|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[RU] Настоящее изобретение относится к анодному отсеку ячеек для электрохимического извлечения металлов, ограниченному каркасом в форме рамки, содержащему оболочку, включающую проницаемый сепаратор, прикрепленный к указанному каркасу в форме рамки посредством кромки в форме рамки, по меньшей мере один анод, который получен, начиная с подложки из вентильного металла, с нанесенным покрытием по меньшей мере из одного устойчивого к коррозии каталитического слоя, причем указанный анод вводится внутрь указанной оболочки, а туманоуловитель размещается над указанным анодом и ограничивается указанным проницаемым сепаратором и указанным каркасом. Изобретение также относится к электрохимическим ячейкам для электрохимического извлечения металлов, содержащим по меньшей мере один такой анодный отсек 
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
Настоящее изобретение относится к анодному отсеку ячеек для электрохимического извлечения металлов, ограниченному каркасом в форме рамки, содержащему оболочку, включающую проницаемый сепаратор, прикрепленный к указанному каркасу в форме рамки посредством кромки в форме рамки, по меньшей мере один анод, который получен, начиная с подложки из вентильного металла, с нанесенным покрытием по меньшей мере из одного устойчивого к коррозии каталитического слоя, причем указанный анод вводится внутрь указанной оболочки, а туманоуловитель размещается над указанным анодом и ограничивается указанным проницаемым сепаратором и указанным каркасом. Изобретение также относится к электрохимическим ячейкам для электрохимического извлечения металлов, содержащим по меньшей мере один такой анодный отсек
Евразийское (21) 201400330 (13) A1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки (51) Int. Cl. C25C 7/00 (2006.01)
2014.07.30
(22) Дата подачи заявки 2012.10.25
(54) АНОДНЫЙ ОТСЕК ДЛЯ ЯЧЕЕК ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛОВ
(31) MI2011A001938
(32) 2011.10.26
(33) IT
(86) PCT/EP2012/071172
(87) WO 2013/060786 2013.05.02
(71) Заявитель:
ИНДУСТРИЕ ДЕ НОРА С.П.А. (IT)
(72) Изобретатель: Фаита Джузеппе (IT)
(74) Представитель:
Медведев В.Н. (RU)
(57) Настоящее изобретение относится к анодному отсеку ячеек для электрохимического извлечения металлов, ограниченному каркасом в форме рамки, содержащему оболочку, включающую проницаемый сепаратор, прикрепленный к указанному каркасу в форме рамки посредством кромки в форме рамки, по меньшей мере один анод, который получен, начиная с подложки из вентильного металла, с нанесенным покрытием по меньшей мере из одного устойчивого к коррозии каталитического слоя, причем указанный анод вводится внутрь указанной оболочки, а туманоуловитель размещается над указанным анодом и ограничивается указанным проницаемым сепаратором и указанным каркасом. Изобретение также относится к электрохимическим ячейкам для электрохимического извлечения металлов, содержащим по меньшей мере один такой анодный отсек
АНОДНЫЙ ОТСЕК ДЛЯ ЯЧЕЕК ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ
МЕТАЛЛОВ
ОПИСАНИЕ ПРОМЫШЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
НА ИМЯ: INDUSTRIE DE NORA S.p.A.
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
10 Изобретение относится к анодному отсеку ячейки для электрохимического извлечения металлов, оборудованного анодом, состоящим из металлической подложки, снабженной покрытием, содержащим каталитический слой. Анодный отсек приспособлен для удерживания пузырьков кислорода, образующихся при анодной реакции на поверхности анода.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Процессы электроизвлечения в основном осуществляют в неразделенных электрохимических ячейках, содержащих электролитическую ванну и множество
20 анодов и катодов; в таком процессе, как, например, электроосаждение меди, электрохимическая реакция, происходящая на катоде, обычно изготовляемом из нержавеющей стали, приводит к осаждению меди в виде металла на самом катоде. На аноде, обычно изготовленном из свинца, в результате электрохимической реакции образуется газообразный кислород, который отделяется от поверхности
25 электрода в виде пузырьков, перемещающихся к поверхности электролита. По достижении свободной поверхности электролита пузырьки лопаются, образуя кислотный туман (аэрозоль), в основном состоящий из капелек кислотного электролита, взвешенных в атмосфере, окружающей электролитическую ванну. Кислотные туманы, помимо того, что они вредны для здоровья людей, работающих в
30 такой окружающей среде, являются коррозионными и опасными для всех металлических деталей помещения, в котором размещена ячейка, и могут повредить находящиеся там приборы.
