электролизер для разделения свинца и висмута

Формула изобретения

Электролизер для разделения свинца и висмута, включающий футерованную обогреваемую катодную ванну с помещенной в нее анодной емкостью из диэлектрика с изолированным графитовым токопроводом, отличающийся тем, что анодная емкость установлена на подставку высотой, равной 0,8 1,2 высоты анодной емкости, а катодная ванна имеет карман с сифонной перегородкой и сливным отверстием на высоте 0,6 1,0 высоты подставки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области рафинирования тяжелых цветных металлов электрическим способом в расплаве солей.

Известен электролизер для рафинирования висмута, включающий катодную ванну и погруженный в нее анодный тигель с токоподводом. Прототипом является электролизер жидких сплавов, содержащий ванну катодного металла, керамическую подставку для анодной емкости, графитовый анодный токопровод с изолятором и сливным устройством. [1]

Сущность предлагаемой конструкции состоит в том, что анодная емкость установлена на подставку высотой, равной 0,8-1,2 высоты анодной емкости, а катодная ванна снабжена карманом с сифонной перегородкой и сливным отверстием на высоте 0,6-1,0 высоты подставки.

Конструкция электролизера поясняется на продольном разрезе фиг. 1. В футерованной катодной ванне 1, снабженной нагревателем 2, помещается кварцевая анодная емкость 3, на подставке 4. В анодную емкость 3 установлен графитовый токопровод 5, изолированный кварцевой трубой 6. Катодная ванна 1 снабжена сифонным карманом 7 с сифонной перегородкой 8, сливным отверстием 9 с пробкой 10.

Анодная емкость 3 установлена на подставку 4 высотой h₁, равной 0,8-1,2 высоты h₂ анодной емкости 3, т.е. h₁/h₂=0,8-1,2. Катодная ванна 1 снабжена сифонным карманом 7 с сифонной перегородкой 8, не доходящей до дна на 30 мм, и сливным отверстием 9 на высоте h₃, равной 0,6-1,0 высоты h₁ подставки 4, т.е. h₃/h₁=0,6-1,0.

При высоте h₃ сливного отверстия 9, меньшем 0,6 h₁ высоты подставки 4, появятся проскоки электролита в сифонный карман 7, что потребует затрат на ручную его зачистку.

При высоте h₃ сливного отверстия 9, большем 1,0 h₁, увеличится объем несливаемого через сифонную перегородку 8 металла, накопление примесей и шламов, затрат на зачистку ванны при смене партий металла.

При высоте h₁ подставки 4, меньшей чем 0,8 h₂ высоты анодной емкости 3, может происходить замыкание анодного и катодного металла при небольшом направлении катодной ванны, что потребует более частой смены катодного металла, а это повысит эксплуатационные затраты.

При высоте h₁ подставки 4, большей чем 1,2h₂ высоты анодной емкости 3, увеличится объем накопления металла и увеличатся затраты приготовления и смены электролита для обеспечения работы электролизера с минимальным и максимальным уровнем катодного металла.

Электролизер работает следующим образом. В анодную емкость 3 загружается 300 кг сплава с вакуумного рафинирования, содержащего 3-10% висмута, 3-6 олова, остальное свинец. В ванну 1 загружается 600 кг электролита состава: 50-60% хлорида цинка, 5-8% калия хлористого, 1-10% натрия хлористого, 20-30% свинца хлористого. С помощью нагревателя 2 электролит расплавляется и выдерживается при температуре 360-450^oC. К токопроводам 5 подается постоянный ток 4-6 В, 4000 А. Катодная плотность тока 0,8-1 А/см². За счет прохождения тока катионы олова и свинца с анодной ванны 3 переходят в солевой расплав и разряжаются на стенке катодной ванны 1. Металл стекает по стенке и скапливается на дне ванны 1. По мере уменьшения объема металла 1 анодная ванна раз в сутки догружалась 150-180 кг исходного металла. Операции загрузки металла в анодную ванну повторялись до получения сплава с содержанием 65-79% висмута. Один раз в пять суток из катодной ванны через сифонный карман 7 через сливное отверстие 9 (после открытия пробки 10) металл сливался в изложницы. Продукт весом 970 кг имел следующий состав: олово 5,46% свинец 94,5% висмут 0,04% В течение 5 сут всего загружено 1040 кг исходного металла. По получении металла в анодной ванне с содержанием более 65% висмута, догрузку исходного металла прекращали и еще продолжали электролиз 5 ч. Получено 83 кг анодного сплава с содержанием 65% висмута, 0,12% олова, 0,15% свинца. Полученный катодный металл оставляли в качестве оборотного, так как в катодный металл начинает переходить висмут до содержания 0,1-0,5%

Электролизер по прототипу необходимо ежемесячно по часу разгружать и загружать исходный металл.

Предложенный электролиз снижает на 30% эксплуатационные затраты к обслуживанию его в течение часа в сутки.