Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_1565
.pdf
[0075]
При скручивании и намотке нитей из соответствующих волокон с помощью упомянутых выше прядильных
устройств типа колпачка 85 бобины, катушки, трубки и тому подобное могут приводиться в движение с любой
желаемой или подходящей скоростью относительно скорости подачи нитей к ним.
Обычно они приводятся в движение со значительно более высокими окружными скоростями, чем скорость
подачи резьбы.
Например, скорость вращения катушек или подобных устройств может составлять от 7000 до 10 000 оборотов
в минуту или более.
95 Разумеется, мы никоим образом не ограничиваемся этим, поскольку они могут работать на более низких
или более высоких скоростях, или даже на гораздо более высоких скоростях, вплоть до 20 000 об/мин и более.
[0076]
Для скручивания и намотки нитей 100 из ассоциированных волокон ацетата целлюлозы или других
производных целлюлозы одновременно с их производством методом испарения, очень выгодно смазывать
волокна или нити 105 на пути к устройствам для прядения колпачков.
Это может быть достигнуто любым подходящим способом, например, путем нанесения на него масла или
других смазочных жидкостей способом, аналогичным тем, которые примерно 110 раз применялись в прядении
или других текстильных операциях, например, путем пропускания нитей соответствующих волокон,
направляющихся к прядильным устройствам, по поверхностям, снабженным или пропитанным маслом или
смазочной жидкостью.
[0077]
Также целесообразно смачивать или увлажнять нити или волокна, направляющиеся к прядильным машинам.
Это может быть достигнуто любым подходящим способом, например, путем воздействия на движущиеся нити
увлажненным воздухом или прохождения над смоченным роликом или другой влажной поверхностью по пути
к устройствам для формования колпачков.
125
[0078]
Когда искусственный шелк или подобный материал скручивается и наматывается описанным выше способом,
нить подвергается натяжению.
Это натяжение можно изменить любым подходящим способом так, чтобы оно было меньше 130.
[0079]
198,023
[0080]
5
[0081]
или превышающей упругую нагрузку нити, например, путем регулирования высоты верхней направляющей
нити относительно нижнего края колпачка; или путем смазки или смачивания нити на пути к устройствам для
прядения колпачка; или путем регулирования площади контакта между нитью и краем колпачка; или путем
соответствующей адаптации диаметра колпачка у основания относительно диаметра бобины, трубки или тому
подобного, то есть, например, с небольшим колпачком, скажем, диаметром 10 дюймов у основания, мы можем
использовать, например, бобину с диаметром 15 дюймов или бобину с диаметром 1J дюймов и получить
различные эффекты натяжения, или же дальнейшие изменения натяжения могут быть получены с помощью
колпачков диаметром, скажем, 21 дюйм и бобин диаметром, скажем, 20 дюймов или 2 дюйма.
[0082]
При необходимости нить может быть удлинена во время скручивания, путем увеличения натяжения при
намотке, или путем демпфирования нити на пути к устройствам для вращения колпачков (25 устройств), или
любым другим желаемым способом.
[0083]
Следует также понимать, что в случае волокон, полученных методом сухого прядения из растворов
нитроцеллюлозы или подобных легковоспламеняющихся производных целлюлозы, где иногда принято
смачивать или увлажнять волокна или нити водой или подобным веществом в целях безопасности перед
намоткой, волокна или нити могут быть увлажнены или смочены во время их движения к прядильным
устройствам.
[0084]
Изобретение может быть с успехом применено в процессах сухого прядения, в которых нити искусственного
шелка или подобного материала прядутся вниз в прядильном станке 40, а движущиеся нити связанных с ними
волокон затвердевают в нем за счет испарения растворителя, и выводятся и непрерывно наматываются
механизмом вне прядильного станка, как описано и заявлено в 45 Спецификации предыдущего британского
патента № 165519 от 26 марта 1920 года, причем механизм прядения одновременно служит для скручивания
и намотки нитей, подаваемых из прядильного станка.
50 Однако данное изобретение может быть применено к устройствам или аппаратам для сухого прядения, в
которых нити прядутся вверх или иным способом.
Кроме того, как уже упоминалось ранее, устройства для закручивания и намотки крышек 55 могут
располагаться внутри или снаружи изделий или машин любым желаемым образом.
