RU2109088C1

RU2109088C1 - Multiunit flow-through electrolyzer for recovery of metals from solutions of their salts

Info

Publication number: RU2109088C1
Application number: RU96113005A
Authority: RU
Inventors: Александр Дмитриевич Кореневский; Владимир Александрович Дмитриев; Константин Николаевич Крячко; Владимир Викторович Мамилов
Original assignee: Александр Дмитриевич Кореневский; Владимир Александрович Дмитриев; Константин Николаевич Крячко; Владимир Викторович Мамилов
Priority date: 1996-07-11
Filing date: 1996-07-11
Publication date: 1998-04-20

Abstract

FIELD: hydrometallurgy; recovery of metals from various process solutions by electrolytic method; may be used in rendering harmless solution toxic components. SUBSTANCE: cathode units of electrolyzer are made in the form of chamber with lattice current leads presenting a metal frame with geometric dimensions corresponding to chamber dimensions and separated into sections by vertical and horizontal connections. EFFECT: higher efficiency. 7 dwg

Description

Изобретения относятся к гидрометаллургии, а именно к технике извлечения металлов из различных технологических растворов электролитическим методом, и может быть также использовано для обезвреживания токсичных компонентов раствора. The invention relates to hydrometallurgy, and in particular to the technique of extracting metals from various technological solutions by the electrolytic method, and can also be used to neutralize the toxic components of the solution.

Известны многоблочный проточный электролизер, содержащий корпус с размещенными в нем анодными и катодными блоками, расположенными сверху корпуса трубопроводами для подвода растворов и карманы для их отвода [1], и многоблочный проточный электролизер, отличающийся от первого тем, что, с целью обслуживания и обеспечения возможности автоматизации, трубопроводы для подвода растворов размещены один в другом и расположены под днищем корпуса [2]. Known multiblock flow electrolyzer containing a housing with anode and cathode blocks placed in it, pipelines for supplying solutions and pockets for their withdrawal located on top of the housing [1], and a multiblock flow electrolyzer, different from the first in that, for the purpose of servicing and making it possible automation, pipelines for supplying solutions are placed one in the other and are located under the bottom of the housing [2].

В известных электролизерах катодные блоки выполнены в виде камеры из прямоугольной рамки, с обеих сторон которой находятся катоды из несколько слоев волокнистого углеграфитового материала, уложенного на перфорированные токопроводы из металла. Для ввода обрабатываемого раствора катодный блок снабжен штуцером, расположенным вверху [1] или внизу [2] камеры. In known electrolyzers, the cathode blocks are made in the form of a chamber from a rectangular frame, on both sides of which there are cathodes of several layers of fibrous carbon-graphite material laid on perforated metal conductors. To enter the treated solution, the cathode block is equipped with a fitting located at the top [1] or bottom [2] of the chamber.

Металлосодержащий раствор подается через штуцер в пространство между двумя катодами, проходит сквозь перфорированные токопроводы, катоды из углеграфитового материала, и, обедняясь в процессе электролиза, удаляется из катодной камеры. The metal-containing solution is fed through the nozzle into the space between the two cathodes, passes through perforated current leads, cathodes of carbon-graphite material, and, depleted in the process of electrolysis, is removed from the cathode chamber.

Однако известные электролизеры недостаточно эффективны, что обусловлено способом подвода тока к катоду через перфорированный токопровод, расположенный со стороны подачи обрабатываемого раствора (тыльной по отношению к противоэлектроду), что снижает степень осаждения металлов в катодный осадок за счет существенного экранирования тыльной стороны катода от обрабатываемого раствора, неравнодоступности поверхности катода, неравномерности гидродинамических условий электролиза катода по глубине катода. However, the known electrolyzers are not effective enough, due to the method of supplying current to the cathode through a perforated conductor located on the supply side of the treated solution (back with respect to the counter electrode), which reduces the degree of metal deposition into the cathode deposit due to the substantial screening of the back of the cathode from the treated solution, unequal cathode surface, uneven hydrodynamic conditions of cathode electrolysis along the cathode depth.

