к электролизеру и электролиту для извлечения висмута из свинцовых сплавов в электролите гидроксида натрия. Электролизер содержит анодную обогреваемую ванну и помещенную в ней катодную ванну с мешалкой, выполненной сдвоенной из верхней и нижней мешалок, при этом верхняя мешалка размещена на уровне верхнего уровня катодной ванны и состоит из диска и конуса, установленных с зазором между диском и основанием конуса, при этом стенки конуса перфорированы для втягивания пены электролита через перфорацию конуса и выброса ее к стенке анода через зазор между диском и основанием конуса, нижняя мешалка выполнена в виде пропеллера с наклонными лопастями и размещена с обеспечением погружения на дно, а катодная ванна установлена на поддон для сбора шламов. Электролит для извлечения висмута из сплавов в электролите на основе гидроксида натрия в электролизера содержит 5-10% сульфита натрия. Обеспечивается повышение выделения металлического висмута на аноде с извлечением 90% и возможность максимального раздельного окисления сурьмы в шламы с извлечением 80%. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Электролизер для извлечения висмута из свинцовых сплавов в электролите на основе гидроксида натрия, содержащий анодную обогреваемую ванну и помещенную в нее катодную ванну с мешалкой, отличающийся тем, что мешалка выполнена сдвоенной из верхней и нижней мешалок, при этом верхняя мешалка размещена на уровне верхнего уровня катодной ванны и состоит из диска и конуса, установленных с зазором между диском и основанием конуса, при этом стенки конуса перфорированы для втягивания пены электролита через перфорацию и выброса ее к стенке анода через зазор между диском и основанием конуса, нижняя мешалка выполнена в виде пропеллера с наклонными лопастями и размещена с обеспечением погружения на дно, а катодная ванна установлена на поддон для сбора шламов.

2. Электролит для извлечения висмута из свинцовых сплавов в электролите на основе гидроксида натрия в электролизере по п. 1, характеризующийся тем, что он содержит 5-10% сульфита натрия.