195680. lajstromszámú szabadalom • Elektrolitikus cella fém feltárására fémtartalmú anyagokból, mint ásványokból vagy koncentrátumokból, valamint katód az elektrolitikus cellához és eljárás a katód előállítására
1 195 680 2 Uxlok alakjára vonatkozóan nincs különösebb megkötés, általában a hengerszimmetrikus testeket tekintlietjiik küjönösen előnyöseknek. Mint a 2. ábrán látható, a hatodrészt a 8 porózus diafragmás zsákszerű elemekkel körbevett és egymással galvanikusun összekapcsolt rudak sorozata is alkothatja. A 8 porózus diafragmás zsákszerű elemek feladata a zagy útjának meghatározása és a felszabaduló fémrészecskék kívánt irányú továbbjutásának biztosítása. Ha az 5 anódok és a 3 katódok nem pontosan párhuzamosak egymással, 3 rendszer kémiai hatékonysága nem csökken. I la azonban a látszólagos párhuzamos elrendezés a kívánatos, akkor az 5. ábra szerint az 5 anódok ékszerű keresztmetszettel is létrehozhatók. Az 1 edénybeilyenkor a 3 katódok közé 9 okszerű anódok kerülnek, amelyek felületei lényegében teljes mértékben párhuzamosak lehetnek a 3 katódok által meghatározott felületekkel. A találmány szerinti elektrolitikns cella (3. ábra) olyan feinfei táró rendszert tartalmaz, amelyben a sugár - irányban elrendezett és S porózus diafragmás zsákszerű elemekkel körbevett 3 katódok környezetében a zsákszerű elemek 10 tartállyal közlekednek, ahol a 10 tartály az I cdéiiy középponti tartományában helyezkedik el. A 8 porózus difragmás zsákszerű elemeket célszerűen olyan 11 aljjal alakítjuk ki, amely a 10 tartály leié hajlik, és így a gravitációs erők hatására, vagy esetleg a vibrációs mozgások segítségével az előállított fémrészecskék a 11 aljon át a 10 tartály irányában tudnak mozogni. A rezgések létrehozására például 16 tengellyel ellátott 25 motor alkalmas. A 16 tengely 17 központi csővel kapcsolódó 22 csőbe van bezárva, és 23 tartóelemek biztosítják megfelelő távolságát a többi elemtől. A 16 tengely a 23 tartóelemek közötti télben 24 excentrikus lappal van ellátva, ezzel a 25 motorral forgatott 16 tengely kívánt mértékben rezgésbe hozható és vele együtt a többi elem is rezgésbe jön. A 10 tartályon belül 12 ferde felület van elrendezve, amely az oszszegyűlt részecskéket 13 elszállító cső alsó nyílásához iráni ltja. A kiváló fémrészecskéket ezen a csövön keresztül lehet például kiszivattyúzni, és a kiszivattyúzott zagytól később elkülöníteni. Az elválasztás után, amelynek módszerei önmagukban jól ismertek, az elektrolit visszavezethető az 1 edénybe. Az 1 edény központi tartományában a 17 központi csőben megvezeteti 15 axiális tengely révén az ábrán nem látható motorral hajtott, például ütköztetőt tartalmazó központi 14 keverőegység van. A 14 keverőegység az. ásványt és az elektrolitot elosztja, biztosítja a zagy szétáramoltatását cs szükség esetén az 5 anódokkal való kontaktusát. A 14 keverőegység környezetében lehet gázt bevezetni, ha ez az oxidáció szempontjából szükséges. Általában szükség van az 5 anód felületének környezetében a zagy állandó turbulens áramoltatására. A központi elhelyezésű 14 keverőegység, amikor a zagy felfelé irányuló mozgását biztosítja, jelentős energiafelhasználást igényelne ahhoz, hogy a turbulens áramlás a 8 porózus diafragmás zsákszerű elemek és az 5 anódok között létrejöjjön. A folyamat megkönnyítésére 18 lapátszerű elemek vannak az 5 anódok felülete mentén elhelyezve (6. cs 7 ábra), amelyek az 5 anód felülete felé irányítják az alulról felfelé haladó zagyot, előidézve a turbulens áramlást. A 6. és 7. ábra ugyan egymástól független eltérítő tagoknak mutatja a 18 iapátsz.ení elemeket, de nyilvánvaló, hogy a kívánt áramlási irányváltoztatást a 8 porózus diafragmás zsákszerű