Указанные недостатки обуславливают преимущественное использование известных электролизеров в автономных от процесса выщелачивания и замкнутых по обрабатываемым растворам (неоднократная циркуляция) технологическим схемам: выщелачивание - сорбция ценных компонентов на ионообменную смолу или активированный уголь - десорбция ценных компонентов тиомочевиной - электролиз богатых, например, по Аи растворов (до 2 г на литр) и существенно ограничивают область их применения в технологических схемах открытого типа: выщелачивание - электролиз продуктивных растворов - до укрепления "холостого" раствора реагентами - выщелачивания. These drawbacks lead to the predominant use of known electrolytic cells in technological schemes that are independent of the leaching process and are closed according to the processed solutions (repeated circulation): leaching — sorption of valuable components onto an ion-exchange resin or activated carbon — desorption of valuable components by thiourea — electrolysis of solutions rich in, for example, AI up to 2 g per liter) and significantly limit the scope of their application in technological schemes of the open type: leaching - electrolysis productive solutions - to strengthen the "idle" solution with reagents - leaching.

Целью изобретения являются интенсификация процесса электролитического извлечения металлов из растворов их солей и расширение области применения электролитического способа извлечения металлов в промышленность. The aim of the invention is the intensification of the process of electrolytic extraction of metals from solutions of their salts and the expansion of the scope of the electrolytic method for the extraction of metals in industry.

Указанные результаты достигаются тем, что катодные блоки электролизера выполнены в виде камеры с закрепленными на ней с обеих сторон решетчатыми токопроводами, представляющими собой металлическую рамку с геометрическими размерами, совпадающими с размерами камеры, и разделенную на сектора вертикальными или горизонтальными металлическими перемычками (фиг. 1). These results are achieved in that the cathode blocks of the electrolyzer are made in the form of a chamber with lattice current conductors fixed to it on both sides, representing a metal frame with geometric dimensions that coincide with the dimensions of the chamber, and divided into sectors by vertical or horizontal metal jumpers (Fig. 1) .

При этом параметр решетчатого токопровода L (фиг. 1), равный наименьшему геометрическому размеру секторов токопровода, определяется характеристиками используемого в качестве катодов волокнистого углеграфитового материала с тем расчетом, чтобы омическое сопротивление катодной основы не препятствовало поляризации катода по всему объему. In this case, the lattice conductor parameter L (Fig. 1), which is equal to the smallest geometric size of the conductor sectors, is determined by the characteristics of the carbon-graphite fibrous material used as cathodes so that the ohmic resistance of the cathode base does not prevent the cathode from polarizing throughout the volume.

Использование в конструкции электролизера решетчатого токопровода, в сравнении с перфорированным токопроводом по площади катода со стороны подачи раствора в известных электролизерах, имеет следующие преимущества: более чем на порядок увеличивается рабочая площадь катода, в значительно меньшей степени экранируется тыльная по отношению к противоэлектроду поверхность катода, обеспечивается интенсивность процесса электролитического осаждения металлов по всей толщине и площади катода, поверхность катода в большей степени равнодоступна, обеспечиваются равномерные гидродинамические условия процесса по глубине катода, что в сопоставимых условиях обусловливает более высокое извлечение металлов из обрабатываемых растворов по сравнению с известными электролизерами (за один цикл извлекается не менее 99,6% благородных металлов). The use of a lattice current lead in the design of the electrolyzer, in comparison with a perforated current lead over the cathode area from the solution supply side in known electrolyzers, has the following advantages: the working area of the cathode is increased by more than an order of magnitude, the back surface of the cathode is shielded to a much lesser extent, provided the intensity of the process of electrolytic deposition of metals over the entire thickness and area of the cathode, the surface of the cathode is more equally accessible and providing uniform hydrodynamic conditions of the process according to the depth of the cathode, which under comparable conditions causes a higher recovery of metals from solutions to be treated in comparison with the known electrolysis cells (per one cycle is retrieved at least 99.6% of noble metals).

