|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[RU] Данное изобретение относится к рамке (1), к которой можно присоединить мешок (2) из диафрагменной ткани, применяемый в процессе электролиза, и внутрь указанного мешка можно поместить анодную пластину (3). Рамка (1) включает горизонтальную верхнюю штангу (4), имеющую первый конец (5) и второй конец (6), верхнюю сторону (7) и нижнюю сторону (8); при этом анодную пластину можно герметично присоединить к верхней штанге по продольной вертикальной средней плоскости верхней штанги. К первому концу (5) верхней штанги присоединена вертикальная первая штанга (9), имеющая первый верхний конец (10). Ко второму концу (6) верхней штанги присоединена вертикальная вторая штанга (11), имеющая второй верхний конец (12). Верхняя штанга (4) содержит полость (13), которая открывается вниз и проходит по длине нижней стороны (8) верхней штанги. Данное изобретение относится также к устройству для проведения электролиза с целью получения металла электролизом из электролита, который содержит соль металла. Это устройство включает электролизные ванны (20), причем каждая из указанных ванн имеет средства поддержания электролита на заданном уровне (L). Анодные пластины (3) и катодные пластины (21) погружены в электролит перемежающимся и последовательным образом. Каждая анодная пластина (3) расположена внутри рамки (1), на которую натянут мешок (2) из диафрагменной ткани, с получением блока (22) анодного мешка. Полость (13) в верхней штанге (4) собирает чистый кислород, образующийся на анодной пластине в ходе процесса электролиза. 
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
Данное изобретение относится к рамке (1), к которой можно присоединить мешок (2) из диафрагменной ткани, применяемый в процессе электролиза, и внутрь указанного мешка можно поместить анодную пластину (3). Рамка (1) включает горизонтальную верхнюю штангу (4), имеющую первый конец (5) и второй конец (6), верхнюю сторону (7) и нижнюю сторону (8); при этом анодную пластину можно герметично присоединить к верхней штанге по продольной вертикальной средней плоскости верхней штанги. К первому концу (5) верхней штанги присоединена вертикальная первая штанга (9), имеющая первый верхний конец (10). Ко второму концу (6) верхней штанги присоединена вертикальная вторая штанга (11), имеющая второй верхний конец (12). Верхняя штанга (4) содержит полость (13), которая открывается вниз и проходит по длине нижней стороны (8) верхней штанги. Данное изобретение относится также к устройству для проведения электролиза с целью получения металла электролизом из электролита, который содержит соль металла. Это устройство включает электролизные ванны (20), причем каждая из указанных ванн имеет средства поддержания электролита на заданном уровне (L). Анодные пластины (3) и катодные пластины (21) погружены в электролит перемежающимся и последовательным образом. Каждая анодная пластина (3) расположена внутри рамки (1), на которую натянут мешок (2) из диафрагменной ткани, с получением блока (22) анодного мешка. Полость (13) в верхней штанге (4) собирает чистый кислород, образующийся на анодной пластине в ходе процесса электролиза.
PCT/FI2012/051172
С25С 7/04 С58В 13/02 С25В 9/08
РАМКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЭЛЕКТРОЛИЗА ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Данное изобретение относится к рамке, к которой можно прикрепить мешок из диафрагменной ткани, применяемый в процессе электролиза; и внутри упомянутого мешка можно разместить анодную пластину. Кроме того, данное изобретение относится к устройству для проведения электролиза с целью извлечения металла с помощью электролиза из электролита, который содержит соль металла; при этом устройство включает электролизные ванны, и каждая из указанных ванн имеет средства поддержания электролита на заданном уровне и анодные пластины и катодные пластины, погруженные в электролит перемежающимся и последовательным образом; и каждая анодная пластина расположена внутри рамки, на которую натянут мешок из диафрагменной ткани, с получением блока анодного мешка.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Получение металлов электролизом представляет собой процесс, в котором металл, растворенный в электролите, восстанавливают на катоде посредством электрического тока. Получение металлов электролизом осуществляют в электролитических ваннах, которые содержат аноды и катоды, размещенные перемежающимся образом.
Когда на устройство для проведения электролиза подают электрический ток, металл осаждается на поверхности катода, а на анодах образуется кислород при разложении воды; на анодах образуются кислота и кислород, в соответствии с уравнениями реакции (1) и (2)
Анодная реакция: Н20 -"• 2Н+ + 1/202 + 2е" (1) Катодная реакция: Mez+ + ze" -> Me (2)
Me = металл, например Ni, Со, Мп или Си z = заряд иона металла
При получении электролизом металлов, которые в ряду напряжений металлов являются менее электроположительными, чем водород, можно применять диафрагменную технологию. Перенапряжение восстановления этих металлов, которые включают никель, кобальт и марганец, является более высоким, чем перенапряжение выделения водорода; из-за этого следует избегать выделения водорода при низком рН путем разделения анолита и католита друг от друга материалом, который является контролируемым образом проницаемым для электролита, например, диафрагменной тканью; и электролит должен протекать из катодного отсека в анодный отсек. Каждый анод расположен внутри анодного мешка, изготовленного из диафрагменного материала, который является контролируемым образом проницаемым для электролита. Анодный мешок определяет анодный отсек, находящийся внутри него, а катоды свободно расположены в катодном отсеке, который окружает анодные мешки. Анолит представляет собой электролит, который окружает анод внутри мешка, а католит представляет собой электролит, который окружает катод.
