УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ СЫРЬЯ ТЯЖЕЛЫХ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ В РАСПЛАВЕ СОЛЕЙ
DEVICE FOR PROCESSING STOCK OF HEAVY NONFERROUS METALS IN SALT MELTS

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для переработки сырья и лома тяжелых цветных металлов, например свинца, висмута.
Наиболее близким техническим решением является электролизер для разделения металлов в расплаве солей, включающий футерованную катодную ванну на подставке со сливным отверстием и нагревателем, чашу из диэлектрика на подставке, кварцевую трубу с токопроводом внутри, в нижней части катодной ванны размещен сифонный карман, отделенный перегородкой с сифонной щелью внизу, в верхней части катодной ванны размещен укрепленный на чаше кольцевой конусный экран-катод с углом наклона 45-60° к горизонтальной поверхности чаши (Патент РФ №2114936, М.кл. C25C 7/00, C25/C3/34, 1996).
Недостатками известного устройства являются:
1. Неравномерный нагрев солей и сырья нагревателем,
расположенным в футерованном слое дна ванны, приводит к перегреву расплава в нижней части ванны и недостаточному нагреву компонентов в ее верхней части, что приводит к снижению производительности устройства.
2. Медленное реагирование сырья и солей в анодной чаше из-за неподвижности расплава приводит к снижению процесса диффузии ионов расплава солей, сырья и к поляризации поверхностей анодной чаши и катодной ванны.
3. Интенсивное пенообразование сопровождается выливанием горячей и токсичной пены из ванны, что приводит к короткому замыканию контактов нагревателя из-за электропроводности пены.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение производительности устройства, снижение загрязнения рабочей зоны и окружающей среды токсичными пеной, газами и пылью.
Устройство для переработки сырья тяжелых цветных металлов в расплаве солей, включающее футерованную катодную ванну на подставке со сливным отверстием и нагревателем, анодную чашу из диэлектрика на подставке, трубу из диэлектрика с токопроводом внутри, новым является то, что ванна снабжена электронагревателями, установленными внутри футерованного слоя цилиндрической части ванны на расстоянии друг от друга 0,2-0,3 м, сверху на 1/3 высоты ванна выполнена в виде перевернутого усеченного конуса, на которой установлена крышка с центральным сквозным отверстием, между стенками верхней части ванны и нижней части крышки жестко установлены фланцы с прокладками из диэлектрического термостойкого материала, дно катодной ванны выполнено под углом 5-15° относительно сливного отверстия, а подставка чаши, выполненная в виде двух плоских дисков на вертикальной стойке, закреплена четырьмя косынками на верхнем и нижнем дисках, внутри чаши установлена мешалка-анод в виде диска, жестко соединенного с токопроводом, на верхней поверхности диска симметрично жестко установлены две лопасти в виде прямоугольных пластин, в верхней цилиндрической части ванны установлен пеногаситель в виде диска со сквозным отверстием и лопастями прямоугольной формы, симметрично и жестко установленными на нижней его поверхности, при этом верхняя поверхность диска выполнена наклонной, внутри сквозного отверстия диска жестко закреплена втулка, которая при помощи прокладки и болтов соединена с внешней поверхностью трубы из диэлектрика, в верхней части токопровода через муфту из диэлектрического термостойкого материала установлен электродвигатель, соединенный кабелем с частотным преобразователем при помощи кронштейна, закрепленного жестко на верхней поверхности крышки ванны, между верхней поверхностью крышки и муфтой установлен подшипниковый узел с токопроводом внутри, который закреплен жестко на крышке ванны и выполнен в виде цилиндрического стакана с крышкой и сквозными отверстиями в дне и крышке, внутри стакана установлены подшипники с графитовыми наполнителями, стакан жестко закреплен четырьмя стойками на верхней поверхности крышки устройства, на крышке ванны тангенциально закреплен газовыходной патрубок, с направлением для выхода газов, противоположно направлению вращения электродвигателя, сбоку крышки ванны устройства жестко установлен поворотный шарнир, соединенный жестко с кронштейном и зажимом, который закреплен на подъемной гидравлической стойке с возможностью перемещения вверх-вниз, на крышке и в верхней части ванны установлен термодатчик в защитном чехле, а на ее дне установлен поплавковый уровнемер в виде полого шара со стержнем, проходящим через крышку ванны, причем на нижней поверхности диска пеногасителя установлено 4-12 лопастей прямоугольной формы.
