Электролизер
ELECTROLYZER

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых методом электрохимической хлоринации и может быть использовано в цветной металлургии при переработке золотосодержащих продуктов.
Известен электролизер, включающий корпус с установленными внутри анодом и катодом, диафрагму, разделяющую внутреннее пространство корпуса на анодный и катодный отсеки, системы подачи рабочего раствора и удаления отработанного раствора [1].
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является электролизер, состоящий из корпуса с установленными напротив друг друга анодом и катодом, установленной внутри корпуса диафрагмы, разделяющей внутреннее пространство корпуса на анодный и катодный отсеки, заканчивающиеся внизу пирамидальными частями с выпускными патрубками, присоединенной снаружи к стенке корпуса, примыкающей к аноду, сорбционной камеры со сливным патрубком, разделенный открытой снизу перегородкой на два отсека, установленный сверху корпуса и сорбционной камеры крышки для выпуска анодных и катодных газов, соединенного с пирамидальной частью анодного отсека корпуса патрубка для подачи рабочего раствора [2].
Общим недостатком известных электролизеров является низкое извлечение золота в конечный золотосодержащий продукт, обусловленное большими потерями золота при переходе ионов золота из анодного отсека в сорбционную камеру.
Технический результат изобретения - повышение извлечения золота в конечный золотосодержащий продукт за счет снижения потерь золота при переходе ионов золота из анодного отсека в сорбционную камеру.
Указанный технический результат достигается тем, что в электролизере, состоящем из корпуса с установленными напротив друг друга анодом и катодом, установленной внутри корпуса диафрагмой, разделяющей внутреннее пространство корпуса на анодный и катодный отсеки, заканчивающиеся внизу пирамидальными частями с выпускными патрубками, присоединенной снаружи к стенке корпуса, примыкающей к аноду, сорбционной камеры со сливным патрубком, разделенной открытой снизу перегородкой на два отсека, установленной сверху корпуса и сорбционной камеры крышки с патрубками для выпуска анодных и катодных газов, соединенного с пирамидальной частью анодного отсека патрубка для подачи рабочего раствора, в аноде и примыкающей к нему стенке корпуса выполнены вертикальные сужающиеся к сорбционной камере прорези, в корпусе на поверхности анода установлены на прорезях вертикальные диафрагмы, разделяющие пространство прорезей и анодной камеры. При этом ширина щели вертикально сужающихся прорезей в узкой части должна быть не более половины диаметра минимальных кусков загружаемого в сорбционную камеру сорбента, а в верхней части стенки корпуса, примыкающей к аноду и перегородки сорбционной камеры, выполнены отверстия для пропускания газов, попадающих в сорбционную камеру, к патрубку крышки для выпуска анодных газов.
На фиг. 1 представлен разрез А-А электролизера, на фиг. 2 - вид сверху электролизера без крышки, на фиг. 3 - вид сверху электролизера с крышкой, на фиг. 4 - разрез В-В электролизера.
Электролизер состоит из корпуса 1 с установленными напротив друг друга анодом 2 и катодом 3, с установленной в корпусе 1 диафрагмой 4, разделяющей внутреннее пространство корпуса 1 на анодный 5 и катодный 6 отсеки, заканчивающейся внизу пирамидальными частями 7 и 8 с патрубками 9 и 10.
К стенке 11 корпуса 1, примыкающей к аноду 2 снаружи присоединена сорбционная камера 12 со сливным патрубком 13, разделенная открытой снизу перегородкой 14 на два отсека 15 и 16. Сверху корпуса 1 и сорбционной камеры 12 установлена крышка 17 с патрубками 18 для выпуска анодных газов и 19 для выпуска катодных газов.
К пирамидальной части 7 анодного отсека 5 корпуса 1 присоединен патрубок 20 для подачи в анодный отсек 5 продуктивного раствора.
В аноде 2 и примыкающей к нему стенке 11 корпуса 1 выполнены вертикальные сужающиеся к сорбционной камере 12 прорези 21. В корпусе 1 на поверхности анода 2 установлены вертикальные диафрагмы 22, разделяющие пространства прорезей 21 и анодного отсека 5.
Ширина щели вертикальных сужающихся прорезей 21 в узкой части устанавливается меньше или равной половине минимального диаметра загружаемого в сорбционную камеру 12 сорбента.
В верхней части стенки 11 корпуса 1 примыкающей к аноду 2, и перегородки 14 сорбционной камеры 12 выполнены отверстия 23 и 24 для пропускания анодных газов из камеры 12 к патрубку 18 крышки 17.