рН анолита в анодном мешке является более низким (порядка 1), чем рН католита в катодном пространстве (порядка 3-4), поскольку электролит постоянно перетекает из катодного отсека в анодный отсек, находящийся внутри анодного мешка. Электролит подают в катодный отсек и удаляют с помощью перетока. Анолит и кислород постоянно удаляют из каждого анодного мешка. рН католита не снижается, поскольку электролит протекает описанным образом. Это является типичным для электролиза на основе сульфатов, но не для электролиза на основе хлоридов.
Проток электролита обеспечивают посредством перепада давлений между анодным и катодным отсеками, включая гидростатическое давление (вызываемое различием высот поверхностей анолита и католита), и это предотвращает обратную диффузию ионов водорода в катодный отсек.
На существующем уровне техники публикация ZA 9810968 ((Собственник) Filtaquip Limited) описывает рамную конструкцию. Рамка Filtaquip состоит из горизонтальной верхней штанги, имеющей первый конец и второй конец, верхнюю сторону и нижнюю сторону; при этом анодную пластину можно плотно вставить в разрез верхней штанги, по продольной вертикальной средней плоскости верхней штанги; первой вертикальной штанги, имеющей
первый верхний конец, соединенный с первым концом верхней штанги, и второй вертикальной штанги, имеющей второй верхний конец, который соединен со вторым концом верхней штанги. Горизонтальная нижняя штанга соединена с нижними концами вертикальных штанг, с образованием жесткой прямоугольной рамы. Мешок плотно закрепляют вокруг верхней штанги уплотнительным шнуром, который прокладывают вокруг мешка таким образом, чтобы шнур располагался в уплотнительной канавке верхней штанги. Рамка снабжена отсасывающей трубкой, через которую можно отсосать из мешка кислород и анолит при пониженном давлении. В публикации ZA 9810968 также упоминается, что мешок может быть изготовлен таким образом, чтобы выше уровня электролита он был непористым, чтобы дополнительно препятствовать выходу из него газа.
Хотя в течение короткого времени технологию с анодным мешком Filtaquip применяли в промышленном масштабе на предприятии Cawse Nickel Refinery в Австралии, применяемый там процесс электролитического получения никеля на сульфатной основе больше не используют.
Вышеописанное устройство существующего уровня техники обладает существенными недостатками.
При проведении испытаний было показано, что вышеописанный блок анодного мешка не является газонепроницаемой, и может происходить протечка атмосферного воздуха в мешок. Это приводит к тому, что пониженное давление в параллельно соединенных рамных блоках анодных мешков становится неодинаковым. Таким образом, в некоторых мешках концентрация кислоты в анолите является низкой, в то время как в некоторых мешках концентрация кислоты является настолько высокой, что аноды могут начать растворяться. Анолит, который отсасывают из анодных мешков, используют в процессе выщелачивания. Так как откачанный анолит имеет низкую концентрацию кислоты из-за указанной недостаточной непроницаемости блока анодного мешка, для нужд процесса выщелачивания следует каким-либо другим способом получать более обогащенный электролит. Это вызывает дополнительные затраты.
Кроме того, из-за протечки атмосферного воздуха в анодные мешки невозможно получить чистый кислород, который тоже может быть необходимо применять в процессе выщелачивания. Кислород можно рассматривать
достаточно "чистым" для этих целей, если количество кислорода в получаемом газе составляет более 80%.
Следовательно, целью данного изобретения является смягчить вышеописанные проблемы и предложить рамку и устройство для проведения электролиза, которые позволяют получить анолит с высокой концентрацией кислоты и получить чистый кислород, который можно использовать в процессе кислотно-кислородного выщелачивания под давлением. Если получают избыток кислорода, его можно продать сторонним потребителям.
Кроме того, целью данного изобретения является предложить рамку, которую легко собирать, ремонтировать и технически обслуживать.
