5.3. Электролитическое рафинирование Cu, Ni, получение металлического Zn
Электролитическое рафинирование основано на законе Фарадея, Джоуля – Ленца. Электролиз проводится в ваннах. Ванны изготавливаются из дерева (ель, лиственница) из металла 5 – 7 мм, и железобетона (толщина стенки 50 – 70 мм). Изнутри ванны футеруются листовым свинцом (механическая прочность, высокая химическая стойкость, долговечность). Недостаток: возможно замыкание на корпус.
При рафинировании Cu и Ni катоды для получения товарного катодного металла, изготовлены из того же рафинируемого металла. Различают два вида катодов: матрицы и полученные на них матричные катоды. На матрице при относительно небольших плотностях тока осаждается слой рафинируемого металла в виде прямоугольной пластины. При достижении определённой толщины пластина сдирается вручную. К прямоугольным пластинам медными заклёпками приклёпываются ушки (для Ni – Ni ушки). Полученный матричный катод навешивается на медную трубу и устанавливается в ванну. Производится набор осадка, после набора катод извлекается снимается с трубы и направляется на переплавку. Никелевые электролизные ванны имеют специальные ячейки, обтянутые катоды. Внутрь ячейки заливается очищенный электролит (католит). Из него осаждается никель. Получаем раствор анолит. Анолит сливается и подвергается очистке гидрометаллургическим путём от примесей (в основном Fe, Cu), очищенный электролит является католитом.
6.0. Оборудование для получения алюминия
В 1886 г. в двух странах во Франции и США были поданы две аналогичные заявки на одно изобретение: 23 апреля Поль Эру, 9 июля Чарльз Холл.
Сущность получения алюминия электролизом глинозёма в расплавленном криолите. Агрегат, в котором производят алюминий, называется электролизером. В настоящее время в практике известны четыре конструкции электролизеров.
В настоящее время применяются конструкции а), б), в). Наиболее крупные г). Мощность определяется его током (150 – 260 кА)
Рис. 45:
а) верхний токоподвод, обожжённый анод;
б) боковой токоподвод с обожённым анодом;
в) боковой токоподвод с самообжигающим анодом;
г) верхний токоподвод с самообжигающим анодом.
6.1. Электролизеры с верхним токоподводом и самообжигающимся анодом
Эти типы электролизеров являются самыми крупными, сила тока достигает 150 кА.
Основные операции по обслуживанию электролизеров
Загрузка глинозёма и фторсолей.
Загрузка анодной массы.
Перестановка анодных штырей.
Перетяжка анодной рамы.
Выливка расплавленного алюминия.
Сборка и очистка анодных газов.
Сборка угольной пены с поверхности расплава.
Достоинства по сравнению с электролизёром, имеющим боковой токоподвод:
1 – большая удельная мощность за счёт увеличения ширины анода,
2 – возможность механизации обслуживания анодов,
3 – более высокая концентрация анодных газов, что облегчает утилизацию фтористых соединений.
Недостатки:
1 – анод худшего качества повышает падение напряжения на аноде и больший расход анодной массы,
2 – большое количество угольной пены,
3 – вредные для здоровья выделения летучих соединений при обжиге анода.
Рис. 46. Электролизёр с самообжигающимся анодом
и с верхним токоподводом:
1 – огнеупорный кирпич катодного устройства; 2 – подина из углеродистого материала; 3 – жидкий алюминий; 4 – боковая футеровка катодного устройства; 5 – катодный кожух; 6 – электролит; 7 – корка электролита; 8 – глинозём; 9 – газосборный колокол; 10 – угольный анод; 11 – конус спекания; 12 – жидкая анодная масса; 13 – анодный кожух; 14 – анодные штыри; 15 – анодные шины; 16 – анодная рама; 17 – домкраты; 18 – катодные стержни; 19 – шинопровод.