[0085]
В случае процессов сухого прядения, процесс прядения, выполняемый в сочетании с процессом экструзии,
позволяет исключить по меньшей мере одну операцию по сравнению с предыдущим методом намотки нитей
из соответствующих волокон и последующего скручивания нитей в отдельной операции.
[0086]
Возможность намотки особыми способами, например, намоткой на бобины для бутылок, в процессе прядения
крышек является дополнительным преимуществом, поскольку позволяет избежать повторной намотки
скрученного искусственного шелка на бобины для бутылок 70 для целей вязания.
[0087]
Еще одно преимущество заключается в том, что искусственный шелк или подобные ему материалы
обрабатываются в процессе прядения гораздо реже, чем в процессе намотки и скручивания 75 нитей
соответствующих волокон, выполняемых отдельными процессами или операциями.
[0088]
Следует понимать, что изобретение включает в себя как процессы, так и аппараты, в которых прядение
применяется в сочетании с любыми процессами производства искусственного шелка, искусственной шерсти
или других искусственных нитей или волокон из растворов производных целлюлозы методом сухого прядения
или испарительным методом. 85
[0089]
Прилагаемые чертежи показывают один из вариантов аппарата, сконструированного в соответствии с
изобретением, применяемого для производства искусственного шелка из растворов ацетата целлюлозы или
других целлюлозных производных методом, описанным в указанной спецификации № 165519, а именно, в
котором нити прядут вниз в испарительную атмосферу в закрытом корпусе, а движущиеся нити, затвердевшие
в нем в результате испарения растворителя, выводятся из корпуса и непрерывно наматываются механизмом
снаружи корпуса.
Однако следует понимать, что изображенная конкретная форма аппарата приведена лишь в качестве
примера, и изобретение никоим образом не ограничивается ею, поскольку допускает широкие модификации в
рамках сущности изобретения.
[0090]
На рис. 1 представлен схематический вид спереди части прядильного цеха или цеха с соответствующими
устройствами для формования шапок. 110
[0091]
На рис. 2 представлен схематический боковой вид прядильного аппарата для изготовления пряжи и шапок,
при этом боковая часть прядильного аппарата удалена.
[0092]
Рис. 3 представляет собой детальный разрез 115, выполненный по линии X—X рис. 1, на котором показан
один из шпинделей для крышек с его бобиной и держателем бобины.
[0093]
На фиг. 4 и 5 представлены боковой вид и план одной из верхних нитенаправляющих. 120
[0094]
1 указывает на корпус прядильной машины, разделенный вертикальными перегородками 1a на любое
количество относительно узких вертикальных отсеков 1b, в верхней части которых расположены форсунки 2,
из отверстий которых нити выбрасываются вниз в поток воздуха, поступающий снизу и поднимающийся вокруг
паропроводов 3a и перегородок 3b воздухонагревателя 3, горячий воздух 130
[0095]
198,023
[0096]
перенос паров растворителя, выделяющихся из нитей, отходящих от верхней части корпуса, и нитей 4,
связанных с ними, которые пропускаются вокруг направляющей 5a и выходят через небольшие отверстия
перед корпусом изделия, как описано в указанной спецификации 165519.
Каждый отсек содержит лишь небольшое количество сопел — показаны два, но в каждой ячейке может
использоваться только одно, или более двух. 6 обозначает один из ряда роликов для отходов, установленных
под соплами и проходящих поперек полотна, и приводимых в движение трением с помощью ряда дисков или
роликов 6a, как указано в данной спецификации; эти ролики для отходов служат для захвата и наматывания
нитей при обрыве или во время прерывания их наматывания. 20 7 представляет собой ряд подающих
роликов, все они прочно закреплены на валу 8, проходящем по всей ширине полотна и установленном в
подшипниках в кронштейнах 9, прикрепленных болтами к боковым рамам, один из которых показан на рис. 2
25, а также на промежуточных рамах F1 прядильного аппарата.
Последовательность подающих роликов приводится в движение с поверхностной скоростью, превышающей
скорость экструзии нитей (для вытягивания или удлинения нитей), зубчатым колесом 10 на конце вала 8,
зацепляющимся с зубчатым колесом 11 на контрвале, установленном параллельно валу 8 и получающем
привод от цепи 12 от цепного колеса 12a на конце вала 13 главного барабана 14, приводящего в движение
бобины.