В процессе электролитического получения никеля целью является получение высокой концентрации кислоты в анолите. Также целью является подавление выделения кислотного тумана и никеля в помещение электролизного цеха, так как эти выделения являются опасными для здоровья, и операторы вынуждены использовать респираторы в помещении цеха. Однако с вышеописанной рамкой существующего уровня техники, которая не является газонепроницаемой, этих целей достичь невозможно. Следовательно, задачей данного изобретения также является предложение рамки и устройства для проведения электролиза, которые позволяют достичь высокой концентрации кислоты в анолите и низкой концентрации кислотного тумана и выделений никеля в помещении электролизного цеха.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Первым аспектом данного изобретения является рамка, к которой можно присоединить мешок из диафрагменной ткани, применяемый в процессе электролиза, внутрь которого помещается анодная пластина. Рамка включает горизонтальную верхнюю штангу, имеющую первый конец и второй конец, верхнюю сторону и нижнюю сторону; и анодную пластину, выполненную с возможностью плотного присоединения к верхней штанге по продольной вертикальной средней плоскости верхней штанги. Кроме того, рамка содержит первую вертикальную штангу, имеющую первый верхний конец, который присоединен к первому концу верхней штанги, и вторую вертикальную штангу, имеющую второй верхний конец, который присоединен ко второму концу верхней штанги. Согласно данному изобретению верхняя штанга имеет
полость, которая открыта вниз и проходит по длине нижней стороны верхней штанги, так, чтобы собирать в эту полость чистый кислород, выделяющийся на анодной пластине в процессе электролиза.
Вторым аспектом данного изобретения является устройство для проведения электролиза с целью выделения металла посредством электролиза из электролита, который содержит соль металла; и указанное устройство включает электролизные ванны, при этом каждая из указанных ванн имеет средства поддержания заданного уровня электролита и анодные пластины и катодные пластины, погруженные в электролит перемежающимся и последовательным образом; и в котором каждая анодная пластина расположена внутри рамки, на которую натянут мешок из диафрагменной ткани, образуя блок анодного мешка. Рамка включает горизонтальную верхнюю штангу, имеющую первый конец и второй конец, верхнюю сторону и нижнюю сторону; при этом анодная пластина выполнена с возможностью плотного закрепления к верхней штанге по продольной вертикальной средней плоскости верхней штанги; первую вертикальную штангу, имеющую первый верхний конец, соединенный с первым концом верхней штанги, и вторую вертикальную штангу, имеющую второй верхний конец, который присоединен ко второму концу верхней штанги. Согласно данному изобретению верхняя штанга содержит полость, которая открыта вниз и проходит по длине нижней стороны верхней штанги и ниже заданного уровня поверхности электролита, чтобы собирать в эту полость чистый кислород, полученный на анодной пластине в ходе процесса электролиза, и чтобы предотвращать любой приток атмосферного воздуха в эту полость.
Преимущество данного изобретения заключается в том, что открытая вниз полость верхней штанги, проходящая ниже уровня электролита, действует как "воздушный затвор" и предотвращает любое загрязнение чистого кислорода атмосферным воздухом. Чистый кислород, собранный в полости, можно откачать. В случае анодной рамки по данному изобретению можно получить кислород с чистотой 99%. Чистый кислород затем можно использовать в процессе кислотно-кислородного выщелачивания сульфидных руд под давлением. Также анолит, который откачивают из анодных мешков, имеет высокую концентрацию кислоты, и его можно использовать в процессе выщелачивания. Уменьшается необходимость получения дополнительной
кислоты для процесса выщелачивания другим способом, на кислотных установках. Если кислород получают в избытке, его можно продать сторонним потребителям и получить дополнительные денежные поступления. Рамку по данному изобретению легко собрать, отремонтировать и осуществить ее техническое обслуживание. В процессе электролитического получения никеля рамка и устройство для проведения электролиза по данному изобретению позволяют получить чистый кислород, достигая высокой концентрации кислоты в анолите и низкой концентрации кислотного тумана и выделений никеля в помещении электролизного цеха.
В одном из воплощений рамки и устройства для проведения электролиза верхняя штанга включает проходящие сверху вниз юбочные фланцы, которые составляют единое целое с верхней штангой; и эти юбочные фланцы ограничивают сбоку внутреннее пространство полости.
В одном из воплощений рамки и устройства для проведения электролиза верхняя штанга включает пару первых юбочных фланцев, каждый из которых расположен на расстоянии по горизонтали от продольной вертикальной средней плоскости верхней штанги.
В одном из воплощений рамки и устройства для проведения электролиза верхняя штанга включает пару вторых юбочных фланцев, каждый из которых расположен в непосредственной близости к продольной вертикальной средней плоскости верхней штанги.
В одном из воплощений рамки и устройства для проведения электролиза юбочные фланцы имеют такие размеры, что проходят ниже заданного уровня электролита, когда рамка помещена в электролизную ванну, имеющую указанный заданный уровень электролита.
В одном из воплощений рамки и устройства для проведения электролиза вторые юбочные фланцы выступают до более низкого уровня, чем первые юбочные фланцы. Это происходит потому, что уровень анолита поддерживают ниже, чем уровень католита.
