КАТОДНАЯ ЯЧЕЙКА ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА ДЛЯ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО РАФИНИРОВАНИЯ НИКЕЛЯ

КАТОДНАЯ ЯЧЕЙКА ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА ДЛЯ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО РАФИНИРОВАНИЯ НИКЕЛЯ 


RU (11) 2152460 (13) C1

(51) 7 C25C7/00, C25C1/08 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 99127201/02 
(22) Дата подачи заявки: 1999.12.29 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1999.12.29 
(45) Опубликовано: 2000.07.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Животинский П.Б. Пористые перегородки и мембраны в электрохимической аппаратуре. - Химия, 1978, с.41. Смирнов В.И., Цейдлер А.А. и др. Металлургия меди, никеля, кобальта. - Металлургия, 1966, с.204. Грань Т.В., Крылов А.С. Электролитическое рафинирование никеля. - Металлургия, 1970, с.23. US, 4078979, 14.03.1978. 
(71) Заявитель(и): Открытое акционерное общество "Кольская горно- металлургическая компания" 
(72) Автор(ы): Хагажеев Д.Т.; Мироевский Г.П.; Онищин Б.П.; Попов И.О.; Сиротина Н.Г.; Алексеев К.Ю.; Южаков В.П. 
(73) Патентообладатель(и): Открытое акционерное общество "Кольская горно- металлургическая компания" 
Адрес для переписки: 184500, Мурманская обл., г. Мончегорск-7, ОАО "Кольская ГМК", БРИЗ, Мироевскому Г.П. 

(54) КАТОДНАЯ ЯЧЕЙКА ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА ДЛЯ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО РАФИНИРОВАНИЯ НИКЕЛЯ 

Изобретение относится к металлургии тяжелых цветных металлов, в частности к области электролитического рафинирования никеля. Катодная ячейка электролизера для электролитического рафинирования никеля включает диэлектрический каркас, никелевую основу внутри его, диафрагменную перегородку, выполненную из ткани, содержащей 33-36% хлопка и 64-67% полиэфира, и имеющую электросопротивление не более 13,5 Ом см2, водопроницаемость 15-35 л/чм2, поверхностную плотность 780-830 г/м2. При этом поддерживается скорость циркуляции католита 23 - 28 л/ч и плотность тока 180 - 270 А/м2. Изобретение позволяет снизить энерго- и материальные затраты, увеличить продолжительность кампании диафрагменной ячейки и повысить качество металла. 1 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области металлургии тяжелых цветных металлов, в частности к области электролитического рафинирования никеля.

Известна катодная ячейка электролизера для электрохимического рафинирования никеля (Смирнов В.И., Цейдлер А.А. и др., Металлургия меди, никеля, кобальта, Металлургия, 1996, с. 204), состоящая из деревянного каркаса, никелевой основы, расположенной внутри каркаса, диафрагменной перегородки из 100% льняного брезента, имеющая режимные параметры: циркуляция католита 23-28 л/час; катодная плотность тока 180-220 А/м2; электросопротивление 10-15 Омсм2; водопроницаемость 8-10 л/час м2; продолжительность кампании 20-25 суток.

Известна катодная ячейка электролизера для электролитического рафинирования никеля (Грань Т.В., Крылов А.С. Электролитическое рафинирование никеля, Металлургия, 1970, с.23), состоящая из деревянного каркаса, никелевой основы, диафрагменной перегородки из льнолавсанового брезента, содержащего 67% льна и 33% полиэфира, и имеющая режимные параметры: скорость циркуляции католита 23-28 л/час; катодная плотность тока 180-220 А/м2; электросопротивление 10-15 Омсм2; водопроницаемость 10-15 л/часм2; продолжительность кампании 25-30 суток.

Недостатками известных катодных ячеек являются: незначительная продолжительность кампании; высокие эксплуатационные затраты; низкая сортность получаемого металла; непродолжительный срок службы диафрагменной перегородки из-за низкой химической стойкости брезентов в кислых средах.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой нами катодной ячейке является (Животинский П.Б. Пористые перегородки и мембраны в электрохимической аппаратуре. Химия, 1978, с.41) катодная ячейка электролизера для электролитического рафинирования никеля, включающая полипропиленовый каркас, никелевую основу, диафрагменную перегородку из 100% полиэфира и имеющая следующие режимные параметры: скорость циркуляции католита 23-28 л/час; катодная плотность тока 200-270 А/м2; электросопротивление 13-17 Омсм2; водопроницаемость 40-80 л/часм2; продолжительность кампании 70-100 суток.

Недостатками данной катодной ячейки являются высокие эксплуатационные затраты из-за высокой стоимости диафрагменной перегородки, повышенный расход электрической энергии, повышенная чувствительность режимных параметров ячейки к составу католита и анолита.

В никелевом производстве при электролитическом получении катодного никеля катодная ячейка электролизера обеспечивает электроосаждение никеля на никелевой (катодной) основе и получение чистого металла в результате предотвращения электрохимического и диффузионного переноса примесей из анолита к катоду. При использовании в качестве диафрагменной перегородки льняного и льнолавсанового брезентов, имеющих низкую химическую стойкость в кислотной среде, происходит разрушение тканевой перегородки, увеличивается ее проницаемость (до 100 л/часм2), в результате чего создаются условия для подсоса анолита в катодную ячейку и осаждения примесей на никелевой основе, что приводит к браку металла.