[0097]
15, 15 На рисунке показан ряд задних направляющих крюков, закрепленных на горизонтальной перекладине
16, проходящей по всей ширине изделия, и 40, поддерживаемых кронштейнами 17 на боковых рамах F и на
каждой из промежуточных рам F1.
[0098]
18 21 представляет собой неподвижную направляющую для шпинделей, проходящую по всей ширине
изделия и несущую 45 неподвижных шпинделей 19, 19 ... на каждом из которых установлен колпачок 20. 21
представляет собой поперечную направляющую, на которой установлены соответствующие ряды держателей
бобин 22 (рис. 3), образованные приводными валами 22a, 50 трубками 22b и выступами или плечами 22° для
зацепления с бобинами 23, при этом неподвижные шпиндели 19 проходят через держатели бобин и их трубки,
так что бобины приводятся в движение держателями бобин 55 и могут перемещаться вверх и вниз по
направляющей 21, в то время как шпиндели остаются неподвижными.
[0099]
Неподвижная направляющая 18 поддерживается каждой промежуточной рамой F1 с помощью рычага 60 24,
прикрепленного болтами к раме, как показано на рисунке 24a, и может регулироваться по высоте по
направляющей или направляющему элементу 26 для выравнивания направляющей 18, которая также
поддерживается на концах рычагами или опорами, установленными на боковых рамах 65 F. Нижняя
горизонтальная неподвижная направляющая планка 27, проходящая по всей ширине направляющей,
аналогично регулируемо установлена на каждой промежуточной раме F на рычаге 28 и на концевых рамах F.
[0100]
Поворотный рельс 21 установлен на вертикальных 70 штифтах 29, которые возвратно-поступательно
перемещаются и направляются в отверстиях неподвижного рельса 18 и нижней направляющей планки 27, и
прикреплены снизу к цепям 30, которые передают перемещение штифтам. Эти 75 цепи закреплены на
горизонтальном поворотном стержне 31 и проходят через направляющие шкивы 32, расположенные на ряду
горизонтальных стержней рамы 33 (рис. 1 и 2), так что перемещение передается 80 штифтам 29 и рельсу 21.
Горизонтальный перемещающий стержень 31 может совершать возвратно-поступательное движение с
помощью любого известного механизма, не показанного на рисунке.
[0101]
Барабан 14 (или ряд таких барабанов), приводящий в движение бобинодержатели, простирается на 85
градусов по ширине изделия, его вал 13 установлен в кронштейне 34 в каждой боковой раме и может
приводиться в движение любым удобным способом.
[0102]
В показанной схеме каждая пара 90 смежных держателей бобин приводится в движение бесконечной лентой
35, проходящей вокруг валов обоих держателей.
Каждый ремень 35 идет от барабана 14 вперед, вверх вокруг косого направляющего или натяжного шкива 36,
расположенного 95 позади пространства между двумя соседними шпинделями, затем обратно вокруг заднего
направляющего или натяжного шкива 37 (рис.
2)
,
[0103]
затем вперед и вокруг причалов 22a двух катушечных носителей, а оттуда 100 вернуться к барабану 14.
Ряд передних направляющих шкивов установлен в вилках 38, прикрепленных болтами под необходимым
углом к качающимся рычагам 39, установленным на горизонтальном стержне 40, закрепленном в
промежуточной и боковой рамах 105, причем каждый качающийся рычаг имеет противовес, как показано на
рис. 2.
Задние шкивы 37 установлены позади передних шкивов 36 в регулируемых кронштейнах 42, закрепленных на
горизонтальном стержне 43, установленном в боковых рамах F и промежуточных рамах F1 параллельно
стержню 40.
[0104]
Ряд нитенаправляющих 44 с ушками 44а, подробно показанных на фиг. 4 и 5, 115 установлены
непосредственно над соответствующими шпинделями на ряду горизонтальных планок 45, закрепленных на
промежуточной и боковой рамах и регулируемых по высоте любым подходящим способом.
Направляющие нити 120 44 шарнирно закреплены, как показано на рисунке 46, что позволяет поднимать их
для снятия и установки крышек и бобин.