Известны несколько химических и физических технических приемов, используемых 35 для контроля концентрации кислотных туманов, возникающих в обстановке, окружающей ячейки электроосаждения металлов; такие приемы включают применение ПАВ и механических способов, таких, как, например, использование слоев шариков, плавающих на поверхности электролита, которые заставляют
пузырьки газа двигаться по извилистому пути, где происходить сепарация кислотных туманов.
Недавно были предприняты попытки заменить свинцовые аноды, подверженные 5 выделению вредных материалов с течением времени, нерасходуемыми анодами, получаемыми на субстрате из титана или другого вентильного металла с поверхностным катализатором. Помимо обеспечения повышения энергоэффективности, анод такого сорта более устойчив к коррозии, таким образом обходя проблему загрязнения свинцом, получаемым во время процесса.
Тем не менее наблюдалось, что при образовании кислорода на анодах последнего сорта кислород выделяется в виде пузырьков гораздо меньшего размера (микропузырьки), что приводит к повышенному образованию кислотных туманов по сравнению со свинцовыми анодами. Вышеуказанные способы контроля над 15 кислотными туманами не обладают, таким образом, такой же действенностью.
Таким образом, это свидетельствует о необходимости предоставления новой системы, пригодной для уменьшения или исключения кислотных туманов в процессах электроосаждения, с использованием анодов из вентильных металлов, 20 содержащих поверхностный каталитический слой.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Различные аспекты данного изобретения изложены в прилагаемой формуле 25 изобретения.
В одном аспекте, изобретение относится к анодному отсеку ячейки электрохимического извлечения металла, ограниченному каркасом в форме рамки, содержащему один анод, который получают, начиная с подложки из вентильного
30 металла, с нанесенным покрытием из по меньшей мере одного устойчивого к коррозии каталитического слоя, причем указанный анод вводят внутрь оболочки из проницаемого сепаратора, причем указанный проницаемый сепаратор прикреплен к указанному каркасу в форме рамки посредством кромки, также имеющей форму рамки, при этом туманоуловитель размещается над анодом и разделяется
35 указанным проницаемым сепаратором и указанным каркасом. Конфигурация такого сорта имеет преимущество удерживания микропузырьков в закрытом пространстве. Каркас в форме рамки для закрепления проницаемого сепаратора может быть из пластмассового материала, например, образованного четырьмя прямыми сегментами, скрепленными на концах. Элемент кромки для прикрепления
проницаемого сепаратора к рамке может также быть из пластмассового материала и закрепляться, например, болтами.
Под выражением "анодный отсек", как используется в данном документе, 5 подразумевается конструкция, которая применяется для каждого анода, присутствующего в электроосадительной ячейке, необязательно для замены уже существующего свинцового анода.
В одном варианте осуществления анодный отсек включает анод, имеющий 10 механическую конструкцию, включающую просечно-вытяжную сетку, перфорированную пластину или плоскую пластину.
Альтернативно, анодный отсек включает анод, имеющий механическую конструкцию, включающую пару просечно-вытяжных сеток или пару перфорированных пластин, 15 размещенных параллельно напротив друг друга. Последнее решение, предлагающее анод, дополнительно разделенный на две параллельных, обращенных друг к другу, элемента, может иметь преимущество, связанное со сведением к минимуму омического падения и усреднением распределения тока.
20 В одном варианте осуществления анодный отсек согласно данному изобретению включает анод, имеющий одинарную или двойную механическую конструкцию, где вентильный металл подложки представляет собой титан и по меньшей мере один каталитический слой, нанесенный на подложку, содержащий оксиды иридия и тантала.
