СПОСОБ И УСТАНОВКА ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ЛУЖЕНИЯ НЕПРЕРЫВНО ДВИЖУЩЕЙСЯ СТАЛЬНОЙ ПОЛОСЫ В БЛОКЕ ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЯ

1. Способ электролитического лужения непрерывно движущейся стальной полосы (1) в блоке (3) электроосаждения с нерастворимым анодом (23) в электролите и расположенным в линии реактором (6) электрорастворения, предназначенным для пополнения электролита ионами олова путем селективного разделения через мембрану (10) электродиализа или электролиза, которая делит упомянутый реактор (6) электрорастворения на анодный отсек (6b), содержащий первый электрод (122b), соединенный с положительным полюсом цепи (12) питания электрическим током, и катодный отсек (6а), содержащий второй электрод (121а), соединенный с отрицательным полюсом этой же электрической цепи,
при этом орган управления реактором электрорастворения запускает первое переключение полярности питания электрическим током каждого из двух электродов,
причем орган управления обеспечивает сразу же вслед за первым переключением второе переключение циркуляции электролита между каждым из двух отсеков реактора электрорастворения и блоком электроосаждения,
отличающийся тем, что:
- следующие сразу друг за другом и периодические переключения полярности питания электрическим током блока электрорастворения и циркуляции электролита, возвращающегося в блок электроосаждения, обеспечивают непрерывный отбор электролита чередующимися циклами из того или иного из двух отсеков, придавая упомянутому отсеку анодную функцию электрорастворения посредством растворимого электрода,
- оба чередующихся цикла непрерывного отбора характеризуются близкими продолжительностями.
2. Способ по п.1, при этом каждый из двух электродов связан с неэлектропроводящей корзиной (7а, 7b) растворения, питаемой проводящими растворимыми элементами, придающими электродам идентичные свойства переключения типа анод/катод.
3. Способ по п.2, при этом питание растворимыми элементами осуществляют за счет непрерывного или последовательного заполнения гранулами олова каждой из неэлектропроводящих корзин (7а, 7b) растворения, причем каждая из них частично погружена в электролит одного из двух упомянутых отсеков.
4. Способ по любому из пп.1-3, при этом переключение циркуляции электролита между каждым из двух отсеков реактора электрорастворения синхронно связано с включаемым замыканием процесса удаления водорода из электролита.
5. Способ по любому из пп.1-3, при этом посредством гидравлического контура (8), обеспечивающего циркуляцию электролита из одного отсека реактора (6) электрорастворения, в данный момент питаемого анолитным контуром (6а), к блоку (3) электроосаждения и католитному контуру (6b), чтобы он стал анолитным, следующие сразу друг за другом переключения циркуляции электролита и полярности питания электрическом током осуществляют согласно следующей последовательности:
а) отключение питания электрическим током реактора электрорастворения,
b) выключение насосов (104, 105) циркуляции анолита и католита на выходе из резервуаров (4, 5) к каждому из электродов,
c) открывание первых вентилей (82b, 92а) впуска и выпуска электролита католитного контура (6b), при этом вентили (82а, 84b), связанные с анолитным контуром (6а), и один из вентилей (94а), связанный с католитным контуром, закрыты, и включение насоса (104) до откачки в католитный резервуар (5) католита, содержащегося в реакторе растворения со стороны (6b) и трубках (81b, 91а), соединенных с упомянутыми первыми вентилями и с ранее катодным отсеком (71b),
d) открывание вторых вентилей (94b, 84а) впуска и выпуска электролита анолитного контура (6а), при этом вентили (94а, 92b), связанные с католитным контуром (6b), и один из вентилей (82а), связанный с анолитным контуром, закрыты, и включение насоса (105) до откачки в анолитный резервуар (4) анолита, содержащегося в реакторе растворения со стороны (6а) и трубках (81а, 83а), соединенных с упомянутыми вторыми вентилями и с ранее анодным отсеком (71а),
e) закрывание одного из первых и одного из вторых вентилей (84а, 92а) сразу после завершения откачки анолита из (71а) в анолитный резервуар (4) и откачки католита из (71b) в католитный резервуар (5),
f) открывание вентилей (84b, 92b) каждого из электродов к одному из резервуаров (4, 5),
g) переключение и восстановление тока электрического питания.
6. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что орган анализа, выполненный с возможностью качественного и количественного измерения химического состава в каждом из двух отсеков реактора (6) электрорастворения, подает в орган управления сигнал, соответствующий содержанию ионов олова в каждом из упомянутых отсеков, и в зависимости от корректируемого порога содержания ионов олова упомянутый орган управления обеспечивает переключение полярности питания электрическим током, а также переключение циркуляции электролита.
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что орган управления реактором электрорастворения выполнен с возможностью контроля плотности тока растворения в зависимости от потребностей в пополнении ионов олова, оцениваемых по меньшей мере по сигналу, подаваемому органом анализа.
8. Способ по п.6, отличающийся тем, что орган анализа использует спектральный анализатор с лазерной абляцией.
9. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что в качестве электролита используют сульфоновую кислоту, например, метансульфоновую кислоту.
++
+
++
10. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что мембрана электродиализа или электролиза, разделяющая анодный и катодный отсеки анолита и католита реактора электрорастворения, является катионной мембраной, обладающей селективной проницаемостью, позволяющей поддерживать большую долю ионов олова Sn в анодном отсеке наряду с переносом ионов водорода Н в катодный отсек и незначительным переносом ионов олова Sn в этот же катодный отсек.
11. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что оба электрода реактора электрорастворения выполнены из олова с чистотой более 99%.
12. Установка электролитического лужения непрерывно движущейся стальной полосы в блоке (3) электроосаждения с нерастворимым анодом в электролите и размещенным в линии реактором (6) электрорастворения в контуре, предназначенном для пополнения электролита ионами олова путем селективного разделения через мембрану (10) электродиализа или электролиза, которая делит упомянутый реактор (6) электрорастворения на анодный отсек (6b), содержащий первый электрод (122b), соединенный с положительным полюсом цепи (12) питания электрическим током, и катодный отсек (6а), содержащий второй электрод (121а), соединенный с отрицательным полюсом этой электрической цепи,
при этом орган управления реактором электрорастворения запускает первое переключение полярности цепи (11) питания электрическим током каждого из двух электродов,
причем орган управления обеспечивает сразу же вслед за первым переключением второе переключение циркуляции электролита между каждым из двух отсеков реактора электрорастворения и блоком электроосаждения,
отличающаяся тем, что:
- орган управления активирует следующие сразу друг за другом и периодические переключения полярности питания электрическим током блока электроосаждения и циркуляции электролита, возвращающегося в блок электроосаждения, обеспечивая непрерывный отбор электролита чередующимися циклами из того или иного из двух отсеков, придавая упомянутому отсеку анодную функцию электрорастворения посредством растворимого электрода,
- орган управления последовательно активирует каждый из двух чередующихся циклов, поддерживая непрерывный отбор электролита, причем упомянутые циклы характеризуются близкими продолжительностями.
13. Установка по п.12, при этом оба электрода содержат проводящие растворимые элементы, придающие им идентичные свойства переключения типа анод/катод.
14. Установка по п.13, при этом растворимые элементы содержат гранулы олова, подходящие для непрерывного или последовательного заполнения по меньшей мере одной из двух неэлектропроводящих корзин (7а, 7b) растворения, причем каждый из упомянутых растворимых элементов частично погружен в электролит одного из двух упомянутых отсеков.
15. Установка по любому из пп.12-14, при этом орган управления содержит синхронную связь переключения циркуляции электролита между каждым из двух отсеков реактора электрорастворения с подключением контура дегазационного блока (5) удаления водорода из электролита, причем упомянутый контур является подключаемым между одним из отсеков и дегазационным блоком.