В одном из воплощений рамки и устройства для проведения электролиза верхняя штанга содержит прорезь, расположенную по продольной вертикальной средней плоскости верхней штанги, где указанная прорезь предназначена для того, чтобы принимать анодную пластину.
В одном из воплощений рамки и устройства для проведения электролиза верхняя штанга включает уплотнение, расположенное вокруг кромок прорези.
В одном из воплощений рамки и устройства для проведения электролиза прорезь выполнена с люфтом, чтобы свободно принимать анодную пластину.
В одном из воплощений рамки и устройства для проведения электролиза верхняя штанга постоянно зафиксирована на анодной пластине посредством прорези.
В одном из воплощений рамки и устройства для проведения электролиза верхняя штанга содержит отсасывающую трубку, имеющую нижний конец, который открывается в полость на первом конце верхней штанги, для удаления кислорода и электролита из полости путем отсасывания.
В одном из воплощений рамки и устройства для проведения электролиза нижний конец отсасывающей трубки срезан на конус.
В одном из воплощений устройства для проведения электролиза средства поддержания уровня поверхности электролита на заданном уровне включают выходное переточное отверстие для удаления электролита из ванны посредством перетока.
В одном из воплощений устройства для проведения электролиза блок анодного мешка содержит:
- штангу подвески,
- анодную пластину, верхний конец которой закреплен на штанге
подвески,
- верхнюю штангу, имеющую прорезь, через которую проходит анодная пластина,
- первую вертикальную штангу, имеющую первый верхний конец, который присоединен к первому концу верхней штанги, и первый нижний конец,
- вторую вертикальную штангу, имеющую второй верхний конец, который присоединен ко второму концу верхней штанги, и второй нижний конец,
- мешок из диафрагменной ткани, предназначенный для того, чтобы окружать и вмещать в себя рамку и анодную пластину; вертикальные первую и вторую штанги и часть верхней штанги,
-
- нижнюю штангу, расположенную на мешке или внутри него, чтобы соединять встык первый и второй нижние концы вертикальных первой и второй штанг, и
- одну или более бандажных лент, обвязанных по вертикали вокруг штанги подвески, мешка и нижней штанги, чтобы скреплять анодный блок.
В одном из воплощений устройства для проведения электролиза блок анодного мешка содержит одну или более прокладок, присоединенных к нижней штанге для поддержания интервала между анодным блоком и расположенными рядом катодными пластинами.
В одном из воплощений устройства для проведения электролиза прокладка представляет собой U-образную деталь из электроизолирующего материала, имеющую нижнюю часть, которую можно надеть на нижнюю часть нижней штанги, и ветви U-образной формы, которые заканчиваются выше нижней штанги.
Следует понимать, что аспекты и воплощения вышеописанного изобретения можно использовать в любой комбинации по отношению друг к другу. Несколько аспектов и воплощений можно скомбинировать друг с другом, чтобы получить дополнительное воплощение данного изобретения. Рамка или устройство для проведения электролиза, которые представляют собой аспект данного изобретения, могут включать, по меньшей мере, одно из воплощений вышеописанного изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Сопровождающие чертежи, включенные для обеспечения более полного понимания данного изобретения, составляют часть данного патентного описания, иллюстрируют воплощения данного изобретения и, совместно с описанием, помогают объяснить принципы данного изобретения. На этих чертежах:
Фиг. 1 представляет вид деталей блока анодного мешка, включая рамку по одному из воплощений данного изобретения, анодную пластину и мешок из диафрагменной ткани, нижнюю штангу и прокладки,
Фиг. 2 представляет поперечное сечение по линии II-II верхней штанги Фиг. 1,
Фиг. 3 представляет поперечное сечение, подобное Фиг. 2, с анодной
пластиной, вставленной в прорезь верхней штанги,
Фиг. 4 представляет увеличенный вид детали А с Фиг. 1,
Фиг. 5 схематически изображает поперечное сечение концевых
частей электролизной ванны по одному из воплощений устройства для
проведения электролиза по данному изобретению;
Фиг. 6 изображает одно из воплощений блока анодного мешка,
собранного из деталей, изображенных на Фиг. 1 и связанных друг с другом
бандажными лентами;
Фиг. 7 представляет поперечное сечение по линии VII-VII Фиг. 6, и Фиг. 8 изображает другое воплощение блока анодного мешка,
собранного из деталей, показанных на Фиг. 1 и связанных друг с другом
бандажными лентами.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ниже подробно рассмотрены воплощения данного изобретения, примеры которого проиллюстрированы сопровождающими чертежами.