В дополнительном варианте осуществления, анодный отсек включает проницаемый сепаратор, который может состоять из пористого листа или катионообменной мембраны, например, углеводородного типа. В случае, когда пористый сепаратор представляет собой пористый лист, часть листа, находящаяся в контакте с газовой 30 фазой, может быть необязательно оборудована непроницаемым слоем с целью предотвращения возможной утечки кислорода в окружающую среду.
В одном варианте осуществления туманоуловитель изготовлен из пластмассового материала, или слоя пенопласта, или из плотно упакованных тонких пластинок. 35 Туманоуловитель имеет целью удерживать кислотный электролитный туман, выносимый с кислородом, выделяющимся из жидкой фазы. После прохождения через туманоуловитель кислород отводят в атмосферу или предпочтительно отводят в коллектор, соединенный с аспиратором для дальнейшего снижения
возможных остаточных количеств кислотного тумана, предотвращая в как можно большей степени их выброс во внешнюю окружающую среду.
В другом аспекте изобретение относится к электрохимической ячейке для 5 электрохимического извлечения металла, включающей по меньшей мере один анодный отсек, как описан выше.
Предложенная конструкция пригодна для установки на заводах извлечения металлов электрохимическим способом, в частности, для извлечения меди и никеля, 10 при новом строительстве или в качестве замены уже существующих свинцовых электродов.
Теперь со ссылкой на приложенные графические материалы будут описаны некоторые варианты осуществления, иллюстрирующие изобретение, что имеет 15 целью исключительно иллюстрирования взаимного расположения различных элементов по отношению к указанным конкретным вариантам осуществления изобретения; в частности, графические материалы не обязательно нарисованы в масштабе.
20 КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
На Фигуре 1 показан вид спереди и соответствующий вид сбоку возможного варианта осуществления анодного отсека, содержащего анод, образованный парой просечно-вытяжных сеток, имеющих два токоприемных стержня, размещенных 25 внутри них.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
На Фигуре 1 показан вид спереди и соответствующий вид сбоку одного варианта 30 осуществления анодного отсека, ограниченного пластмассовым каркасом 2, закрепляющая кромка 3, к которой прикреплен пористый сепаратор 4, анод, образованный парой параллельных просечно-вытяжных сеток, размещенных напротив друг друга 5, прокладка 6, предназначенная предотвращать возможную утечку кислорода в окружающую среду, уплотнения 7, туманоуловитель 8, 35 токоприемные стержни 9 и сопло выхода кислорода 1.
Некоторые наиболее значительные результаты, полученные изобретателями, представлены в следующих примерах, которые не предназначены ограничивать объем данного изобретения.
ПРИМЕР
Анодный отсек, как показан на Фигуре 1, был собран в лабораторной 5 экспериментальной ячейке. Ячейка содержала два катода из нержавеющей стали высотой 100 см и шириной 70 см, причем анодный отсек согласно Фигуре 1, размещенный между катодами, содержал анод, который был получен, начиная с подложки, состоящей из пары 70x70 см параллельных просечно-вытяжных сеток, размещенных напротив друг друга, изготовленных из титана с каталитическим слоем
10 на основе оксидов тантала и иридия с общим нанесенным количеством 9 г/м2 и молярным отношением Ta:lr, составляющим 35:65 в пересчете на элементы. Анодный отсек помимо этого содержит два листа пористого полипропилена, гидрофилизованного порошком гидроксида кремния, снабженных в их верхней части тонким слоем газонепроницаемого неопрена, и туманоуловитель, который состоит
15 из основной части из пенополиуретана с открытыми порами, имеющего поры со средним диаметром 100 мкм. Электрохимическое извлечение меди проводили в течение 5 часов при плотности постоянного тока, равной 700 А/м2. Электролит содержал 60 г/л сульфата меди и 100 г/л серной кислоты. Исследование характеристик кислотного аэрозоля проводили на высоте, составлявшей примерно
20 40 см над уровнем ячейки, по всему периметру в течение 45 минут. Было обнаружено, что средняя концентрация аэрозоля составила 0,3 мг на м3 воздуха.