Внутри футерованного слоя цилиндрической части ванны на расстоянии 0,2-0,3 м друг от друга установлены электронагреватели для быстрого, равномерного нагрева сырья, солей и поддержания оптимальной температуры расплава в катодной ванне для увеличения производительности устройства.
Сверху на 1/3 высоты ванна выполнена в виде перевернутого усеченного конуса для увеличения площади поперечного сечения в верхней части конуса, для уменьшения скорости газов, пыли и высоты пены над расплавом и предотвращения выхода пены через газовыходной патрубок.
Крышка на ванне обеспечивает герметизацию внутреннего объема и выход газов через газовыходной патрубок.
Дно катодной ванны выполнено под углом 5-15° относительно сливного отверстия для полноты слива жидкого металла из ванны.
Подставка чаши выполнена в виде двух плоских дисков на вертикальной стойке, которая закреплена четырьмя косынками на верхнем и нижнем дисках для увеличения катодной площади жидкого металл, что обеспечивает увеличение производительности устройства.
Для плавного перемешивания сырья и расплава солей мешалка-анод выполнена в виде диска, жестко соединенного с токопроводом, на верхней поверхности которого установлены две лопасти в виде прямоугольных пластин. Мешалка-анод предотвращает поляризацию в процессе перемешивания за счет снятия пристеночного слоя отрицательно заряженных ионов расплава солей и сырья.
Для разрушения пены на поверхности расплава солей и сырья установлен пеногаситель в виде диска со сквозным отверстием и лопастями прямоугольной формы, симметрично и жестко установленными на нижней поверхности. Разрушение пены происходит под действием вращающихся лопастей, а диск предотвращает выброс пены в верхнюю часть ванны.
Втулка пеногасителя обеспечивает регулирование его установки на трубе из диэлектрика.
Верхняя поверхность диска пеногасителя выполнена наклонной для предотвращения зарастания отложениями его верхней наклонной поверхности.
Внутри стакана установлены подшипники с графитовыми наполнителями для подачи электротока на токопровод и для уменьшения трения в подшипниках.
На крышке ванны тангенциально закреплен газовыходной патрубок с направлением для выхода газов противоположно направлению вращения электродвигателя - для удаления газов из ванны с минимальным количество пыли и пены.
Сбоку крышки ванны установлен поворотный шарнир, соединенный жестко с кронштейном и зажимом, который закреплен на подъемной гидравлической стойке с возможностью перемещения вверх-вниз при подъеме и опускании крышки над ванной при одновременном отводе ее в сторону.
На нижней поверхности диска пеногасителя установлено 4-12 лопастей прямоугольной формы для интенсивного разрушения пены при плавном вращении мешалки.
Устройство для переработки сырья тяжелых цветных металлов в расплаве солей поясняется чертежами:
На фиг.1 изображен общий вид устройства;
фиг.2 - вид сверху устройства.
Устройство для переработки сырья тяжелых цветных металлов в расплаве солей включает на подставке 1 футерованную катодную ванну, состоящую из нижней цилиндрической части 2 и верхней части 3 в виде перевернутого усеченного конуса.
