Электролизер для извлечения галлия из алюмощелочных растворов

(51) 25 7/00 (2006.01) 22 58/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Предложен электролизер для извлечения галлия из алюмощелочных растворов, включающий ванну с крышкой и вращающимся валом, на котором закреплены катоды, выполненные в виде колец,катодный токоподвод, выполненный в виде углубления в днище ванны на высоту сечения кольца, анодные шины и пластины, в котором катоды закреплены на валу с помощью дисков,выполненных из электроизоляционного материала,при этом вал с закрепленными на нем катодами,анодные шины и пластины прикреплены к крышке ванны. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности процесса электролиза галлия путем увеличения производительности процесса, исключения диспергации жидкого галлия,упрощения технологического обслуживания электролизера.(72) Бектурганов Нуралы Султанович Абдулвалиев Ринат Анварбекович Гладышев Сергей Владиленович Тастанов Ербулат Адиятович Мылтыкбаева Лязат Аманбековна Бейсембекова Кулжайык Отархановна(73) Акционерное общество Центр наук о земле,металлургии и обогащения(54) ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ГАЛЛИЯ ИЗ АЛЮМОЩЕЛОЧНЫХ РАСТВОРОВ(57) Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов а именно, к конструкциям аппаратов для электроосаждения металлов,например, галлия на жидком катоде. Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов, а именно к конструкциям аппаратов для электроосаждения галлия из алюмощелочных растворов. Известен электролизер для извлечения галлия из алюмощелочных растворов, включающий ванну с вращающимся барабаном,представляющим катодную основу,катодный токоподвод,выполненный в виде углубления в днище и вертикальные анодные пластины, установленные с боков барабана. При работе электролизера углубление в днище заполняют жидким галлием. Вращающийся барабан частично погружен в жидкий галлий, что обеспечивает токоподвод и обновление галлиевого покрытия барабана(Романов Г.А., Зазубин А.И., Фомин Э.С. и др. Разработка способа электроосаждения галлия на ТВГК из серосодержащих байеровских алюминатных растворов //Всесоюзная конференция по строению и свойствам металлических и шлаковых расплавов Тез. докладов. Свердловск. 1980. с.27.). Недостатком данной конструкции электролизера является разноудаленность цилиндрической катодной поверхности барабана от вертикальных анодных пластин, что приводит к высокому расходу электроэнергии на восстановление галлия. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является электролизер для извлечения металлов из растворов, состоящий из ванны с вращающимся валом и крышкой, приемника выходного раствора,снабженного брызгоуловителем, катодных основ в виде кольца,укрепленных на вращающемся валу, катодного токоподвода, выполненного в виде углубления в днище на высоту сечения кольца, заполненного жидким галлием,и анодных пластин,установленных между катодных колец. Катодные основы укреплены на валу с помощью крестовины и соединены между собой электроизоляционными пластинами. Электролит в ванну при работе электролизера подается снизу периодически или непрерывно (А.с. СССР 416415, кл. С 25 С 7/00,С 22 В 58/00, 59/00, оп. 25.11. 1974). Недостатком данной конструкции является интенсивное перемешивание электролита в межэлектродных пространствах,вызванное вращением крестовин катодных основ. При этом возникают турбулентные потоки электролита, что приводит к диспергации жидкого галлия на поверхности катодных колец, его отрыву,шламообразованию и в конечном итоге к обратному растворению. Процесс диспергации жидкого галлия может вызвать и подача электролита снизу ванны. Интенсивное перемешивание алюмощелочного электролита приводит также к интенсивному пенообразованию, поэтому для слива выходного раствора в данной конструкции электролизера предусмотрено дополнительное отделение приемник, что уменьшает рабочий объем ванны и снижает производительность электролизера. Кроме этого, недостатком является закрепление вращающегося вала с катодными основами к днищу 2 ванны электролизера, а анодных пластин к анодным шинам, расположенным на боковых стенках. Это исключает возможность осуществлять периодическую чистку ванны, необходимость которой возникает в процессе работы