Фиг. 1 изображает вид деталей блока 22 анодного мешка, который можно использовать в электролитическом процессе для получения металла электролизом из электролита, содержащего соль металла. В частности, блок 22 анодного мешка по описанному примеру воплощения можно использовать при получении никеля электролизом на основе сульфата. Блок 22 анодного мешка Фиг. 1 изображен в собранном состоянии на Фиг. 5-7. Блок 22 анодного мешка включает рамку 1, которой соответствует анодная пластина 3. Мешок 2 из диафрагменной ткани можно надеть на рамку 1. Таким образом, анодная пластина 3 остается внутри мешка 2.
Рамка 1 включает горизонтальную верхнюю штангу 4, имеющую первый конец 5 и второй конец 6, верхнюю сторону 7 и нижнюю сторону 8. Анодную пластину 3 можно плотно соединить с верхней штангой 4, вставляя ее в прорезь 16, расположенную в продольной вертикальной средней плоскости верхней штанги 4. Рамка 1 дополнительно включает первую вертикальную штангу 9, имеющую первый верхний конец 10, который присоединен, например, болтовым соединением (не показано) к первому концу 5 верхней штанги 4. Рамка 1 дополнительно содержит вторую вертикальную штангу 11, имеющую
второй верхний конец 12, который присоединен, например, болтовым соединением (не показано), ко второму концу 6 верхней штанги 4.
Верхняя штанга 4 включает полость 13, которая открывается вниз и проходит по длине нижней стороны 8 верхней штанги 4. Если блок 22 анодного мешка установлен в электролизной ванне 20, как показано на Фиг. 5, полость 13 может собирать кислород, образующийся на анодной пластине 3 в процессе электролиза. При использовании будет предотвращена протечка воздуха в полость 13, так как верхняя штанга 4 будет частично погружена в электролит.
На Фиг. 2 и 3, изображена поперечное сечение верхней штанги 4. Верхняя штанга 4 включает проходящие сверху вниз юбочные фланцы 14, 15, которые составляют единое целое (то есть являются однородным жестким материалом) с верхней штангой 4. Юбочные фланцы 14, 15 ограничивают с боков внутреннее пространство полости 13. Верхняя штанга 4 включает пару первых юбочных фланцев 14, каждый из которых расположен на расстоянии по горизонтали от продольной вертикальной средней плоскости Т верхней штанги 4. Верхняя штанга 4 также включает пару вторых юбочных фланцев 15, каждый из которых расположен в непосредственной близости от продольной вертикальной средней плоскости Т верхней штанги. Юбочные фланцы 14, 15 имеют такие размеры, что проходят ниже заданного уровня L электролита, когда рамка 1 помещена в электролизную ванну 20, имеющую указанный заданный уровень L электролита (см. также Фиг. 5). Вторые юбочные фланцы 15 опускаются до более низкого уровня, чем первые юбочные фланцы 14. Это происходит потому, что уровень Ц анолита внутри мешка поддерживают на высоте Н (см. Фиг. 4), которая ниже, чем уровень L католита в катодном отсеке за пределами мешка.
На Фиг. 1 - 3 видно, что верхняя штанга 4 включает прорезь 16, расположенную по продольной вертикальной средней плоскости Т верхней штанги. Прорезь 16 предназначена для приема анодной пластины 3, и выполнена с незначительным люфтом, позволяющим вставить пластину. Верхняя штанга 4 включает кольцеобразное уплотнение 17, проложенное вокруг кромок прорези 16. Если анодная пластина 3 помещена в прорезь 16, штанга 24 подвески на верхнем конце анодной пластины будет прижата к уплотнению 17, как показано на Фиг. 3. Уплотнение 17 предотвращает протечку
воздуха в полость 13 через прорезь 16. В другом примере воплощения (не показанном) верхнюю штангу 4 можно постоянно зафиксировать на анодной пластине по прорези 16, например, с помощью адгезива.
На Фиг. 4 верхняя штанга 4 включает отсасывающую трубку 18, имеющую нижний конец 19, который открывается в полость 13 на первом конце
5 верхней штанги 4, для удаления кислорода и электролита из полости 13 посредством отсасывания. Нижний конец 19 отсасывающей трубки 18 срезан на конус под углом, который предпочтительно составляет около 45°.
Фиг. 5 представляет собой схематичное изображение в разрезе электролизной ванны 20. Обогащенный электролит подают в ванну по входному трубопроводу 100, расположенному на дне ванны 20. Уровень L электролита поддерживают с помощью переточного выходного отверстия 23 для удаления электролита из ванны 20 путем перетока на другом конце ванны.
Анодные пластины 3 и катодные пластин 21 погружены в электролит перемежающимся и последовательным образом. Каждая анодная пластина 3 расположена внутри рамки 1, на которую надет мешок 2 из диафрагменной ткани, чтобы сформировать блок 22 анодного мешка, который показан в виде деталей на Фиг. 1 и в собранном с помощью бандажных лент 28 виде на Фиг. 6.