Использование диафрагменной перегородки из синтетической полиэфирной ткани, имеющей высокую химическую стойкость в кислых средах и высокое электрическое сопротивление, приводит к повышенным затратам электроэнергии и, как следствие этого, к прогарам и преждевременному выходу из строя диафрагменной перегородки

Поставленной перед нами технической задачей является снижение энерго- и материальных затрат, увеличение продолжительности кампании диафрагменной ячейки и повышение качества металла.

Сущность заявленного решения состоит в том, что в катодной ячейке электролизера при плотности тока на катоде 180-270 А/м2 и скорости циркуляции католита 23-28 л/час диафрагменная перегородка выполнена из ткани, содержащей 33-36% хлопка и 64-67% полиэфира, и имеет электрическое сопротивление не более 13,5 Омсм2, водопроницаемость 15-35 л/часм2, поверхностную плотность 780-830 г/м2.

Экспериментально установлено, что при содержании в ткани хлопка менее 33% и полиэфира более 67% увеличивается водопроницаемость перегородки и она перестает выполнять свое назначение. При содержании хлопка более 36% и полиэфира менее 64% происходит химическое разрушение ткани и увеличивается ее расход. Диафрагменная перегородка, имеющая водопроницаемость более 35 л/часм2, не препятствует попаданию примесей из анолита в катодную ячейку, из-за подсоса анолита увеличиваются выход брака металла и расход ткани из-за прогаров. При водопроницаемости менее 15 л/часм2 диафрагменная перегородка обладает высоким электросопротивлением, что приводит к увеличению расхода электроэнергии при электролизе никеля.

Пример.

Катодную ячейку электролизера, состоящую из полипропиленового каркаса, диафрагменной перегородки, содержащей 33-36% хлопка и 64-67% полиэфира, никелевой (катодной) основы, испытали в промышленном масштабе.

Изготовили опытные ячейки и установили их в промышленные ванны. При электрорафинировании никеля использовали католит следующего состава: никель 70-80 г/л; хлор 35-40 г/л; SO4-2 120-140 г/л; H2SO4 0,7-0,9 г/л, pH 1,5-2,0, температура 70-80oC. Католит подавали сверху в катодную ячейку со скоростью 23-28 л/час и при этом поддерживали в ней уровень на 30-60 мм выше уровня анолита в ванне.

Состав анолита: никель 70-80 г/л, кобальт 0,4-0,5 г/л, железо 0,7- 0,9 г/л, медь 0,8-1,0 г/л, pH 0,76-1,24, температура 70-80oC. Плотность тока на катоде установили 180-270 А/м2.

В процессе электрорафинирования никеля осуществляли контроль режимных параметров работы катодных ячеек: плотности тока, скорости циркуляции католита, электросопротивления перегородки, водопроницаемости, напряжения на ванне, веса нарощенного никеля, продолжительности кампании перегородки.

На основе экспериментальных данных рассчитаны показатели эксплуатации катодной ячейки: удельный расход электроэнергии и удельный расход ткани (на 1 тонну нарощенного никеля). Качество катодного металла определялось по внешнему виду и химическому составу.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Результаты испытаний (опыт N 1) показывают, что при использовании в катодной ячейке диафрагменной перегородки из ткани, содержащей 30% хлопка и 70% полиэфира, при циркуляции электролита в ячейке 25,4 л/час и плотности тока 255 А/м2, водопроницаемость перегородки возросла до 42 л/часм2, что привело в восьми опытах, как видно из таблицы, к снижению уровня электролита в ячейке до уровня анолита. В результате подсоса анолита в катодную ячейку получен бракованный металл.

При использовании катодной ячейки с перегородкой из ткани, содержащей 40% хлопка и 60% полиэфира (опыт N 4), за счет химического растворения хлопка происходит увеличение водопроницаемости перегородки, подсоса анолита и, как следствие, получение бракованного электролитного никеля. При этом увеличивается удельный расход ткани до 5,8 м2/т и расход электроэнергии до 2427 кВтчас/т.

Опыты N 2 и N 3 показывают, что катодная ячейка с диафрагменной перегородкой из ткани, содержащей 33-36% хлопка и 64-67% полиэфира, при плотности ткани 780-830 г/м2, водопроницаемостью от 18 до 30 л/часм2 и электросопротивлением 12,5-13,5 Омсм2 позволяет получить наиболее высокие показатели: расход ткани - 1,8-2,1 м2 на 1 т никеля; расход электроэнергии 2347-2371 кВтчас/т.

Как видно из проведенных опытов и результатов таблицы, именно совокупность признаков, предложенная нами, обеспечивает получение желаемого технического результата. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Катодная ячейка электролизера для электролитического рафинирования никеля, включающая диэлектрический каркас, никелевую основу внутри его, диафрагменную перегородку и обеспечивающая скорость циркуляции католита 23 - 28 л/ч, плотность тока 180 - 270 А/м2, отличающаяся тем, что диафрагменная перегородка выполнена из ткани, содержащей 33 - 36% хлопка и 64 - 67% полиэфира, и имеет электросопротивление не более 13,5 Ом см2, водопроницаемость 15 - 35 л/ч м2, поверхностную плотность 780 - 830 г/м2.


ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян

Независимый научно технический портал
Устройства и способы извлечения цветных, редкоземельных и благородных металлов






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска: "и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+извлечение -золота".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "золото" будут найдены слова "золотой", "золотое" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("золото!").




Рейтинг@Mail.ru