Электронагреватели 4 установлены внутри футерованного слоя 5 цилиндрической части 2. На дне 6 цилиндрической части 2 ванны со сливным отверстием 7 и краном 8 установлена чаша 9, расположенная на подставке, состоящей из верхнего 10 и нижнего 11 дисков, соединенных стойкой 12 с косынками 13. Верхняя часть 3 ванны и крышка 14 с центральным отверстием ванны и газовыходным патрубком 15 соединены фланцами 16, 17 и прокладкой 18. Фланец 16 верхней части 3 ванны соединен кабелем 19 с источником постоянного тока 20. Внутри чаши 9 установлена мешалка-анод в виде диска 21, на верхней поверхности которого симметрично жестко расположены две лопасти 22, диск 21 жестко соединен с токопроводом 23, размещенного в трубе 24, на которой закреплен пеногаситель в виде диска 25 со сквозным отверстием и лопастями 26, симметрично жестко установленными на нижней поверхности диска 25 и втулки 27 с винтами 28, прокладкой 29. Токопровод 23 проходит через подшипниковый узел, состоящий из стакана 30 с отверстием в центре, подшипников 31 с графитовыми наполнителями, втулки 32, крышки 33 стакана 30 с центральным отверстием. Стакан 30 закреплен жестко четырьмя стойками 34 на крышке 14 верхней части 3 ванны. Стойка 34 соединена кабелем 35 с источником постоянного тока 20. Токопровод 23 соединен через муфту 36 с электродвигателем 37, который кабелем 38 подключен к частотному преобразователю 39, электродвигатель 37 кронштейном 40 жестко закреплен на крышке 14 верхней части 3 ванны, которая кронштейном 41, шарниром 42 и зажимом 43 закреплена на гидравлической стойке 44 с опорой 45. В верхней части 3 ванны установлен термодатчик 46 в защитном чехле 47, а на ее дне 6 установлен поплавковый уровнемер в виде полого шара 51 со стержнем 52, проходящим через крышку ванны. В устройстве предусмотрено соединение газовыходного патрубка 15 с газоходом 48 очистки газов. Устройство снабжено изложницами для жидкого металла 49 и расплава 50.
Устройство для переработки сырья тяжелых цветных металлов в расплаве солей работает следующим образом.
В чашу 9 загружают сырье, а в цилиндрическую часть 2 ванны - соль, затем верхнюю часть 3 ванны закрывают крышкой 14 с помощью гидравлической стойки 44 и фланцев 16,17 с прокладкой 18, газовыходной патрубок 15 соединяют с газоходом 48 очистки газов, токопровод 23 соединяют последовательно через подшипники 31, стакан 30, стойку 34 и кабель 35 с источником постоянного тока 20 и фланец 16 верхней части 3 ванны соединяют через кабель 19 с источником постоянного тока 20, включают источник постоянного тока 20, подают электрическое напряжение на электронагреватели 4. После расплавления солей в цилиндрической части 2 ванны, определяемое по показаниям термодатчика 46 подают регулируемое электрическое напряжение с частного преобразователя 39 на электродвигатель 37, и мешалка-анод перемешивает расплав с сырьем. Образующуюся при работе мешалки-анода пену разрушает пеногаситель, а пыль и газы удаляют через газовыходной патрубок 15 на очистку. В устройстве происходит процесс восстановления ионов тяжелых цветных металлов на поверхностях цилиндрической части 2 катодной ванны и дна 6, осаждение жидкого металла на дно 6, после чего на поверхности жидкого металла также происходит восстановление ионов тяжелых металлов:
2+
-
Ме+2е (катод. ванна) → Ме↓
Окончание процесса электролитического восстановления ионов металла в устройстве определяют по положению стержня 52 поплавкового уровнемера. Затем открывают кран 8 и через сливное отверстие 7 выпускают жидкий металл в изложницу 49. Расплав солей выпускают в изложницу 50. Источник постоянного тока 20, частотный преобразователь 39 выключают и отсоединяют газовыходной патрубок 15 от газохода 48 очистки газов, поднимают с помощью гидравлической стойки 44 крышку 15, отводят ее с помощью шарнира 42 в сторону и производят загрузку новой порции сырья в чашу 9 и соли в цилиндрическую часть 2 ванны.
Техническим результатом предлагаемого устройства является повышение производительности в 1,5-2 раза, снижение загрязнения рабочей зоны токсичными веществами в виде пены, газов и пыли.