16. Установка по п.14, при этом каждая корзина (7а, 7b) растворения частично выполнена в виде вертикальной колонки с возможностью заполнения гранулами олова, в которой электролит циркулирует снизу вверх и которая содержит:
нижнюю «влажную» зону, выполненную из неэлектропроводящего материала, пластика или армированной сложнополиэфирной смолы или покрытой полимером стали, полностью погруженную в электролит и содержащую решетку, выполненную из по меньшей мере одной пластиковой сетки с размером ячейки, адаптированным к гранулометрии олова, а именно между 0,50 и 0,05 мм, предпочтительно между 0,3 и 0,10 мм, при этом упомянутая сетка поддерживается кожухом корзины растворения, который содержит отверстия для контактирования с электролитом, по меньшей мере в 50 раз большие, чем ячейки упомянутой сетки;
среднюю «влажную» зону, не погруженную, но омываемую циркуляцией электролита и оборудованную лотком (72а, 72b) отбора регенерированного электролита, причем упомянутый лоток запитывается через решетку, идентичную решетке нижней зоны, и при этом узел решетки и лотка выполнен из неэлектропроводящего материала, такого как пластик или армированная сложнополиэфирная смола или покрытая полимером сталь;
верхнюю «сухую» зону, проводящую электричество и не погруженную в электролит или не находящуюся в контакте с электролитом, оборудованную металлическим бункером (73) заполнения гранулами олова и соединенную с одним из контактов полярности цепи (11) питания электрическим током.
17. Установка по любому из пп.12-14 и 16, отличающаяся тем, что цепь (11) питания электрическим током реактора электрорастворения содержит переключатель (12) полярности, выполненный с возможностью переключения электрического питания каждого из электродов (121а, 121b) на положительную или отрицательную полярность, вследствие чего каждый упомянутый электрод становится анодом или катодом в соответствии с управляемой последовательностью поляризации.
18. Установка по п.16, отличающаяся тем, что первый контур выполнен с возможностью обеспечения циркуляции электролита по следующей схеме:
электролит, обедненный оловом и обогащенный кислотой, отбирают в блоке (3) электроосаждения, направляют в дегазационный блок (4) удаления кислорода, затем вводят в нижнюю зону первой корзины (7а) растворения гранул олова под давлением, достаточным для обеспечения перелива упомянутого электролита в лоток (72а) отбора средней зоны без перелива в верхнюю сухую зону;
электролит, пополненный ионами олова при его циркуляции в первой корзине (7а) растворения реактора электрорастворения, отбирают в лоток (72а) его отбора, направляют на удаление кислорода (4), после чего нагнетают обратно в лудильный бак (2);
электролит, отбираемый во втором отсеке (6b) реактора электрорастворения вблизи мембраны (10) электродиализа или электролиза с противоположной стороны от первой корзины (7а) растворения, направляют на удаление водорода (5), а затем нагнетают обратно в эту же зону отсека реактора электрорастворения.
19. Установка по любому из пп.16 и 18, отличающаяся тем, что второй контур выполнен с возможностью обеспечения циркуляции электролита по следующей схеме:
электролит, обедненный оловом и обогащенный кислотой, отбирают в блоке (3) электроосаждения, направляют в дегазационный блок (4) удаления кислорода, затем вводят в нижнюю зону второй корзины (7b) растворения гранул олова под давлением, достаточным для обеспечения перелива упомянутого электролита в лоток (72b) отбора средней зоны без перелива в верхнюю сухую зону;
электролит, пополненный ионами олова при его циркуляции во второй корзине (7b) растворения реактора электрорастворения, отбирают в лоток (72b) его отбора, направляют на удаление кислорода (4), после чего нагнетают обратно в лудильный бак (2);
электролит, отбираемый в первом отсеке (6а) реактора электрорастворения вблизи мембраны (10) электродиализа или электролиза с противоположной стороны от второй корзины (7b) растворения, направляют на удаление водорода (5), затем нагнетают обратно в эту же зону отсека реактора.
20. Установка по п.18, отличающаяся тем, что удаление кислорода (4) и удаление водорода (5) осуществляются соответственно в анолитном резервуаре (4) или католитном резервуаре (5), таких как буферные баки отсеков реактора электрорастворения.