электролизера, так как стенки ванны и днище покрываются алюмокальциевыми отложениями и другими нерастворимыми осадками,образующимися в результате восстановления или окисления компонентов электролита. Задачей и достигаемым техническим результатом изобретения является повышение эффективности процесса электролиза галлия путем увеличения производительности процесса,исключения диспергации жидкого галлия,снижающей степень электроосаждения галлия и упрощение технологического обслуживания электролизера. Это обеспечивается в предлагаемой конструкции электролизера для извлечения галлия из алюмощелочных растворов, включающего ванну с крышкой и вращающимся валом, на котором закреплены катоды, выполненные в виде колец,катодный токоподвод, выполненный в виде углубления в днище ванны на высоту сечения кольца, анодные шины и пластины, при этом катоды закреплены на валу с помощью дисков,выполненных из электроизоляционного материала, а вал с закрепленными на нем катодами, анодные шины и пластины прикреплены к крышке ванны. Сущность изобретения заключается в следующем. В предлагаемой конструкции катодные кольца соединены с валом с помощью дисков, при этом кольца и диски представляют ровную плоскую поверхность, которая при вращении создает ламинарное перемешивание электролита в межэлектродном пространстве. Такое перемешивание не приводит к диспергации жидкого галлия и его растворению, а также к пенообразованию электролита. В результате этого повышается степень электроосаждения галлия из-за отсутствия его обратного растворения. Ламинарное перемешивание электролита значительно уменьшает пенообразование и устраняет необходимость наличия в электролизере приемника выходного раствора, который в известной конструкции необходим для отделения пены при сливе электролита. В результате увеличивается рабочее пространство электролизера и его производительность. Закрепление к крышке электролизера вала с катодами, анодных шин и пластин дает возможность при подъеме крышки упростить проведение обязательного периодического технологического обслуживания(чистки) внутренней поверхности ванны. На фиг. изображен предложенный электролизер вид спереди и разрез по А-А. Электролизер состоит из ванны 1, выполненной из металла с двойными стенками, внутри гуммированной резиной, и крышки 2. Электролизер снабжен валом 3, на котором закреплены катоды 4, выполненные в виде колец. Катодные кольца закреплены на валу с помощью дисков 5, выполненных из электроизоляционного материала. Катодный токоподвод 6 выполнен в виде углубления в днище ванны на высоту сечения кольца. В углубление для уменьшения задолженности катодного металла установлены вкладыши 7. Вертикальные анодные пластины 8, анодные шины 9, вал 3 с катодами и привод вращения вала 10 закреплены к крышке 2 электролизера. Крышка электролизера является съемной. Перед пуском электролизера углубление катодного токоподвода заполняют жидким галлием. Устанавливают в электролизер крышку с закрепленными на ней валом, катодами, анодными пластинами, анодными шинами и приводом. Сверху в электролизер через патрубок 11 подают рабочий электролит. Включают электропривод, вращающий вал, включают постоянный ток и проводят электролиз. Выходящий раствор самотеком через патрубок 12 поступает в теплообменник (на фиг. не указан), из которого насосом снова подается в электролизер. Оптимальная температура электролита достигается регулировкой подачи охлаждающей воды в рубашке 13 электролизера и в теплообменнике. Процесс можно проводить как в непрерывном, так и в периодическом режиме подачи электролита. Выделяемый в процессе электролиза жидкий галлий стекает с катодных дисков в днище ванны, откуда его периодически выгружают через запорный вентиль 14. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Электролизер для извлечения галлия из алюмощелочных растворов, включающий ванну с крышкой и вращающимся валом, на котором закреплены катоды, выполненные в виде колец,катодный токоподвод, выполненный в виде углубления в днище ванны на высоту сечения кольца, анодные шины и пластины, отличающийся тем, что катоды закреплены на валу с помощью дисков, выполненных из электроизоляционного материала, при этом вал с закрепленными на нем катодами, анодные шины и пластины прикреплены к крышке ванны.