УСТАНОВКА ДЛЯ РАФИНИРОВАНИЯ ЧЕРНОВОГО СВИНЦА

Полезная модель относится к области металлургии, в частности, к установкам для электролитического рафинирования металлов и может быть использована на предприятиях, связанных с получением высокомарочного свинца из чернового металла, произведенного из минерального и вторичного сырья.
Известны установки для электролитического рафинирования свинца, использующие кремнефтористые, борфтористые и сульфаминовые электролиты [Баймаков, Ю.В. Электролиз в гидрометаллургии / Ю.В.Баймаков, А.И.Журин. - М.: Металлургия, 1982. - 376 с.. Лоскутов, Ф.М. Металлургия свинца / Ф.М.Лоскутов. - М.: Металлургия, 1965. - 528 с., Смирнов, М.П. Рафинирование свинца и переработка промпродуктов / М.П.Смирнов. - М.: Металлургия, 1977. - 280 с.]. К недостаткам таких установок относятся:
2
- низкая рабочая плотность тока 120-240 А/м;
- низкий катодный выход по току 95-97%;
- дендритообразование катодного свинца, что исключает возможность длительных кампаний наращивания катодного металла (не более 3 суток), когда кампания анодного растворения свинца не превышает 5-10 суток;
- выход анодного скрапа достигает 30% от исходной массы анода, что увеличивает незавершенное производство;
- дендритообразование способствует возникновению замыканий в электроцепи, что приводит к возрастанию расхода электроэнергии, который составляет 250-340 кВт-час на 1 тонну катодного свинца.
2
Наиболее близкой к заявляемой установке электролитического рафинирования свинца по совокупности признаков является установка, использующая в качестве электролита нитратные соединения свинца, обеспечивающая повышение плотности тока до 350 А/м при выходе по току более 99 %. Однако для нее присущи указанные выше недостатки, связанные со скоротечной кампанией наращивания катодов [Патент РФ №2294984, МПК С22В 13/06, Способ электролитического рафинирования свинца / Чекушин B.C., Бакшеев С.П., Олейникова Н.В.; заявитель и патентообладатель Чекушин B.C., ГОУ ВПО «ГУЦМиЗ». - №2004138315/02; заявл. 27.12.2004; опубл. 10.03.2007.].
Установка по прототипу работает следующим образом. Из анодной печи расплавленный свинец выливают в изложницы, выполненные в форме анодов (массой до 300 кг). Затвердевший металл поступает на электролиз. При этом методом прокатывания из высокомарочного свинца получают свинцовый прокат из которого вырезают катоды, завешиваемые вместе с анодами в электролизной ванне (предварительно аноды помещают в тканевые мешки, выполняющие функцию диафрагм, внутри которых накапливается анодный шлам). Электроды вертикального расположения и конструкция электролизеров не позволяет решить задачу борьбы с дендритообразованием. После завершения кампании наращивания катодов, их вынимают из ванны, промывают, сушат и направляют на плавку с последующей разливкой металла в изложницы стандартного образца.
В процессе электролиза обеспечивается циркуляция электролита (20 л/мин), сопровождающаяся фильтрованием последнего с перекачиванием фильтрата в напорную емкость.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известной установки, относится то, что не найдено условий подавления дендритообразования, затрудняющего возможность увеличения плотности тока, а также увеличения кампании растворения анода и наращивания катода.
2
Заявляемая полезная модель направлена на решение задачи, заключающейся в повышении производительности электролизера за счет повышения плотности тока до 1300-1500 А/м при выходе по току более 99%, снижения эксплуатационных затрат за счет увеличения продолжительности кампании растворения анодов, а также снижения доли незавершенного производства за счет уменьшения выхода анодного скрапа и исключения матричного катодного передела.
Заявляемая полезная модель направлена на решение задач повышения производительности электролизера и снижения эксплуатационных затрат на производство рафинированного свинца.
