Электролизер Советский патент 1993 года по МПК C25C7/00 

Изобретение относится к устройствам для электрохимического извлечения металлов (например, золота, серебра, меди, палладия, свинца и др.) из растворов, в том числе из промывных и сточных вод.

Целью изобретения является интенсификация процесса электролиза, повышение качества осаждаемого покрытия при одновременном упрощении конструкции электролизера.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, состоящем из корпуса, крышки, вертикально расположенных электродов, устройства для ввода и вывода электролита, электроды выполнены разной длины и установлены таким образом, что их верхние кромки расположены в одной плоскости, а нижние - уступом по отношению друг к другу и к направлению поступающего раствора электролита. Угол между направлением поступающего раствора и касательсл

с

ной, проведенной через нижние кромки электродов, составляет 25-35°.

Выполнение электродов разной длины и их установка вышеуказанным способом обеспечивают равномерное распределение входящего потока электролита во всех межэлектродных пространствах, что позволяет получить качественное покрытие на всех катодах, т.е. можно сделать вывод о существенности отличительных признаков.

Качество оценивается по компактности, плотности и цвету осадка. При уменьшении угла наклона ( 25°) нарушается равномерное распределение электролита между электродами, причем менее интенсивный обмер раствора наблюдается у электродов, максимально удаленных от входного штуцера, что приводит к осаждению на них темных рыхлых осадков, удаление которых в виде компактной фольги невозможно.

ю

00

Јь

о VI

ы

Увеличение угла между направлением поступающего раствора и касательной, проведенной через нижние кромки электродов свыше 35° также нарушает равномерное распределение поступающего раствора, причем менее интенсивный обмен характерен для электродов, непосредственно расположенных у входного штуцеоа, что ведет к осаждению на них темных рыхлых покрытий, последующее удаление которых в виде компактной фольги невозможно.

Действительно электролизер (прототип) предназначен для извлечения тяжелых металлов (Cu,Zn,Cd,Au,Ag). В заявленном же электролизере не акцентируется внимание на виде осаждаемого металла, не исключая при этом возможность извлечения как тяжелых, так и цветных и драгметаллов. Следует отметить, что в электролизере-прототипе использованы катоды из вспененного полиуретана с нанесенным химическим подслоем меди или никеля для последующего наращивания извлекаемого металла. Это свидетельствует о том, что используемые катоды являются одноразового использования, ибо удалить с них осажденное покрытие можно только химическим растворением. А это неизбежно ведет к удалению и химических подслоев, а значит необходима повторная химическая металлизация полиуретана в случае повторного использования катода. В противном случае покрытые катоды подлежат утилизации.

С другой стороны, факт наличия химического подслоя из никеля(меди) однозначно показывает, что получить покрытие в виде однородной- металлической фольги невозможно.

В таблице приведена сравнительная характеристика работы заявленного электролизера и прототипа,

Исходные данные: промывные воды меди с концентрацией С 160 мг/л.

Как видно из таблицы, заявленный электролизер позволяет работать при повышен- ных плотностях 0,5-0,6 и получать качественное покрытие в виде компактной фольги на всех катодах, т.е. интенсифицировать процесс (средний привес катода в заявленном электролизере в 1.5 раза выше, чем в прототипе) при одновременном упрощении конструкции электролизера.

На чертеже изображен схематически предлагаемый электролизер, насос и бак- накопитель, где:

1- корпус,

2- крышка,

3- электроды,

4- входной штуцер (входное устройство).

5- выходной штуцер (выходное устройство)

6- центробежный насос.

7- бак-накопитель

8 утл наклона электродов

Электроды выполнены в виде пластин , разной длины из нержавеющей стали Их верхние кромки расположены в одной плоскости и контактируют с пластинами токоподводов, вмонтированными в крышку, а нижние - уступом Угол между направлением поступающего раствора и касательной, проведенной через нижние кромки электро- дов, Составляет 25 35°

5Электролизер работает следующим образом. Раствор из бака-накопителя 7 под давлением, создаваемым центробежным насосом б.через входной штуцер4 подается в электролизер. Благодаря тому, что нижние

0 кромки электродов расположены уступом по отношению к входящему потоку, электролит равномерно распределяется в межэлектродных каналах, что создает благоприятные условия для осаждения качест5 венного покрытия на всех катодах и для интенсификации процесса за счет увеличения плотности тока Обедненный раствор через выходной штуцер 5 возвращается в бак-накопитель, где смешивается с исход0 ным электролитом и затем вновь подается на электролиз Длительность процесса определяется требуемой степенью извлечения металла из обрабатываемого раствора. По мере необходимости процесс прерыва5 Ют и снимают осадок с ка годов в виде компактной фольги.