На Фиг. 6 и 7 блок 22 анодного мешка включает штангу 24 подвески. Анодная пластина 3 имеет верхний конец, прикрепленный к штанге 24 подвески. Анодная пластина 3 проходит через прорезь в верхней штанге 4. Конструкция рамки 1 описана выше со ссылкой на Фиг. 1 - 4. Вертикальная первая штанга 9 имеет первый верхний конец 10, соединенный с первым концом 5 верхней штанги 4, и первый нижний конец 25. Вертикальная вторая штанга 11 имеет второй верхний конец 12, который соединен со вторым концом
6 верхней штанги 4, и второй нижний конец 26. Мешок 2 из диафрагменной ткани предназначен для того, чтобы окружать и вмещать в себя рамку 1 и анодную пластину 3, вертикальные первую и вторую штанги 9, 10 и часть верхней штанги 4. Нижняя штанга 27 размещена на мешке 2, чтобы соединяться встык с первым и вторым нижними концами 25, 26 вертикальных первой и второй штанг 9, 11. Три бандажные ленты 28 обвивают в вертикальном направлении штангу 24 подвески, мешок 2 и нижнюю штангу 27, чтобы скрепить блок анода.
Как показано на Фиг. 6 и 7, блок 22 анодного мешка включает три прокладки 29, присоединенных к нижней штанге 27 для отделения анодного блока 22 от расположенных рядом катодных пластин 21. Прокладки 29 также действуют как направляющие для бандажных лент 28.
Фиг. 7 показывает, что прокладка 29 представляет собой U-образную деталь из электроизолирующего материала, имеющую нижнюю часть 30, которая может быть надета на нижнюю сторону нижней штанги 27, и U-образной формы ветви 31, 32, которые проходят по длине выше нижней штанги 27.
Фиг. 8 изображает другой пример воплощения блока 22 анодного мешка. Анодная пластина 3 имеет верхний конец, зафиксированный на штанге 24 подвески. Анодная пластина 3 проходит через прорезь в верхней штанге 4. Конструкция рамки 1 описана выше, со ссылкой на Фиг. 1 - 4. Первая вертикальная штанга 9 имеет первый верхний конец 10, соединенный с первым концом 5 верхней штанги 4, и первый нижний конец 25. Вторая вертикальная штанга 11 имеет второй верхний конец 12, соединенный со вторым концом 6 верхней штанги 4, и второй нижний конец 26. Нижняя штанга 27 выполнена так, чтобы соединяться встык с первым и вторым нижними концами 25, 26 вертикальных первой и второй штанг 9,11. Мешок 2 из диафрагменной ткани предназначен для того, чтобы он окружал и вмещал в себя рамку 1 и анодную пластину 3, вертикальные первую и вторую штанги 9, 10, нижнюю штангу 27 и часть верхней штанги 4. Таким образом, отличие примера воплощения, приведенного на Фиг. 8, от примера воплощения Фиг. 6 и 7 заключается в том, что на Фиг. 8 нижняя штанга 27 также находится внутри мешка 2. Три прокладки 29 надеты на нижнюю штангу 27 с внешней поверхности мешка 2, для поддержания интервала между анодным блоком 22 и расположенными рядом катодными пластинами 21. Прокладки 29 работают также как направляющие для бандажных лент 28. Три бандажные ленты 28 обвивают в вертикальном направлении штангу 24 подвески, мешок 2 и нижнюю штангу 27, чтобы скрепить друг с другом детали анодного блока.
Пример
Для того чтобы показать газонепроницаемость анодной рамки с мешком по данному изобретению, был проанализирован состав газа внутри
анодного мешка в ходе работы по получению никеля электролизом. При плотности тока 200 А/м2 газ отсасывали из мешка и анализировали состав газа. СОг анализировали ИК-газовым анализатором с преобразованием Фурье Gasmet 5; О2 - газовым анализатором Vaisala ОМТ355 и Н2 - Siemens CALOMAT 6. Состав газа был следующим: 02 98%, Н2 1,3% и С02 0,2%. Таким образом, полученное путем математических расчетов содержание N2 было очень низким (менее 0,5%). Содержание воздуха было почти пренебрежимо малым, что указывает на то, что мешок является практически газонепроницаемым выше уровня электролита. Кроме того, содержание кислорода было очень высоким, и его можно было повторно использовать в каком-либо процессе.