2
Указанный технический результат от применения полезной модели достигается тем, что известная установка, включающая печь для плавки чернового свинца с устройством для отливки анодов, их кристаллизации и охлаждения, электролизер, анод, диафрагменный мешок для анода, систему циркуляции электролита, включающую, осадительную центрифугу, насос и напорную емкость для электролита с самотечным сливом в электролизер, печь для плавки катодного свинца, изложницы для отливки готовой продукции, использует электролизер, выполненный с горизонтальной рабочей поверхностью анода, а катодом является поверхность конического днища электролизера, по которой перемещаются скребки, сдвигающие образующийся катодный осадок в центральную разгрузочную воронку, обеспечивающую удаление пульпы из электролизера с транспортировкой ее на центрифугу, где разделяют катодный осадок свинца и осветленный электролит для питания электролизера, обеспечивая скорость циркуляции 40-45 л/мин при плотности тока 1300-1500 А/м.
Электролизер выполнен из листовой стали, имеет цилиндроконическую форму. По поверхности конического днища перемещаются четыре скребка, счищающие катодный осадок свинца, а скребки жестко связаны между собой и через вертикальные штанги с венцом ведомого зубчатого колеса планетарного редуктора, обеспечивающего частоту вращения 1-2 об/мин. При этом стенки электролизера электроизолированы эпоксидным покрытием. Анод выполнен в форме цилиндра, диаметр которого на 200-250 мм меньше внутреннего диаметра электролизера. Межэлектродный зазор обеспечивается подъемно-транспортным устройством перемещения анода, а масса анода составляет от 2 до 5 тонн для обеспечения 20-55 суточной кампании растворения электрода.
Анализ совокупности существенных признаков заявляемой полезной модели - наличие новой конструкции электролизера при сохранении последовательности расположения оборудования и достигаемого при этом нового технического результата указывает, что между ними существует причинно-следственная связь, выражающаяся в следующем.
2
Горизонтальное расположение рабочей поверхности анода и использование в качестве катода конического днища электролизера с постоянным сгребанием с катодной поверхности осадка восстановленного металла и постоянном удалении металлического свинца в виде водной пульпы из электролизера в совокупности с высокой скоростью циркуляции электролита (40-45 л/мин), обеспечивают возможность работы при высокой плотности тока 1300-1500 А/м при выходе по току более 99%.
Проверка соответствия заявляемой полезной модели требованию «изобретательского уровня» в отношении совокупности существенных признаков, свидетельствует о том, что предлагаемая конструкция установки не следует явным образцом из известного уровня техники, а именно, конструктивная особенность установки - горизонтальное расположение электродов в совокупности с постоянным удалением катодного осадка, позволяют достичь указанного технического результата.
Полезная модель представляет собой установку для рафинирования чернового свинца, которая включает (фиг.1) печь (1) для расплавления чернового свинца со сливом в изложницы (2), выполненные в форме анодов. После затвердевания анодного сплава (3), его транспортируют к электролизной ванне (4) с применением грузоподъемного механизма (5). После зачехления анода (3) в диафрагменном мешке (6), его погружают в электролизную ванну (4), обеспечивающую постоянство межэлектродного расстояния, равного 60-70 мм. Коническая днищевая часть электролизера выполняет функцию катода по поверхности которого перемещается 4 скребка (7), выполненные из винипласта, жестко связанные с ведомым зубчатым колесом планетарного редуктора (8) через вертикальные штанги (9). Ведущая шестерня связана червячным редуктором (10) и электродвигателем (11). Пульпа, содержащая частицы восстановленного металла и электролит, через днищевую воронку электролизера поступает в осадительную центрифугу (12). Фильтрат перекачивают насосом (13) в напорную емкость (14). Осадок восстановленного металла промывают непосредственно в центрифуге (12). Промывной раствор перекачивают в реактор (15), где его упаривают и объединяют с электролитом. Подсушенный в центрифуге осадок восстановленного свинца перегружают в мульду (16) и направляют в печь (17) для расплавления и разливки в стандартные изложницы готовой продукции (18).