Далее приводятся конкретные примеры использования электролизера предлагаемой конструкции.

0П р и м е р 1 Извлечение золота из

промывной воды с концентрацией по металлу 0,3 г/л и объемом 8 л, скорость подачи 20 л/мин, количество катодов 4, анодов 5 шт. Общая площадь катодов 2 дм2, объемы элек5 тролизной ванмы 2 литра, плотность тока в начале процесса электролиза 0,5 А/см2, в конце процесса 0,05 А/см2. Угол между направлением поступающего раствора и касательной, проведенной через нижние кромки

0 электродов, равен 25°. Время электролиза до остаточной концентрации золота в растворе 0,5 мг/л 5 ч Покрытия золотом на всех катодных пластинах плотные, однородные, легко отделяются в виде фольги. Цвет по5 крытия от желтого до темно-желтого (на последнем от входного штуцера катоде).

Пример 2. Исходный раствор тот же, количество электродов и их площадь, обьем электролита и электролизной ванны, скорость подачи те же. Плотность тока в начале

процесса электролиза 0.5 А/см , в конце процесса 0,05 А/см . Угол между направлением поступающего раствора и касательной, проведенной через нижние кромки электродов, равен 30°. Время электролиза до остаточной концентрации золота в растворе 0.5 мг/л 5 часов Золотое покрытие на всех катодах плотное, однородное, легко отделяется в виде фольги. Цвет покрытия - желтый на всех катодах.

Пример 3. Исходный раствор, его объем, количество электродов и их площадь, обьем электролизной ванны, скорость подачи те же. Плотность тока в начале процесса электролиза 0,5 А/см , в конце процесса О 05 А/см . Угол между направлением поступающего раствора и касательной, проведенной через нижние кромки электродов, равен 35°. Время электролиза до остаточной концентрации золота в растворе 0,5 мг/л 5 ч. Золотое покрытие на всех катодных пластинах плотное, однородное, легко отделяется в виде фольги. Цвет покрытия от желтого до темно-желтого (на ближнем ко входному штуцеру катоде).

Предлагаемая конструкция электролизера обеспечивает непрерывное перемешивание и интенсивное равномерное обновление электролита во всех межэлектродных пространствах, что позволяет, во-первых, получить равномерное компактное, плотное, легко снимаемое, т.е. качественное покрытие на всех катодах и, во-вторых, вести процесс при повышенной плотности тока, т.е. интенсифицировать его. Кроме того, конструкция проста и надежна в эксплуатации.

Формула изобретения Электролизер для извлечения металлов из растворов, содержащий корпус, крышки, вертикально расположенные электроды, устройства для ввода и вывода электролита, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса и повышения качества осаждаемого покрытия при одновременном упрощении конструкции, электроды выполнены разной длины, верхние кромки которых расположены в одной плоскости, а нижние - в плоскости, образующей угол между основанием электролизера и касательной, проведенной через нижние кромки электродов, составляющий 25-35°, при этом Эь.жтроды наименьшей длины расположены со стороны входного патрубка.

чэ

хЗ

Использование: в устройствах для электрохимического извлечения металлов из растворов, в том числе из промывных и сточных вод. Сущность: электролизер состоит из корпуса, крышки и устройств для ввода и вывода электролита. Электроды расположены вертикально и выполнены разной длины, верхние кромки которых расположены водной плоскости, а нижние - в плоскости, образующей угол между основанием электролизера и касательной, проведенной через нижние кромки электродов, составляющий 25-35°, при этом электроды наименьшей длины расположены со стороны входного патрубка. Устройство позволяет повысить качество осаждаемого покрытия. 1 ил., 1 табл.

3

к

ъ

V7l

л