Катод двухслойного электролизера

Катод двухслойного электролизера

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Севетснмк

Социапистичесмик

Республик р в990883

\ i/ ск въ .Ф (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26.08Л1 (21) 3328199/22-02 рц g+ з

С 25 С 5/02 с присоединением заявки Йо

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 230183. Бюллетень Мо3 (33) УДК 621. 762. . 274 (088. 8) Дата опубликования описания 230183

" ; 1

В. П.иаСИЛЕИКО, Т;и. ВВЕЛ, И.И. ВВИВЕИВес Т-.МК:ФИЛВ

/ - -, °, . ."" к; .- Ф.х:-", --„

1 с и7,фр ° е

Институт коллоидной химии и химии воды им. и .ф. уманского (72) Авторы изобретени я (71) Заявитель (54) КАТОД ДВУХСЛОЙНОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к устройствам для.получения металлических порошков.

Известен катод двухслойного электролизера, рабочий элемент которого представляет собой коаксиально расположенные кольца или полые цилинд-. ры. Во время электролиза на находя- 1п щихся в электролите поверхностяхрабочих элементов осаждаются частички металлов, которые затем, послеперехода этих поверхностей в верх ннй органический слой, диспергируются и концентрируются в этом слое (1).

Недостатками указанной конструкции катода являются экраннрование рабочей поверхности катода и низкий выход по току.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является катод двухслойного электродизера, рабочий элемент которого представляет собой горизонтально вращающийся цилиндр. 25

Цилиндрический катод погружается в двухслойную электролитическую ванну такчм образом, что во время вращения он находится в органическом слое и лишь поверхностью своей соприка- ЗО сается с грайицей раздела органичест. кая среда - электролит. Образующиеся на поверхности катода частички металла при переходе в верхний органический. слой днспергируются в нем и концентрируются в рабочей зоне.злектролизера 2J.

К недостаткам известной конструкции следует отнести то, что образующиеся во время электролиза порошки металлополимеров и металлов концентрируются в рабочей зоне на границе раздела органическая среда - электролит, экранируя рабочую поверхность катода и резко снижая тем семам выход по току. Так, при применении цилиндрического горизонтально вращающегося катода выход по току,прщ ставпяющий собой основную характеры".. стику.эффективности электролитического процесса, в лучших случаях достигает 85-92%. Кроме тогО, для выгрузки образующихся во время электролиза порошков щэоцесс требует остановки, поскольку при применении такой конструкции рабочего элемента катода операция выгрузки продуктов электролиза трудно поддается механизации и автоматизации.

990883

Выход тока, Ъ

Шаг витка

Опыт

97

Целью изобретения является увеличение выхода по току, непрерывное удаление продуктов электролиза из рабочей зоны и их транспортировка в зону выгрузки. .Поставленная цель достигается тем

5 что в катоде двухслойного электролизера, включающем рабочий элемент и вал, рабочий элемент катода выполнен в виде полого коаксиально:. расположенного на валу цилиндра с ребрами на наружной поверхности, выполненными в виде винтовой спирали.

При этом ребра выполнены из диэлектрика.

При этом ребра выполнены из проводника.

При этом поперечное сечение ребер имеет форму квадрата или прямоугольника, или треугольника, или параллелограмма, или трапеции, или сегмента круга.

При этом ребра выполнены полыми.

На чертеже схематически представлена предлагаемая конструкция вращающегося катода двухслойного электролизера. 25

Расположенный на валу 1 рабочий элемент 2 катода представляет собой горизонтально вращающийся цилиндр, на наружной поверхности которого расположены ребра 3, образующие винто- 30 вую спираль.

Катод работает следующим образом.

Катод погружается в двухслойную электролитическую ванну 4 так, что во время вращения его поверхность ner350 риодически проходит органический слой

5 и электролит 6. Во время электролиза на рабочей поверхности вращающегося катода 2 образуются порошки металлополимеров и металлов, которые 40 при переходе из электролита б в орга-нический слой 5 диспергируются и концентрируются в этом слое. Накапливающиеся в прикатодной рабочей зоне порошки непрерывно захватываются выполненными в виде винтовой спирали ребрами 3 и транспортируются из этой зоны в расположенную за пределами катода зону выгрузки, откуда дальнейший сбор продуктов электролиза осуществляется известными методами.

Ребра могут быть выполнены как из нерастворяющегося в электролите и органической среде диэлектрика, так и из проводника, в последнем случае более эффективно используется рабочая55 поверхность электролизера,.поскольку частички металлов осаждаются не только на цилиндрической -поверхности катода, но и на ребрах.