Электролизер работает следующим образом
В анодный отсек 5 корпуса 1 загружается обрабатываемый материал. В отсеки 15 и 16 сорбционной камеры 12 загружается сорбент для сорбции золота из насыщенного рабочего раствора. В пирамидальную часть 7 анодного отсека 5 корпуса 1 через патрубок 20 подается рабочий раствор. На электроды 2 и 3 подается постоянный электрический ток.
4
-2
На аноде 2 и на электропроводных частицах обрабатываемого материала возбуждаются анодные электрохимические реакции образования молекулярного хлора, кислорода, хлорноватистой и соляной кислот, хлорного железа, которые активно растворяют в обрабатываемом материале золото, серебро, окисленные и сульфидные минералы. Золото растворяется до отрицательных ионов AuCl. Окисленные и сульфидные минералы растворяются с образованием катионов тяжелых металлов.
В поле постоянного электрического тока положительно заряженные катионы тяжелых металлов из анодного отсека 5 корпуса 1 движутся в сторону отрицательно заряженного катода 3, проходят через диафрагму 4 в катодный отсек 6, где вступая в реакцию с образующимися на катоде 3 ионами гидроксила, образуют гидроокислы металлов, которые осаждаются в пирамидальной части 8 катодного отсека 6, из которой выгружаются через патрубок 10.
4
-2
Отрицательные ионы AuCl в поле постоянного тока из анодного отсека 5 корпуса 1 движутся в сторону положительно заряженного анода 2, проходят через диафрагмы 22 и через сужающиеся вертикальные прорези 21 с помощью ускоряющихся потоков продуктивного раствора удаляются в сорбционную камеру 12. Продуктивный раствор в сорбционной камере 12 самотеком перетекает из отсека 15 через открытое снизу пространство перегородки 14 в отсек 16 и удаляется из сорбционной камеры 12 через сливной патрубок 13. При прохождении продуктивного раствора через сорбент в сорбционной камере 12 золото сорбируется сорбентом.
По окончании процесса электрохимической хлоринации в течение заданного времени обрабатываемый материал промывается водой, подаваемой через патрубок 10 и разгружается из анодного отсека 5 через патрубок 9 корпуса 1.
Далее процесс электрохимической хлоринации осуществляется аналогичным образом на следующих порциях обрабатываемого материала.
Замена сорбента в отсеках 15 и 16 сорбционной камеры 12 на свежий осуществляется при достижении порога насыщения сорбента золотом. Насыщенный золотом сорбент направляется на переработку с извлечением золота в конечный золотосодержащий продукт.
Выполнение вертикальных сужающихся прорезей в аноде и примыкающей к нему стенке корпуса обеспечивает эффективное удаление комплексных ионов золота без их возможного разложения на аноде в сорбционную камеру через сужающиеся прорези ускоряющимися за счет сужения потоками продуктивного раствора, что приводит к повышению извлечения золота в конечный золотосодержащий продукт.
Установка в корпусе электролизера вертикальных диафрагм препятствует проникновению минеральных частиц твердой фазы обрабатываемого минерала из анодного отсека корпуса в пространство сужающихся вертикальных прорезей и, соответственно, в сорбционную камеру.
Выполнение ширины щелей вертикально сужающихся прорезей в узкой части существенно меньше диаметра минимальных частиц сорбента исключает попадание частиц сорбента в прорези в аноде и примыкающей к нему перегородке, что исключает анодную поляризацию частиц сорбента и возвращение в раствор ионов золота.
Выполнение отверстий в верхней части стенки корпуса, примыкающей к аноду и перегородки сорбционной камеры, обеспечивает беспрепятственное удаление выделяющихся в сорбционной камере газов через патрубок в крышке для удаления анодных газов, исключая, тем самым, снижение эффективности сорбции сорбентом за счет загазованности объема сорбционной камеры.
Таким образом, предлагаемый электролизер для электрохимической хлоринации обеспечивает повышение извлечения золота в конечный золотосодержащий продукт за счет снижения потерь золота при переходе ионов золота из анодного отсека в сорбционную камеру.
Источники информации
1. Шевченко А.С., Евграфова Е.Л., Битимбаев М.Ж. Исследование электрохимической хлоринации золотосодержащей руды месторождения Акжал // Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья: матер. XXIII междунар. науч.-техн. конф. Екатеринбург: изд-во ООО «Форт Диалог-Исеть», 2018, С. 325-330; (рисунок 2).
2. Патент РФ № 2721107, кл. С22В 3/00, C25C 1/20, опубл. 15.05.2020, Бюл. №14.