Не смотря на то, что изобретения были описаны на примере воплощений и реализаций, данные изобретения не являются столь ограниченными, но, напротив, охватывают различные модификации и эквивалентные исполнения, которые попадают в объем приведенной далее формулы изобретения.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Рамка (1), выполненная с возможностью прикрепления к ней мешка (2) из диафрагменной ткани, применяемого в процессе электролиза, где указанный мешок выполнен с возможностью помещения в него анодной пластины (3), и включающая:
- горизонтальную верхнюю штангу (4), имеющую первый конец (5) и второй конец (6), верхнюю сторону (7) и нижнюю сторону (8), при этом анодная пластина выполнена с возможностью плотного присоединения к верхней штанге по продольной вертикальной средней плоскости верхней штанги,
- вертикальную первую штангу (9), имеющую первый верхний конец (10), который соединен с первым концом (5) верхней штанги,
- вертикальную вторую штангу (11), имеющую второй верхний конец (12), который соединен со вторым концом (6) верхней штанги,
отличающаяся тем, что верхняя штанга (4) включает полость (13), которая открывается вниз и проходит по длине нижней стороны (8) верхней штанги, чтобы собирать в эту полость чистый кислород, образующийся на анодной пластине в ходе процесса электролиза.
2. Рамка по п. 1, отличающаяся тем, что верхняя штанга (4) включает проходящие сверху вниз юбочные фланцы (14, 15), которые представляют единое целое с верхней штангой, и ограничивают в боковом направлении внутреннее пространство полости (13).
3. Рамка по п. 2, отличающаяся тем, что верхняя штанга (4) включает пару первых юбочных фланцев (14), каждый из которых расположен на расстоянии по горизонтали от продольной вертикальной средней плоскости (Т) верхней штанги.
4. Рамка по пп. 2 или 3, отличающаяся тем, что верхняя штанга (4) включает пару вторых юбочных фланцев (15), каждый из которых расположен в непосредственной близости к продольной вертикальной средней плоскости (Т) верхней штанги.
2.
5. Рамка по одному или большему количеству из пп. 2-4,
отличающаяся тем, что юбочные фланцы (14, 15) имеют такие размеры, что
они проходят ниже заданного уровня (L) электролита, когда рамка (1) помещена
в ванну электролиза, имеющую указанный заданный уровень электролита.
6. Рамка по п. 5, отличающаяся тем, что вторые юбочные фланцы (15) проходят до более низкого уровня, чем первые юбочные фланцы (14).
7. Рамка по одному из пп. 1 - 6, отличающаяся тем, что верхняя штанга (4) включает прорезь (16), расположенную по продольной вертикальной средней плоскости (Т) верхней штанги, где указанная прорезь предназначена для приема анодной пластины (3) через эту прорезь.
8. Рамка по п. 7, отличающаяся тем, что верхняя штанга (4) включает уплотнение (17), помещенное вокруг кромок прорези (16).
9. Рамка по п. 7 или 8, отличающаяся тем, что прорезь (16) выполнена с люфтом, чтобы свободно принимать анодную пластину (3).
10. Рамка по п. 7, отличающаяся тем, что верхняя штанга (4)
постоянно зафиксирована на анодной пластине по прорези (16).
11. Рамка по одному из пп. 1-10, отличающаяся тем, что верхняя штанга (4) включает отсасывающую трубку (18), имеющую нижний конец (19), открытый в полость (13) на первом конце (5) верхней штанги (4), для удаления кислорода и электролита из полости посредством отсасывания.
12. Рамка по п. 11, отличающаяся тем, что нижний конец (19) всасывающей трубки (18) срезан на конус.
13. Устройство для проведения электролиза с целью получения металла электролизом из электролита, который содержит соль металла, включающее электролизные ванны (20), где каждая из указанных ванн имеет средства поддержания электролита на заданном уровне (L) и анодные
11.
пластины (3) и катодные пластины (21), погруженные в электролит перемежающимся и последовательным образом, причем каждая анодная пластина (3) расположена внутри рамки (1), на которую надет мешок (2) из диафрагменной ткани, с получением блока (22) анодного мешка; при этом рамка (1) включает:
- горизонтальную верхнюю штангу (4), имеющую первый конец (5) и второй конец (6), верхнюю сторону (7) и нижнюю сторону (8), и анодная пластина выполнена с возможностью плотного соединения с верхней штангой по продольной вертикальной средней плоскости верхней штанги,
- первую вертикальную штангу (9), имеющую первый верхний конец (10), который соединен с первым концом (5) верхней штанги (4),
- вторую вертикальную штангу (11), имеющую второй верхний конец (12), который соединен со вторым концом (6) верхней штанги (4),
отличающееся тем, что верхняя штанга (4) включает полость (13), которая открывается вниз и проходит по длине нижней стороны (8) верхней штанги (4), ниже заданного уровня (L) поверхности электролита, чтобы собирать в полость (13) чистый кислород, образованный на анодной пластине в ходе процесса электролиза, и предотвращать любой приток атмосферного воздуха в полость.
14. Устройство для проведения электролиза по п. 13, отличающееся тем, что верхняя штанга (4) включает проходящие сверху вниз юбочные фланцы (14, 15), которые представляют собой единое целое с верхней штангой, и эти юбочные фланцы ограничивают в горизонтальном направлении внутреннее пространство полости (13).