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ПРИМЕР
25 Была собрана ячейка, содержащая два катода из нержавеющей стали высотой 100 см и шириной 70 см с анодом, размещенным между катодами, который был получен, начиная с подложки, состоящей из пары 70x70 см параллельных просечно-вытяжных сеток, размещенных напротив друг друга, изготовленных из титана с каталитическим слоем на основе оксидов тантала и иридия с общим нанесенным количеством 9 г/м2
30 и молярным отношением Ta:lr, составляющим 35:65 в пересчете на элементы. Электрохимическое извлечение меди проводили в течение 5 часов при плотности постоянного тока, равной 700 А^м2. Электролит содержал 60 г/л сульфата меди и 100 г/л серной кислоты. Три слоя полых полипропиленовых шариков с диаметром 19 мм помещали на открытую поверхность электролита. Исследование характеристик
35 кислотного аэрозоля проводили на высоте, составлявшей примерно 40 см над уровнем ячейки, по всему периметру в течение 45 минут. Было обнаружено, что средняя концентрация аэрозоля составила 1,3 мг на м3 воздуха.
Предшествующее описание не предназначено для ограничения изобретения, которое может быть применено в соответствии с разными вариантами осуществления без отклонения от его рамок, и объем которого определяется исключительно прилагаемой формулой изобретения.
Везде в описании и формуле изобретения данной заявки слова "содержать" и "включать" и их варианты, такие как "содержащий" и "содержит", не подразумевают исключения присутствия других элементов, компонентов или дополнительных стадий способа.
Обсуждение документов, действий, материалов, оборудования, объектов и подобного предназначено в данном описании исключительно для целей предоставления контекста для данного изобретения. Это не предполагает и не представляет указанное таким образом, что любое из этих составляющих или все 15 они образуют часть существующего уровня техники, или что эти составляющие были общеизвестны в области, относящейся к настоящему изобретению, до даты приоритета каждого пункта формулы данной заявки.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Анодный отсек для ячейки электрохимического извлечения металла, ограниченный каркасом в форме рамки, содержащий:
оболочку, включающую проницаемый сепаратор, прикрепленный к указанному каркасу в форме рамки посредством кромки в форме рамки
по меньшей мере один анод, который получают, начиная с подложки из 10 вентильного металла, с нанесенным покрытием из по меньшей мере одного устойчивого к коррозии каталитического слоя, причем указанный анод вводится внутрь указанной оболочки
туманоуловитель, размещенный над анодом и разделяемый указанным 15 проницаемым сепаратором и указанным каркасом.
2. Анодный отсек для ячейки электрохимического извлечения металла по п. 1, где указанная подложка из вентильного металла имеет механическую конструкцию, включающую просечно-вытяжную сетку, перфорированная пластина или плоскую
20 пластину.
3. Анодный отсек по п. 1, где указанная подложка из вентильного металла имеет механическую конструкцию, включающую пару просечно-вытяжных сеток или перфорированных пластин, размещенных параллельно напротив друг друга.
4. Анодный отсек по пп. 1-3, где вентильный металл указанной подложки представляет собой титан, а указанный каталитический слой указанного анода содержит оксиды иридия и тантала.
30 5. Анодный отсек по п. 1, где указанный проницаемый сепаратор выбран из пористого листа и катионообменной мембраны углеводородного типа.
6. Анодный отсек по п. 1, где указанный туманоуловитель изготовлен из пластмассового материала, или слоя пенопласта, или из плотно упакованных тонких 35 пластинок.
7. Электрохимическая ячейка для электрохимического извлечения металлов, включающая по меньшей мере один анодный отсек по п. 1.
Фиг 1
WO 2013/060786
PCT/EP2012/071172
WO 2013/060786
PCT/EP2012/071172
(19)
WO 2013/060786
PCT/EP2012/071172
WO 2013/060786
PCT/EP2012/071172
WO 2013/060786 4 PCT/EP2012/071172
WO 2013/060786
PCT/EP2012/071172
WO 2013/060786
PCT/EP2012/071172
WO 2013/060786
PCT/EP2012/071172
|
