Устройство для электрохимического получения металла с использованием прерывистого тока

Устройство для электрохимического получения металла с использованием прерывистого тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

аВтентн мм н д

О П И D 690081

Союз Советских

Социалистимеских

Реслублик

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. спид-ву— (51) М, Кл

С 25 С 3/20 (22) Заявлено 12.05.76 (21) 2377701/22-02 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Государственный неинтет

СССР ее делам нзебретеннй н открытей

Опубликовано 05.10.79. Бюллетень №37

Дата опубликования описания 15.10.79 (53) УДК 621.357 (088.8) Г. М. Гусельников, И. М. Розеншток, И. И. Девчич, О. А. Хан и Н. И. Фульман (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) УСТРОЛСТВОДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ПОЛУЧЕНИЯ

i×ETAËËA С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

ПРЕРЫВИСТОГО ТОКА

Изобретение относится к производству металлов путем электролиза.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для электрохимического получения металла с использованием прерывистого тока, содержащее электролизер с электродами, шунт, тиристорный источник катодного тока, фазоимпульсный блок, блок зашиты. Продолжительность бестоковой паузы в устройстве задается произвольно или на основании результатов электролиза, при которых достигается минимальный расход электроэнергии, максимальная величина выхода металла по току и наилучшее качество катодного осадка. Величина бестоковой паузы выбирается опытным путем и через задающее устройство вводится в схему управления источником прерывистого тока (1).

Однако недостатком этого устройства является то, что величина бестоковой паузы завышена. При завышенной величине бестоковой паузы процесс электроосаждения прекращается, и начинается интенсивное растворение уже осажденного катодного

2 осадка. Это приводит к снижению выхода металла по току, увеличению расхода электроэнергии на восстановление растворенного, катодного осадка и снижению производительности.электролизера и степени использова5 ния катодного тока.

Целью изобретения является увеличение выхода металла по току, снижение расхода электроэнергии и улучшение свойств катодных осадков.

Цель достигается тем, что устройство о дополнительно снабжено блоком регистрации переходных процессов, первый вход которого соединен с электродами электролизара, второй — с шунтом, а выход соединен со вторым входом блока управления.

ts Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлейа структурная схема устройства для электрохимического получения металла с использованием прерывистого тока; на фиг. 2 — структурная схема блока регистрации переходных процессов на электродах электролизера; па фиг. 3 — осциллограммы тока и напряжения электролизера; на фиг. 4 — токовая осциллограмма устройства для электрохимическо690081 го получения металла с использованием прерывистого тока.

Устройство для управления процессом электроосаждения с использованием прерывистого тока состоит из электролизера 1 с электродами и раствором, тиристорного источника 2 катодного тока и системы управ5 ления и защиты.

Система управления и за щиты состоит из задающего органа 3, блока 4 регистрации переходных процессов, блока 5 управления, фазоимпульсного блока 6 и блока 7 защиты. to

С помощью задающего органа 3 устанавливается амплитуда катодного тока, величина длительности катодного периода и продолжительность бестоковой паузы.

Блок 4 регистрации переходных процессов определяет продолжительность протекания переходных процессов на электродах электролизера.

В блоке 5 управления происходит отрабатывание сигнала для управления блоком фазоимпульсного регулирования.

1О

Блок 7 зашиты осуществляет защиту тиристорного преобразователя от аварийных режимов, 8 — шунт в цепи катода.

Блок 4 регистраций переходных процессов имеет два входа. Вход А связан с электроннолучевым осциллографом 9 (фиг. 2), с помощью которого осуществляется из ерение и визуальное наблюдение за переходным процессом, а вход Б — с усилителем 10, который собран по известным схемам им- зe пульсных усилителей. Выход усилителя 10 связан с входом блока 5 управления (фиг. I).

Устройство для электрохимического получения металла с использованием прерывистого тока работает следующим образом.

Задающим органом 3 устанавливается необходимая для процесса электроосаждения металла величина катодного тока и продолжительность катодного периода.

Период прерывистого тока Т определяется по формуле

Т= tn+ 4, 4О где 1 — бестоковая пауза, сек, t,— катодный период, сек.

8 задачу устройства входит определение оптимальной величины бестоковой паузы, исходя из условий работы электролизера.

После включения катодного тока i< 4> (фиг. 2) на границе металл-электролит анода и катода электролизера устанавливается стационарный режим, характеризующийся постоянной поверхностной концентрацией реагирующих ионов, постоянным градиентом О концентрации и состоянием поверхности электродов. В электрической емкости приз,зектродн го слоя анода и катода при протекании тока 1„ накапливается энергия, пропорциональная величине емкости и квадрату потенциала электрода.

SS

При прерывании катодного тока электрохимическая система металл-электролит, об,з;.: .:ош» я определенным . запасом энергии, 4 не может мгновенно перейти из одного состояния в другое. Переход системы на более низкий энергетический уровень, когда тиристорный источник 2 катодного тока, обеспечивающий поддержание реакции восстановления металла, отключен, будет сопровождаться разрядом емкости двойного электрического слоя, концентрационными изменениями и др. Переходный процесс длится в течение времени Ь t и сопровождается возникновением обратного тока i, падением напряжения U электролизера до величины Е, обратной ЭДС.

С помощью блока 4 регистрации переходных процессов измеряется продолжительность протекания переходного процесса.

В режиме ручного регулирования для измерения продолжительности времени Ь t используется электронный осциллограф 9.

По изображению кривой i > (т) на экране с помощью отметчика времени производят отсчет времени между точками ig = О и

i y = О. Оптимальная величина бестоковой паузы t „выбирается равной длительности переходного процесса, т. е. 1„= Ь t. После проведенных измерений с помощью задающего органа 3 оператор устанавливает величину бестоковой паузы, которая отрабатывается блоком 5 управления фазоимпульсным блоком 6.

В автоматическом режиме измерение величийы Ь t производится с помощью усилителя 10 (фиг. 2), который выдает сигнал в блок 5 управления.

На фиг. 4 показана осциллограмма тока, полученная с помощью устройства для электрохимического получения металла с использованием прерывистого тока.

Устройство обеспечивает включение катодного тока в нужный момент времени при любых возможных изменениях технологических параметров процесса электролиза (плотности тока, состава раствора и др.).

Формула изобретекия

Устройство для электрохимического получения металла с использованием прерывистого тока, содержащее электролизер с электродами и раствором электролита, шунт, соединенный последовательно с одним из электродов, тиристорный источник катодного тока, периодически подключаемый к электролизеру с помощью фазоимпульсного блока, один вход которого соединен с выходом блока защиты, а второй вход — с выходом блока управления, первый вход которого соединен с выходом задающего органа, отличаюащееся тем, что, с целью увеличения выхода металла по току, снижения расхода электроэнергии и улучшения свойств осадков, оно допол690081 нительно снабжено блоком регистрации переходных процессов, первый вход которого соединен с электродами электролизера, второй — с шунтом, а выход соединен со вторым входом блока управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Тиристорные преобразователи для электролизера. ПТО «Уралэнергоцветмет», Свердловский ЦНТИ, 1973.

69008I !

Составитель А. Абросимов

Редактор Ж. Рожкова Техред О. Луговая Корректор О. Ковинская

Заказ 5914j25 Тираж 720 Подписное

ЦН И ИП И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1! 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4