elemeken elrendezett eltérítő lapokkal is el lehet érni, vagy oly módon, hogy az. 5 anódokat szabálytalan felületű, például kiálló elemekkel ellátott lapátokként hozzuk létre. A icladal mindenkor az 5 anód környezetében esetleg kialakuló lamináris áramlás megszüntetése, hogy Ily módon a polarizáció elkerülhető legyen. A találmány szerinti elektrolitikus cellában az előállítóit fémrészecskék könnyű leválasztását lehetővé tevő katódok alkalmazása célszerű. A 4. ábra szerinti katód vezető anyagú 19 testet és ezt részben borító, nemvezető anyagú 20 bevonatot tartalmaz, amelyben 21 nyílások vannak. A 20 bevonat a 19 testhez szorosan illeszkedik és ez kizárja, hogy a 21 nyíláson kívüli részeken gyűlhessenek össze a kivált fémrészecskék. A szoros illeszkedést a legkönnyebben úgy érhetjük el, hogy az elektród (katód) rúdszerű vagy csőalakú 19 testét perforált műanyagcsővel vagy hálóval vonjuk he. 11a erre a célra hőre -zsugorodó műanyagot választunk, akkor az megemelt hőmérséklet hatásara könnyen rázsugon'tható a csőre vagy rúdra. Az ilyen megoldás előnye, hogy a fémrészecskék a 20 bevonatban levő 21 nyílásokban csak kisebb darabokba tömő* rülhctnck össze és ezek a kisebb darabok könnyen eltávolítható!; az elektród felületéről. Az összegyűlt kisebb darabok zagyként egyszerűen elszívhatok. Az elválasztást időszakos rázással is lehet segíteni. Az előzőekben a találmány szerinti elektrolitikus cella mechanikai jellemzőit ismertettük. A következőkben a működést, a kémiai hatást példa alapján ismertetjük. 1. példa Az elemzések szerint 23’,%■ rezet és 23,2% vasat tartalma Tó 40 kg rézkoncentfátuiiiot adagoltunk az ábrák szerinti kialakítású elektrolitikus cellába, amely 1500 liter elektrolittal volt feltöltve. Az elektrolit minden literében 35 g réz (teljesen ionizált Cu), 6,4 g réz (I) ion és 0,5 g vas volt. A keverékbe percenként 135 liter levegőt engedtünk és 700 A-es áramerősség mellett 1,0 V feszültséget kapcsoltunk az elektródokra. A katódokaf 15 ... 30 percenként egyszer finoman megrázogattuk és az alkalmazott üvegszál merevítő elemeket ilyenkor megmozgattuk, amikor a rézpor a központi tartály meghajlott alján mozoghatott lefelé. A tartály legalsó pontjáról a keresztezett rézport agyként függőleges csövön keresztül elválasztó kamrába szivattyúztuk, ahol a rézport az elektrolittól elválasztottuk, majd centrifugális szivattyúba juttattuk és ezután az ehktrolitikus cellába visszaszállítottuk. Az elektrolitikus cila anolitjál tartalmazó térrészben 2,2 és 3,0 közötti pH érteket biztosítottunk a vizsgált időszak alatt, amit az elektrolitikus cellán átengedett levegő mennyiségével lehet fokozatostul változtatni. A levegő mennyiségének csökkentető a pH értékének 2,0 ... 2,5 pH tartományba való csökkentését tette lehetővé. 10 órás feldolgozás után a levegőbevezetést és az. áramot kikapcsoltuk, a zagyot átszűrtük, és a szőriétől átmostuk, majd szárítottuk. A vegyelemezések szerint a szőriéiben 0,8% volt a réz mennyisége, a vasé 24%, ami végeredményben annyit jelent, hogy az elektioií/is folyamán a réz. 97%-os feltárási arány mellett 0,75 kWh;kg teljesítményfelvétel mellett állítható elő. Miután kaik opirit koncentrál uniót alkalmaztunk, megállapítható volt a ken majdnem teljes redukálása elemi formában, a vas oxidálódása, és így ezek mind a maradékban voltak. A példa azt igazolja, hogy egyszerű módon lehetséges a rezet és ként tartalmazó koncentrátum átalakítása nagy tisztaságú fémmé és elemi kénné, aminek során a kén líoxidos levegőszennyezés elkerülhető, légköri nyomáson és a környezetitől alig eltérő hőmérsékleten kis energiafogyasztás mellett a fém előállítható. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 5
