|
Лекция 10. Оборудования электролизных цехов.
Осаждение металла в большом числе однотипных ванн и продолжитель-ное наращивание слоя металла на одном и том же электроде позволяют без ущерба для процесса включать эти ванны последовательно, сериями.
Число ванн в серии при данном напряжении источника тока зависит от напряжения на одном электролизере, складывающемся из разности рабочих потенциалов анода и катода, падение напряжения в электролите, диафрагмах, шламе и проводниках первого рода.
Соединение электродов в электролизерах. Основные, применяемые спо-собы были разработаны при рафинировании меди. Как при параллельном, так и при последовательном электрических включениях электроды могут располагаться либо поперек ванн, либо вдоль боковых стенок.
Последовательное включение биполярных электродов применяют глав-ным образом при оформлении процессов рафинирования, когда с одной сто-роны электрод растворяется, с другой наращивается чистым металлом.
Для биполярных электродов требуется большая тщательность при отлив-ке и обслуживании. Электроды обычно опираются на борта электролизеров, на которых расположены токоподводящие шины и изоляторы.
Для нормальной работы и экономии энергии требуется наличие хороше-го электрического контакта между плечиком или валом электрода и токо-подводящей шиной на ванне.
Электроды. Катоды, применяемые в гидроэлектрометаллургии, могут быть подразделены на катоды-матрицы, с которых снимают наращивае-мый металл и катоды-основы , которые вместе с наращиваемым металлом поступают на переплавку или прямо к потребителю.
Катоды-матрицы применяют почти во всех гидроэлектрометаллургических производствах либо для наращивания ос-новного металла (цинка, кадмия, марганца и др.), либо для предваритель-ного осаждения будущих катодных основ – тонких листов металла (рафинирование меди, никеля ).
Катоды-матрицы должны служит длительное время. Наращиваемый ме-талл должен легко сниматься с катодов без коробления матриц, поэтому в качестве матричного металла используют алюминий, титан или нержавею-щую сталь, т.е. металлы, окисляющиеся на воздухе, и не обладающие вы-соким сцеплением с осаждаемым металлом. Они должны обладать высокой химической стойкостью в электролите, чтобы основной металл не загряз-нялся продуктами их коррозии. Их обычно изолируют рамками по ребрам для облегчения снятия металла, часто обрабатывают механически для уда-ления повреждений, иногда покрывают слоем масла или мыльного раствора для облегчения сдирки.
Катоды-основы, помещают на много суток в ванны наращивания. Они должны обладать высокой пластичностью, равномерной и тонкой струк-турой, не иметь трещин и шишек. Для получения таких основ электролит должен быть особо чистым, плотность тока ниже обычной, ПАВ добавляют в малых количествах.
Диафрагмы. Применяют обычно фильтрующие диафрагмы. В электро-лизерах с фильтрующей диафрагмой обеспечивается циркуляция раствора из одного электродного пространства в другое противотоком ионом, стрем-ящимся проникнуть в ограждаемое от них электродное пространство.
Питание ванн электролитом. При длительном ведении электролиза состав электролита должен поддерживаться постоянным по концентрациям основного иона и добавок, а также по рН.
При рафинировании постоянство концентрации основного иона дости-гается поддержанием близких выходов по току на катоде и аноде, в процес-сах электроэкстракции с нерастворимыми анодами – питанием катодного пространства свежим раствором, обогащенным основным ионом в процессе выщелачивания руд или огарков. Таким образом, во втором случае циркул-яция электролита –ввод более концентрированного и вывод обедненного раствора – особенно необходима, хотя она осуществляется и при рафиниро-вании для корректирования и выравнивания параметров электролиза.
В практике получили применение две схемы питания: так называемая каскадная, когда электролит перетекает из одной ванны в другую самотеком благодаря ступенчатому расположению ванн, и схема независимого питания электролизеров от генеральных трубопроводов с ответвляющимися патруб-ками. Каскадный способ дешев, но при организации искусственного нагре-вания раствора в напорных баках не обеспечивается равенство температуры во всех ваннах каскада; не обеспечивается также постоянная концентрация во всех электролизерах каскада в случае работы с нерастворимыми анодами.
С точки зрения интенсификации процесса электролиза, наиболее удач-ной схемой, оправдавшей себя при осуществлении процессов рафинирова-ния, является так называемая прямоточная циркуляция электролита.
Конструкции электролизеров с твердыми катодами. В гидроэлектро-металлургии применяются стационарные электролизеры ящичного типа с неподвижными электродами.
Принципы создания современных ванн для электролиза водных раство-ров с получением металлов на твердых катодах одинаковы, независимо от получаемого металла. Такие электролизеры состоять из определенных кон-струкционных элементов.
В диафрагменные ящики вставляются электроды одного знака – катоды или аноды. Корпуса ванн могут быть изготовлены из дерева, железобетона, стали, пластмасс. В настоящее время наиболее распространены железобе-тонные ванны. Они дороже деревянных и при пропитке электролитом сте-нок возможна утечка тока через железную арматуру, однако они служат 12-15 лет, монтаж их не сложен. Как и деревянные, железобетонные покрывают смолой и внутри выкладывают соответствующим материалом. Для этих ванн ответственной деталью являются несущие стенки, на которые опира-ются электроды и где расположены шины. Шины тщательно изолируют от корпуса ванн.
Do'stlaringiz bilan baham: |
