катод для получения электролитического хрома

Формула изобретения

Катод для получения электролитического хрома, содержащий катодную матрицу и токоподводящую штангу из дюралюминия, отличающийся тем, что контактная часть токоподводящей штанги длиной 100 120 мм выполнена с отверстиями диаметром 2 5 мм и шагом между ними 5 15 мм и имеет медное покрытие.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электрометаллургии хрома и может быть использовано в электролизерах для получения электролитического хрома электролизом из растворов хромовой кислоты.

Известны конструкции катодов из нержавеющей стали, которые применяются в промышленности для получения электролитического хрома (1). Применение таких катодов в производстве обуславливает небольшой выход по току (29-32%), повышенный удельный расход электроэнергии и высокую адгезию осадков хрома к поверхности катодной матрицы, что затрудняет нормальный съем хрома с катодов.

Известен катод (2) для электролитического осаждения металлов, включающий токопроводящую штангу и металлический лист с выступами, выполненными из электропроводного материала. Недостатком этого катода, если его использовать при производстве хрома, является то, что осаждаемый металл из-за значительного сцепления с матрицей трудно обивается, а электропроводные выступы из-за малых межэлектродных расстояний приведут к концентрации плотности тока и интенсивному осаждению на них хрома в виде дендритов, что приведет, в конечном счете, к короткому замыканию.

Известен катод (3) для электролитического получения хрома, выполненный из углеродистой стали с азотированной поверхностью. К недостатком данной конструкции можно отнести высокий удельный расход электроэнергии при производстве хрома.

Отмеченные недостатки в значительной мере устраняются при применении катодного узла, взятого в качестве прототипа (4). В данной конструкции катод выполнен из дюралюминия, что позволяет повысить выход хрома по потоку на 2-3% снизить напряжение на электролизерах, улучшить условия труда обслуживающего персонала. К недостаткам данного катода следует отнести неудовлетворительный контакт между дюралюминиевой катодной штангой и токопроводящим зажимом. В месте контакта зажима со штангой, вследствие высокой пассивации дюралюминия в агрессивной окислительной среде, на отдельных локальных участках штанги происходит местный перегрев и продавливание основы. При этом поверхность штанги становится шероховатой, электрический контакт нарушается, повышается напряжение на ванне, возрастает удельный расход электроэнергии.

Техническим результатом является снижение расхода электроэнергии и улучшение стабильности работы электролизера за счет надежности электроконтакта между катодной штангой и токоподводящим зажимом. Это достигается тем, что контактная часть токопроводящей штанги длиной 100-120 мм выполняется с отверстиями диаметром 2-5 мм и шагом между ними 5-15 мм. Затем на этот участок наносится защитное медное гальваническое покрытие.

На фиг.1 схематично изображен дюралюминиевый катод токоподводящей катодной штангой; на фиг.2 разрез А-А. Катод состоит из катодной матрицы 1, токопроводящей штанги 2 с отверстиями медным покрытием контактной части 4.

Защитное медное покрытие на контактную часть штанги наносится следующим образом: поверхность контактной части дюралюминиевой штанги первоначально обезжиривается в содово-щелочном растворителе и подвергается осветлению в 50% -ном растворе азотной кислоты. Затем проводится электрохимическое меднение в пирофосфатном, а затем в сульфатном медном электролитах.

Учитывая, что токоподводящий зажим, примыкающий к штанге, выполнен в виде круглой пластины диаметром 60-80 мм, длина контактной покрываемой медью части катодной штанги принята равной 100-120 мм. При длине контактной части штанги менее 100 мм рабочая поверхность зажима используется не в полную меру, что приводит к нагреву контактного участка и увеличению расхода электроэнергии. Длина контактной части более 120 мм не нужна для технологических целей, а в то же время обуславливает увеличение затрат на выполнение работ по нанесению медного покрытия и изготовлению отверстий. Диаметр отверстий на контактной части штанги подбирался эмпирическим путем. При диаметре отверстий менее 2 мм и шаге более 15 мм защитное медное покрытие на контактной части штанги вспучивалось, происходило его частичное отслоение от поверхности дюралюминия во время эксплуатации. При диаметре отверстий 2-5 мм и шаге между ними 5-15 мм электрохимическое медное покрытие равномерно распределялось по всей поверхности контактной части штанги, прочно срасталось через отверстия с двух сторон, что обеспечивало надежное сцепление его с дюралюминием при длительной эксплуатации. При диаметре отверстий более 5 мм и шаге менее 5 мм качество медного покрытия ухудшалось поперечное сечение катодной штанги, что приводило к увеличению удельной плотности тока электрода, его перегреву, увеличению расхода электроэнергии.

Дюралюминиевые катоды с омедненными в местах электроконтакта проходили испытания на промышленных ваннах в производственных условиях.

В результате испытаний было установлено, что электролизер, оснащенный катодами с омедненными в местах электроконтакта штангами, работает более устойчиво. Контактный узел штанга токоподводящий зажим работал стабильно, локальных подплавлений металла в местах электроконтакта не наблюдалось, обеспечивалось надежное соединение в течении всего срока службы катода до полного технического износа.

В результате промышленных испытаний было установлено, что использование омедненных в местах электроконтакта дюралюминиевых штанг повышает ресурс непрерывной работы катода на 20-25% приводит к снижению напряжения на ванне на 0,3-0,5 В, соответственно снижая удельный расход электроэнергии на 5-8% За счет стабильности и продолжительности работы катодного узла улучшаются условия труда катодчиков, обслуживающих контактное хозяйство электролизеров: снижается время зачистки катодных штанг, ликвидируется число вышедших из строя и подплавленных дюралюминиевых штанг.

Таким образом, катод с омедненной контактной частью штанги по сравнению с известным позволяет повысить стабильность работы электролизера, снизить удельный расход электроэнергии, улучшить условия труда при обслуживании электролизеров.

Ожидаемый экономический эффект от использования предложенного технического решения в производстве электролитического хрома в целом составит около 60 млн.руб.