Рейка для установки электродов на электролизные ванны

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к оборудованию для электролитического рафинирования цветных металлов, химической и электрохимической обработки изделий и может быть использована в металлургической промышленности при осаждении и очистке металлов.
Настоящая полезная модель относится к средствам (держателям) для установки электродов на электролизные ванны,  в частности, анодов в ваннах для гальванизации металлических объектов.
Уровень развития области техники
Электролизные ванны (электролизеры) нашли широкое применение в металлургической, химической промышленности и в гальванотехнике. Электролитическому рафинированию подвергают медь, никель, олово, свинец, серебро, золото.
Известно множество конструктивных решений средств  и держателей различного исполнения в форме штанг, рельсов или ободов  для навешивания  на них электродов  в электролизных ваннах.
Например, SU № 1815274 , RU №№ 116387, 321675, 2400569, 2553161, 2481419, 2266982, 2176289, 2282684.
Наиболее близким аналогом является электролизер, содержащий ванну с электролитом, электроды, штангу (рейку)  для навешивания электродов  (RU № 2422559, прототип)
Известные рейки для электролизных ванн изготавливались (выпиливались) на станках с потерей материала на механическую обработку, как правило, из стеклотекстолита или других слоистых пластиков, обладающих недостаточной термо- и химической стойкостью и, следовательно, не обеспечивающих долговечность и надёжность изделия при его эксплуатации.
Недостатком известных реек является низкая долговечность рейки для установки электродов в связи с ускоренным износом материала рейки в агрессивной среде – электролите, и высокая материалоёмкость в изготовлении.
Техническая проблема, разрешаемая в соответствии с настоящей полезной моделью – создание технологичной, термо- и химически стойкой  рейки, расширение арсенала реек для использования в ваннах для гальванизации металлических объектов.
0
12
Технический результат, позволяющий решить поставленную проблему, заключается в повышении долговечности и надёжности рейки при её эксплуатации, хранении и транспортировке, преимущественно за счёт обеспечения высокой термо- и химической стойкости: рабочая температура до +120С, стойкость до 98,9% к различным кислотам, 50% к серной кислоте, низкое влагопоглощение 0,05%, допустимая ударная нагрузка при свободном падении до 600 кГ, электрическая прочность 10,5 кВт мм, удельное поверхностное сопротивление 3х10  ом,  а также упрощение технологии, экологичность её изготовления литьем и снижение себестоимости.
Сущность полезной модели
Сущность полезной модели состоит в том, что рейка для установки электродов на электролизные ванны представляет собой пластину, выполненную литьем из полимерного материала  полидициклопентадиен, представляющего собой продукт каталитической метатезисной полимеризации дициклопентадиена с помощью рутениевого катализатора Граббса.
Как правило,  полимерный материал  содержит кварцевую муку.
Предпочтительно, указанный полимерный материал  содержит добавку-загуститель BYK-410.
Предпочтительно, указанный полимерный материал  содержит модифицирующие добавки из группы: антиоксиданты, пластификаторы, пигменты, неорганические наполнители.
Предпочтительно, рейка  выполнена  из полимерного материала  методом из группы: литья в форму с последующим отверждением  и  механической обработкой готового изделия.
Характеристика полезной модели.

2
Термо- и химически стойкая  рейка  для установки электродов  на электролизные ванны представляет собой деталь вытянутой формы, преимущественно прямолинейную пластину (прямолинейную или фигурную – с выемками), выполненную из полимерного материала (промышленное наименование – Рутепол), представляющего собой  полидициклопентадиен – продукт каталитической метатезисной полимеризации дициклопентадиена  с помощью рутениевого катализатора Граббса,  с наполнителем – кварцевой мукой (маршалит). Маршалит (кварц пылевидный) – тонкодисперсный минеральный наполнитель, выпускаемый на основе природного сырья, содержит не менее 98% SiO.
Метатезис олефинов - химическая реакция, в процессе которой при двойных связях алкенов, участвующих в реакции, происходит перераспределение заместителей.
Метатезисная полимеризация дициклопентадиена — дициклопентадиен с помощью катализаторов Граббса полимеризуется до полидициклопентадиена.
Рейка выполнена из полимерного материала  методом из группы: литья в форму с последующим отверждением при нормальной температуре,   механической обработки готового твердого полимера с наполнителем.
Рейка выполнена из полимерного материала, который содержит, например, добавку-загуститель BYK-410. Рейка может также  содержать антиоксиданты и функциональные добавки, представляющие собой  пигменты или пигментные пасты.

Термо- и химически стойкая  рейка  Рутепол представляет собой изделие  из  указанного выше композиционного высококачественного полимерного материала.

Рейки изготавливаются по чертежам литьевым методом на основе двухкомпонентной  композиции   Рутепол ТУ 2257-002-34485552-2016 (литье в форму с последующим отверждением полимерного изделия) либо из готового полимера  Рутепол  ТУ2246-001-34485552-2015 путем механической обработки.
Рейки используются в электролизных ваннах как изолятор и опора для установки на них электродов.
Состав

Полимер Рутепол  ТУ2246-001-34485552-2015.
Краткая инструкция по изготовлению

Рабочий раствор, приготовленный из  двухкомпонентной композиции Рутепол (Rutepol) ТУ2257-002-34485552-2016, тщательно перемешивается с наполнителем – кварцевой мукой – в определённой пропорции. Для недопущения расслоения данной смеси может использоваться добавка-загуститель BYK-410  в количестве 0,3% массы от композиции Рутепол.