15. Устройство для проведения электролиза по п. 14, отличающееся тем, что верхняя штанга (4) включает пару первых юбочных фланцев (14), каждый из которых расположен на расстоянии по горизонтали от продольной вертикальной средней плоскости (7) верхней штанги.
16. Устройство для проведения электролиза по п. 14 или 15,
отличающееся тем, что верхняя штанга (4) включает пару вторых юбочных
фланцев (15), каждый из которых расположен в непосредственной близости от продольной вертикальной средней плоскости (Т) верхней штанги.
17. Устройство для проведения электролиза по любому из пп. 13 -16, отличающееся тем, что юбочные фланцы (14, 15) имеют такие размеры, что проходят ниже заданного уровня (L) электролита, когда рамка (1) помещена в ванну электролиза, имеющую указанный заданный уровень электролита.
18. Устройство для проведения электролиза по п. 17, отличающееся тем, что вторые юбочные фланцы (15) проходят до более низкого уровня, чем первые юбочные фланцы (14).
19. Устройство для проведения электролиза по любому из пп. 13 -18, отличающееся тем, что верхняя штанга (4) включает прорезь (16), расположенную по продольной вертикальной средней плоскости (Т) верхней штанги, и указанная прорезь предназначена для приема анодной пластины (3) через прорезь.
20. Устройство для проведения электролиза по п. 19, отличающееся тем, что верхняя штанга включает уплотнение (17), помещенное вокруг кромок прорези (16).
21. Устройство для проведения электролиза по п. 19, отличающееся тем, что прорезь (16) выполнена с люфтом, чтобы свободно принимать анодную пластину (3).
22. Устройство для проведения электролиза по п. 19, отличающееся тем, что верхняя штанга (4) постоянно зафиксирована на анодной пластине (3) по прорези (16).
23. Устройство для проведения электролиза по одному или большему количеству из пп. 13 - 22, отличающееся тем, что верхняя штанга (4) включает отсасывающую трубку (18), имеющую нижний конец (19), который открывается
17.
в полость (13) на первом конце (5) верхней штанги (4), для удаления кислорода и электролита из полости путем отсасывания.
24. Устройство для проведения электролиза по п. 23, отличающееся тем, что нижний конец (19) отсасывающей трубки (18) срезан на конус.
25. Устройство для проведения электролиза по любому из пп. 13 - 24, отличающееся тем, что средства поддержания уровня поверхности электролита на заданном уровне (L) включают переточное выходное отверстие (23) для удаления электролита из ванны (20) путем перетока.
26. Устройство для проведения электролиза по любому из пп. 13 - 25, отличающееся тем, что блок (21) анодного мешка включает:
- штангу (24) подвески,
- анодную пластину (3), имеющую верхний конец, с помощью которого ее фиксируют на штанге (24) подвески,
- верхнюю штангу (4), имеющую прорезь (16), которая предназначена для пропускания через нее анодной пластины,
- первую вертикальную штангу (9), имеющую первый верхний конец (10), который соединен с первым концом (5) верхней штанги (4), и первый нижний конец (25),
- вторую вертикальную штангу (11), имеющую второй верхний конец (12), который соединен со вторым концом (6) верхней штанги (4), и второй нижний конец (26),
- мешок (2) из диафрагменной ткани, предназначенный для того, чтобы окружать и вмещать в себя рамку (1) и анодную пластину (3), вертикальные первую и вторую штанги (9, 10) и часть верхней штанги (4),
- нижнюю штангу (27), расположенную на или внутри мешка (2), для соединения встык с первым и вторым нижними концами (25, 26) вертикальных первой и второй штанг (9, 11), и
- одну или более бандажных лент (28), охватывающих в вертикальном направлении штангу (2) подвески, мешок (2) и нижнюю штангу (27), чтобы удерживать анодный блок.
27. Устройство для проведения электролиза по п. 26, отличающееся тем, что блок (22) анодного мешка включает одну или более прокладок (29), прикрепленных к нижней штанге (27) для поддержания интервала между анодным блоком (22) и расположенными рядом с ней катодными пластинами (21).
28. Устройство для проведения электролиза по п. 27, отличающееся тем, что прокладка (29) представляет собой деталь U-образной формы из электроизолирующего материала, имеющую
- нижнюю часть (30), предназначенную для того, чтобы ее надевали на нижнюю сторону нижней штанги (27), и
- ветви (31, 32) U-образной формы, которые проходят по длине выше нижней штанги (27).
-
-
-
2/5
?8 28, VII 28
22 22 22 22 24
5/5
Рамка и устройство для проведения электролиза
Рамка и устройство для проведения электролиза
Рамка и устройство для проведения электролиза
Рамка и устройство для проведения электролиза
|