На фиг. 1 изображен предлагаемый решетчатый токопровод; на фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1; на фиг. 3 - электролизер общий вид; на фиг. 4 - разрез Б-Б фиг. 3; на фиг. 5 - катодный блок в сборе; на фиг. 6 - разрез В-В фиг. 5; на фиг. 7 - разрез Г-Г фиг. 5. In FIG. 1 shows the proposed lattice conductor; in FIG. 2 is a section AA of FIG. one; in FIG. 3 - electrolyzer general view; in FIG. 4 is a section BB of FIG. 3; in FIG. 5 - cathode block assembly; in FIG. 6 is a section BB of FIG. 5; in FIG. 7 is a section GG of FIG. 5.

Электролизер содержит корпус 1 с карманом 2, причем внутренняя стенка 3 кармана 2 ниже стенок корпуса 1 (фиг. 3). В корпусе 1 поочередно размещены катодные и анодные блоки 4 и 5 соответственно (фиг. 3, 4). Анодные блоки 5 посредством штуцеров 6 сообщаются с подводящим трубопроводом 8, посредством штуцеров 7 - с отводящим трубопроводом 9. Катодные блоки 4 посредством штуцера 10 сообщаются с подводящим трубопроводом обрабатываемого раствора 12 (фиг. 3). The cell contains a housing 1 with a pocket 2, and the inner wall 3 of the pocket 2 below the walls of the housing 1 (Fig. 3). The cathode and anode blocks 4 and 5, respectively, are placed in the housing 1, respectively (Figs. 3, 4). The anode blocks 5 by means of fittings 6 communicate with the supply pipe 8, by means of fittings 7 - with the discharge pipe 9. The cathode blocks 4 through the fitting 10 communicate with the supply pipe of the solution to be treated 12 (Fig. 3).

Катодные блоки 4 выполнены в виде камер, представляющих собой рамку 13 (фиг. 6) из непроводящего ток материала, например винипласта с перфорированными перегородками 14 из того же материала, соответствующими расположению перемычек 16 решетчатых токопроводов 15 (фиг. 1), закрепленных по обеим сторонам рамки 13. The cathode blocks 4 are made in the form of chambers, which are a frame 13 (Fig. 6) of a non-conductive material, for example vinyl plastic with perforated partitions 14 of the same material, corresponding to the location of the jumpers 16 of the lattice current conductors 15 (Fig. 1), fixed on both sides framework 13.

На токопроводах 15, снабженных шпильками 28 (фиг. 7), зафиксированы катоды 17 из волокнистого углеграфитового материала, прижимаемые сеткой 18 из непроводящего материала (винипласта), закрепляемой решетчатыми крышками 19 с отверстиями под шпильки 28 (фиг. 6, 7). Герметичность катодного блока 4 обеспечивается стягиванием пакета с помощью шпилек 28 и гаек 29 (фиг. 7). On the conductors 15 provided with studs 28 (Fig. 7), cathodes 17 made of fibrous carbon-graphite material are fixed, pressed by a grid 18 of non-conductive material (vinyl plastic), fixed by lattice covers 19 with holes for studs 28 (Figs. 6, 7). The tightness of the cathode block 4 is ensured by tightening the package using the studs 28 and nuts 29 (Fig. 7).