Рутепол  для изготовления рейки поставляется в виде двухкомпонентной  композиции, один из компонентов которого представляет собой модифицированный  раствор на основе дициклопентадиена (Компонент А   -  жидкость бесцветная или желтоватого оттенка с характерным запахом. Основное вещество – дициклопентадиен, содержит добавки антиоксидантов, функциональные добавки, может содержать пигменты), а второй  - представляет собой мелкодисперсный  порошок катализаторов Граббса (Компонент Б – катализатор, представляет собой мелкодисперсный порошок розового цвета), который растворяют  в органическом растворителе, преимущественно в спирте  из группы: фенилэтиловый спирт, бензиловый спирт, перед смешиванием с компонентом А.
Добавляется наполнитель в количестве 50% смеси компонентов А и Б, например,  в виде кварцевой муки – маршалит.
о
Технология существенно упрощается в связи с тем, что, в результате растворения катализатора Граббса в органическом растворителе, преимущественно,  спирте  из группы: фенилэтиловый спирт, бензиловый спирт, перед смешиванием с компонентом А,  реакция компонентов А и Б идет при комнатной  температуре 18-20 С, с последующим отверждением.
Полученная смесь готова для заливания  в специально приготовленную форму  (обработанную антиадгезивным составом и герметично собранную).
Основные характеристики рейки указаны в таблице 1.
Примеры изготовления рейки
Пример 1.

Готовят сборную горизонтальную пресс-форму под фигурную рейку размерностью 1950х55х35 мм. Берут 2 кг смеси Рутепол, добавляют 6 г добавки-загустителя BYK-410 и перемешивают 30 сек. Затем берут 400 мг растворенного рутениевого катализатора Граббса (200 мг/1000 г), добавляют в смесь и перемешивают миксером 30 сек. Затем засыпают в смесь 2 кг кварцевой муки - маршалит (50% от всей массы смеси), перемешивают миксером до получения однородной массы и заливают в пресс-форму. Пресс-форму сверху закрывают. Через 30-40 мин смесь задымляется и полимеризуется. После остывания пресс-форму разбирают и извлекают кислотостойкую рейку Рутепол. При необходимости возможна механическая доработка рейки.
Пример 2.

Берут герметично закрытую металлическую пресс-форму с внутренними размерами 1980х105х45 мм и ставят вертикально. Сверху должно быть небольшое отверстие для заливки смеси. Берут  10 кг смеси Рутепол, добавляют 50 г жёлтого пигмента (0,5%) и перемешивают миксером до равномерного окрашивания жидкости. Затем берут 2 г растворенного рутениевого катализатора Граббса (200мг/1000г), добавляют в смесь и перемешивают миксером 30-40 сек, после чего заливают в пресс-форму через отверстие до самого верха. Отверстие закрывают. Через 30-40 минут происходит экзотермическая реакция и смесь полимеризуется. После остывания извлекают из пресс-формы твердую рейку Рутепол жёлтого цвета.
Пример 3.

Берут металлическую пресс-форму с одной открытой стороной с внутренними размерами 1980х105х45 мм и ставят горизонтально. Берут 7 кг смеси Рутепол, добавляют 21 г сажи (0,3%), перемешивают миксером до равномерного окрашивания, добавляют 1,4 г растворенного рутениевого катализатора Граббса, перемешивают миксером ещё 30-40 сек. Сразу после этого засыпают в смесь 7 кг кварцевой муки (50% от всей массы смеси) и перемешивают миксером до получения однородной смеси, затем заливают в пресс-форму и сверху плотно закрывают крышкой. Через 30-40 мин смесь задымляется и полимеризуется. После остывания извлекают из пресс-формы твердую рейку Рутепол чёрного цвета с двумя слоями: малогорючий слой с кварцевой мукой и 2-й слой полностью из смеси Рутепол.
3
Для извлечения рейки форма разбирается и достается готовое изделие. Плотность   материала   1,03 – 1,50 г/см.
Область применения
Рейка предназначена для применения в металлургической, химической промышленности и в гальванотехнике для установки электродов на электролизные ванны,  в частности, анодов в ваннах для гальванизации металлических объектов.
Для электролизных ванн на данный момент делается три вида реек - прямые и фигурные (длинные и короткие).

1) Рейка прямая Рутепол (Rutepol)  1945 х 40±1 х 30±1 мм

2) Рейка фигурная Рутепол (Rutepol)  760 х 55±1 х 35±1 мм

3) Рейка фигурная Рутепол (Rutepol)  1980 х 55±1 х 35±1 мм
Параметры среды (электролита) в электролизных ваннах, с которыми используется рейка в цехах электролиза меди, приведены в таблице 2.
Поверхность рейки получается гладкой без посторонних включений, расслоений и трещин. Габаритные размеры и масса рейки должны соответствовать значениям, указанным в чертеже на изделие.

Материал реек Рутепол обеспечивает изделию надлежащие эксплуатационные показатели (прочность, низкая тепло- и электропроводность, стойкость в агрессивной среде,  долговечность,  низкая горючесть).   Кроме того, изделие можно изготавливать  в широкой цветовой гамме.
Рейка изготавливается из термо-кислотостойкого материала с высокими физико-механическими свойствами, стойкого к воздействию агрессивной среды.
Рейка не представляет опасности для жизни, здоровья людей и окружающей среды как в процессе эксплуатации, так и после окончания срока эксплуатации и подлежит  утилизации обычным для бытовой продукции порядком.
Использование настоящей полезной модели позволяет обеспечить повышение долговечности и надёжности рейки при её эксплуатации, хранении и транспортировке, а также упрощение технологии, экологичность её изготовления и снижение себестоимости.