Пример 1. Цилиндрический катод, выполненный из нержавеющей стали

1Х18Н9Т и имеющий на своей поверхности ребра из фторопласта, расположенные в виде винтовой спирали, помещается в двухслойную ванну таким образом, что его поверхность во время вращения периодически проходит органический слой и электролит. Анод— армко-железо.

Верхний органический слой представляет собой 1% толуольный раствор олеиновой кислоты, нижний — водный раствор хлористого железа концентрации 50 г/л. Площадь рабочей поверхности катода 4,5 дм, шаг винтовой

2 спирали 25 мм, высота ребра 5 мм, катодная плотность тока 20 A/äì о

1 температура 20 С, скорость вращения катода 20 об/мин.

Выход по току дислерсного железа в процессе электролиза составляет

97%, средний размер частиц 0,5—

2 мкм, часовая производительность злектролизера 1,042 г/A 4,5 дм

«20 А/дм ° 0,97 = 91 r.

Пример 2 ° Этот пример идентичен примеру с той лишь разницей, что ребра на цилиндрической поверхности катода выполнены из нержавеющей стали и рабочая поверхность катода возросла вследствие этого до 9,3 дм .

Выход по току дисперсного железа в процессе электролиза составляет

96%, средний размер частиц 0,5-5 мкм,. часовая производительность электролизера 1,042 г/A A/äì .1 ч . 0,96= — 186 г.

Высота образующих винтовую спираль ребер должна быть не менее 5 мм.

Исследования показали, что ребра с меньшей высотой захватывают не весь образующийся в рабочей зоне порошок, плохо перемешивают электролит и неэффективно осуществляют теплоотвод из рабочей эоны.

Кроме того, для определения граничных значений шага витка винтовой спирали на цилиндрической поверхности катода проделаны опыты, идентичные примеру 1. Зависимость выхода по току процесса электролиза от длины шага приведена в таблице.

990883

Продолжение таблицы Шаг витка Выход тока, Ъ

Опыт

97

100

250

500.

Как видно из таблицы, при шаге витка до 50 мм при одинаковой скорости вращения катода выход по току максимален и составляет 973, При ;}О дальнейшем увеличении шага выход по току уменьшается, ° поскольку образующиеся в прикатодной рабочей зоне порошки не успевают захватываться ребрами и транспортироваться из этой зоны, вследствие чего явление экранирования рабочей поверхности катода образующимися порошками устраняется не полностью.

Кроме того, ребра в поперечном ЗО сечении могут иметь форму квадрата или прямоугольника или треугольника, или параллелограмма, или сегмента круга, которая выбирается в зависимости от условий электролиза и требований к полученному порошку.

Ребра любой форьи могут быть также выполнены полыми.

Таким образом, применение предлагаемой конструкции вращающегося катода двухслойного электролизера увеличивает выход по току, являющийся основной характеристикой эффективности процесса электролнза,на 4-128 по сравнению с известным, что достигается за счет устранения явления 45 зкранирования рабочей поверхности катода образующимися горошкаии,снижения диффузионных затруднений в прикатодном слое благодаря перемешива- нию электролита и улучшения теплоот- 50 дачи из рабочей зоны.

Кроме того, большим техническим преимуществом данного изобретения по сравнению с известным является значительное упрощение процесса сбо- 55 ра порошков и возможность механизировать и автоматизировать этот процесс.

Формула изобретения

1. Катод двухслойного электролизера, включающий рабочий элемент и вал, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода по току, непрерывного удаления продуктов электролиза из рабочей эоны и их транспортировки в зону выгрузки, рабочий элемент катода выполнен в виде полого коаксиально расположенного на вану цилиндра с ребрами на наружной поверхности, выполиенными s виде винтовой спирали.

2. Катод по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что ребра выполнены из диэлектрика.

3. Катод по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что ребра выполнены из проводника.

4. Катод о и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что поперечное сечение ребер имеет форму квадрата или прямоугольника, или треугольника„ или параллелограмма, или трапеции ) или сегмента круга.

5; Катод по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что ребра выполнены полыми

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 482249, кл. С 25 С 5/02, 1975.

2. Натансон Э. N. Коллоидные металлы, Киев, Изд-во AH УССР, 1959, с. 75.

990883

Составитель M. Костровой

Техред М.Коштура

Корректор И. Шарсти

Редактор Н. РОгулич

Тирам 641

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, й-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Заказ 66/40 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4