Электролизер для извлечения висмута из свинцового сплава в электролите гидроксида натрия
ELECTROLYSIS CELL FOR EXTRACTION OF BISMUTH FROM LEAD ALLOY IN ELECTROLYTE OF SODIUM HYDROXIDE

Изобретение относится к рафинированию тяжелых цветных металлов электролизом в расплаве солей.
Известен аналог электролизера [1], содержащий анодную ванну предназначенную для расплавления гидроксида натрия. Внутри нее концентрично установлена катодная ванна. Катодный металл и электролит гидроксида натрия в электролизере перемешивается мешалкой.
Недостаток аналога в том, что мешалка не способствует отделению примесей. Мешалка создает только равномерность концентраций образовавшихся соединений и примесей во всем объеме катодного металла и электролита.
В качестве прототипа принят [2. RU 2254389 С1, С22В1 13/06, 20.06.2005] электролизер и электролит для извлечения висмута из свинцовых сплавов в электролите гидроксида натрия.
3
Способ рафинирования свинца от висмута осуществляется с использованием в качестве электролита расплавленный едкий натр. Электролизер содержит котел с исходным свинцово-висмутовый сплавом с погруженной мешалкой и залит электролитом из расплава едкого натра, в который погружен анод - стальной диск. Из катодного свинца висмут накапливается в электролите в виде суспензии соединений NaBi. При выщелачивании электролита в воде соединение разлагается и получают губку висмута. На катоде остается чистый свинец.
Недостаток прототипа в необходимости дополнительной операции - выщелачивания электролита в воде для выделения губки висмута и при этом имеет место потеря щелочи. Кроме того при переработке сурьмянистого сплава будет получаться сплав висмута с сурьмой.
3
3
Техническим результатом является повышение степени выделения металлического висмута на аноде с обеспечением раздельного максимального окисления сурьмы в шламы. В электролизере в катодную ванну 2 погружена сдвоенная мешалка. Пропеллер нижней мешалки 4, погруженный на дно, снабжен наклонными лопастями, которые обеспечивают при вращении смещение нижних слоев металла к поверхности разделения металла с электролитом. В отличие от мешалки по прототипу, которая обеспечивает равномерную концентрацию примесей по всему объему, предлагаемая нижняя мешалка с наклонными лопастями обеспечивает подъем нижнего слоя с повышенной концентрацией к поверхностному слою металла катодной ванны. Так как катодная ванна установлена на поддоне то стекающий по анодной стенке висмут накапливается в зазоре между стенкой анода и стенкой поддона. Шлам тиосолей сурьмы оседает на поддон и накапливается. Такое разделение способствует слиянию капель висмута в отдельную фазу для разгрузки. Мешалка на уровне верхнего уровня катодной ванны 2 состоит из диска 5 и основания полого конуса 6, стенки которого перфорированы. Поскольку соединение NaBi нерастворимо в свинце, как более легкое, чем металл, соединение накапливается в виде пены вместе с не окислившемся NaSb на границе между катодным металлом и электролитом. В дополнение к медленной естественной диффузии соединений к аноду верхняя мешалка струйного типа более интенсивно отбрасывает их к аноду. Металл, имеющий больший удельный вес, чем электролит, не вовлекается через перфорацию в полость конуса.
3
3
3
3
3
3
Электролит содержит 5-10% сульфита натрия, который окисляет Sb до прочных соединений окситиостибнатов натрия NaSbO и NaSbS и переводит сурьму в шлам. При прохождении постоянного тока через раствор гидроксида натрия на катоде выделяется натрий, который связывает растворенные в свинце такие примеси, как олово, висмут, сурьма в соединения NaSn, NaBi и NaSb. Соединение NaSn, хорошо растворимое в щелочи, накапливается в электролите и по мере накопления частично осаждается со шламом.
Таким образом, признаки, характеризующие выполнение мешалки сдвоенной из верхней и нижней мешалок, при этом нижняя мешалка выполнена в виде пропеллера с наклонными лопастями и размещена с обеспечением погружения на дно, а также размещение верхней мешалки на уровне верхнего уровня катодной ванны, являются необходимыми существенными признаками, которые приводят к повышению степени выделения металлического висмута на аноде, и раздельному максимальному окислению сурьмы в шламы.
Литература
1. Омельчук А.А., Зарубицкий О.Г., Опанасюк В.П., Захарченко Н.Ф., Дьяков В.Е. Поведение многокомпонентных свинцово-оловянных сплавов при катодной поляризации в расплаве гидроксида натрия \\ Укр хим.ж, 2002, т 68, №7-8, с37-43.
2. Пат РФ №2254389 - Способ электрохимического рафинирования свинца от висмута - Чекушин B.C., Бакшеев СП., Олейникова Н.В.; Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Красноярская государственная академия цветных металлов и золота" //C22B 13/06; Заявка: 2003132576 от 06.11.2003; Оп 20.06.2005 Би №17.