21. Установка по любому из пп.12-14, 16 и 18, при этом посредством гидравлического контура (8), обеспечивающего циркуляцию электролита из одного отсека реактора (6) электрорастворения, в данный момент питаемого анолитным контуром (6а), к блоку (2) электроосаждения и католитному контуру (6b), чтобы он стал анолитным, следующие сразу друг за другом переключения циркуляции электролита и полярности питания электрическим током осуществляются согласно следующей последовательности:
a) отключение питания электрическим током реактора электрорастворения,
b) выключение насосов (104, 105) циркуляции анолита и католита на выходе из резервуаров (4, 5) к каждому из электродов,
c) открывание первых вентилей (82b, 92а) впуска и выпуска электролита католитного контура (6b), при этом вентили (82а, 84b), связанные с анолитным контуром (6а), и один из вентилей (94а), связанный с католитным контуром, закрыты, и включение насоса (104) до откачки в католитный резервуар (5) католита, содержащегося в реакторе растворения со стороны (6b) и трубках (81b, 91а), соединенных с упомянутыми первыми вентилями и с ранее катодным отсеком (71b),
d) открывание вторых вентилей (94b, 84а) впуска и выпуска электролита анолитного контура (6а), при этом вентили (94а, 92b), связанные с католитным контуром (6b), и один из вентилей (82а), связанный с анолитным контуром, закрыты, и включение насоса (105) до откачки в анолитный резервуар (4) анолита, содержащегося в реакторе растворения со стороны (6а) и трубках (81а, 83а), соединенных с упомянутыми вторыми вентилями и с ранее анодным отсеком (71а),
е) закрывание одного из первых и одного из вторых вентилей (84а, 92а) сразу после завершения откачки анолита из (71а) в анолитный резервуар (4) и откачки католита из (71b) в католитный резервуар (5),
f) открывание вентилей (84b, 92b) каждого из электродов к одному из резервуаров (4, 5),
g) переключение и восстановление тока электрического питания.
22. Установка по любому из пп.12-14, 16 и 18, отличающаяся тем, что контур циркуляции электролита содержит первый и второй контуры циркуляции, соответственно оборудованные набором первых и вторых дистанционно управляемых вентилей с сервоприводом, позволяющих последовательно переключать на первый или второй контур в соответствии с переключением подаваемых на электроды электрических полярностей согласно двум последовательным режимам:
режим открывания первого контура и соответствующего закрывания второго контура, когда первый отсек, соединенный с первым контуром, является первоначально анодным;
режим открывания второго контура и соответствующего закрывания первого контура, когда второй отсек, соединенный со вторым контуром, является первоначально анодным.
23. Установка по любому из пп.12-14, 16 и 18, отличающаяся тем, что вентилями с сервоприводом и переключателем подаваемой на электроды электрической полярности управляет орган управления, который подает команды переключения на основании данных, относящихся к содержаниям ионов олова в каждом из отсеков (6а, 6b), при этом упомянутые содержания подаются в орган управления органом анализа, в идеале работающим по методу спектроскопии с лазерной абляцией, или "Laser Induced Breakdown Spectroscopy".
24. Установка по любому из пп.12-14, 16 и 18, отличающаяся тем, что реактор электрорастворения состоит из множества ячеек электрорастворения, оборудованных контурами циркуляции и цепями питания электрическим током, установленных параллельно и содержащих каждая:
первую корзину (7а) растворения поочередно анодного или катодного типа,
вторую корзину (7b) растворения поочередно катодного или анодного типа,
катионную мембрану электродиализа или электролиза, делящую каждую ячейку на анолитную зону и католитную зону в зависимости от поляризации электродов.
25. Установка по любому из пп.12-14, 16 и 18, отличающаяся тем, что реактор электрорастворения состоит из множества ячеек электрорастворения, контуры циркуляции и цепи питания электрическим током которых являются отдельными и выполнены с возможностью переключения независимо друг от друга.
26. Установка по п.24, отличающаяся тем, что автоматическое устройство подачи гранул олова обслуживает бункеры (73) всех корзин реактора.