Анодные блоки 5 выполнены в виде камер со стенками из ионообменных мембран 20, внутри которых расположены аноды 21 (фиг. 4). Камеры снабжены штуцерами 6 и 7 для подвода и отвода анолита соответственно, причем штуцер 7 отвода анолита удлинен с внутренней части и определяет уровень анолита в анодном блоке 5 (фиг. 3, 4). Anode blocks 5 are made in the form of chambers with walls of ion-exchange membranes 20, inside of which anodes 21 are located (Fig. 4). The chambers are equipped with fittings 6 and 7 for supplying and discharging the anolyte, respectively, with the fitting 7 for draining the anolyte extended from the inside and determines the level of the anolyte in the anode block 5 (Fig. 3, 4).

Токоподвод к электродным блоком осуществлен через шины 22 и 23 лепестками 24 и 25 (фиг. 3). The current supply to the electrode unit is carried out through the busbars 22 and 23 by the petals 24 and 25 (Fig. 3).

Электролизер работает следующим образом. The cell operates as follows.

Через подводящий токопровод 8 и штуцер 6 в анодные блоки подается раствор анолита, который омывает анод 21 и через штуцер 7 и отводящий трубопровод 9 выводится из электролизера. Anolyte solution is supplied through an inlet current lead 8 and a nozzle 6 to the anode blocks, which washes the anode 21 and is discharged from the electrolyzer through a nozzle 7 and an outlet duct 9.

Металлсодержащий раствор - католид через подводящий трубопровод 12 и штуцер 10 подается в катодный блок 4, проходит сквозь решетчатые токопроводы 15, катоды 17 и, обедняясь в процессе электролиза, поступает в корпус 1, из которого переливается через внутреннюю стенку 3 и попадает в карман 2. The metal-containing solution is catholyte through the inlet pipe 12 and the nozzle 10 is fed into the cathode block 4, passes through the lattice conductors 15, cathodes 17 and, depleted in the electrolysis process, enters the housing 1, from which it is poured through the inner wall 3 and gets into the pocket 2.

Для замены катодного блока 4 перекрывают подачу раствора, лепестки 24 отсоединяются от шины 22 и производят замену катодного блока, непрерывая электролиз в остальных катодных блоках. To replace the cathode block 4, the solution flow is shut off, the petals 24 are disconnected from the bus 22 and the cathode block is replaced, continuous electrolysis in the remaining cathode blocks.

Применение предлагаемого изобретения позволяет осуществлять электролитическое извлечение металлов из растворов их солей непрерывно по обрабатываемому раствору с различным содержанием ценных компонентов, например по золоту от 2 - 3 мг/л до 2 г/л и получением сбросных (оборотных) по содержанию извлекаемых металлов растворов, например по золоту не более 0,1 - 0,2 мг/л за один цикл, что значительно расширяет область применения электролитического способа извлечения металлов в промышленности. Кроме того, использование предлагаемого технического решения позволяет значительно сократить как капитальные, так и эксплутационные затраты в процессе извлечения металлов из растворов. The application of the present invention allows the electrolytic extraction of metals from solutions of their salts continuously in the processed solution with different contents of valuable components, for example, gold from 2 - 3 mg / l to 2 g / l and obtaining waste (circulating) solutions for the content of extracted metals, for example for gold no more than 0.1 - 0.2 mg / l per cycle, which significantly expands the scope of the electrolytic method for the extraction of metals in industry. In addition, the use of the proposed technical solution can significantly reduce both capital and operating costs in the process of extracting metals from solutions.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 395497, кл. C 25 C 7/00, 1972.Sources of information
1. USSR author's certificate N 395497, cl. C 25 C 7/00, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР N 648658, кл. C 25 C 7/00, 1977. 2. Copyright certificate of the USSR N 648658, cl. C 25 C 7/00, 1977.

Claims

A multiblock flow-through electrolyzer for extracting metals from solutions of their salts, comprising a housing with anode and cathode blocks placed in it, pipelines for supplying and removing anolyte, supplying catholyte and a pocket for its output, characterized in that the cathode blocks are made in the form of chambers with lattice current leads representing a metal frame with vertical and / or horizontal jumpers on the current leads of the cathodes made of fibrous carbon-graphite material.