[0105]
47 представляет собой ряд передних отходных роликов, установленных с небольшим трением на валу 125 48
в подшипниках в боковой и промежуточной рамах и простирающихся по всей ширине верстака ниже и перед
рядом роликов 7, так что когда нить обрывается между роликом и 130
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_198024.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=198024&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB198024A
[]
Усовершенствованный процесс и устройство для электролиза расплавленных солей металлов и извлечения
металлов и кислотных радикалов, а также применение указанного процесса и устройства для извлечения
ценных компонентов из металлосодержащих руд и материалов. Я, Эдгар Артур Эшкрофт, подданный
Великобритании, проживающий по адресу: Ливерпуль-стрит, 32А, Сити Лондон, и Уэй, недалеко от
Эшбертона, Южный Девон, настоящим заявляю, что суть моего изобретения заключается в следующем: мое
изобретение относится главным образом к усовершенствованному процессу и аппарату для электролиза
расплавленных солей металлов и извлечения металлов и связанных с ними кислотных радикалов, и, в
частности, предназначено для использования в разложении (вместе или по отдельности) хлоридов или других
солей металлов, таких как цинк или свинец, в расплавленном состоянии и извлечения металлов и хлора.
Данный процесс и оборудование также могут быть использованы в качестве этапа обработки
металлосодержащих руд или материалов, которые предварительно были обработаны хлором или другим
веществом, превращающим металлы в соли, которые затем, при необходимости, очищаются и впоследствии
обрабатываются в соответствии с процессом, описанным в моем изобретении, изложенном ниже.
При описании усовершенствованного процесса и оборудования я для краткости буду исходить из
предположения, что они предназначены для разделения цинка и хлора из хлорида цинка в состоянии
плавления, хотя следует понимать, что мое изобретение не ограничивается обработкой хлорида цинка,
поскольку оно может быть использовано для обработки любой другой соли, способной извлекать свои
компоненты электролизом в состоянии плавления при подходящих температурах, а также для получения
сплавов из смесей использованных хлоридов или других солей. Согласно моему изобретению, вместо того,
чтобы (как это делалось до сих пор) использовать отдельные пары, состоящие из углеродных или графитовых
анодов и катодов из плавленого металла в контейнере для жидкого металла и плавленой соли, я использую
многопарный электролизер, в котором любое удобное количество пар объединено в одном контейнере с
перегородками, помимо электродов, или без них. Такая схема обеспечивает соответственно больший выход
металла и хлора из каждого аппарата и на каждый используемый ампер, или единицу тока, в то время как
необходимая электрическая энергия подается на аппарат в более удобной и экономичной форме
повышенного напряжения.
Сила тока остается такой же, как у одной пары, но напряжение и выход металла увеличиваются в
зависимости от количества используемых пар. Кроме того, объединение нескольких пар или блоков в одном
контейнере приводит к общей экономии энергии, поскольку каждая пара, по причинам, более подробно
изложенным ниже, может работать при значительно пониженном напряжении на клеммах, и по тем же
причинам конструкция, эксплуатация и техническое обслуживание аппарата значительно упрощаются. Мой
усовершенствованный электролизер может иметь любое подходящее количество пар любого подходящего
типа, сгруппированных или объединенных в одном контейнере, и конструкции таких комбинаций могут
значительно варьироваться, но из следующего описания одной из предпочтительных форм, например, с
десятью парами прямоугольного сечения, станет ясно, в чем суть аппарата согласно моему изобретению.
Контейнер (окруженный теплоизоляцией) имеет огнеупорную футеровку, а над электролитом находится
пространство, в котором газообразные продукты собираются и отводятся в отводную трубу для хлора.
Для расплавленного цинкового продукта предусмотрен резервуар, из которого можно периодически сливать
жидкость через сливное отверстие. Графитовый стержень соединяется с резервуаром расплавленного цинка
в основании аппарата и проходит через трубчатую полость в верхнюю часть аппарата с целью установления
электрического соединения с самым нижним электродом. Электроды представляют собой пластины из
графита или другого подходящего материала; их количество одиннадцать, и они расположены под наклоном,
предпочтительно под значительным углом. Указанные пластины разделены расстоянием между собой — это
опоры или подставки. Обсидианит или другой твердый, термостойкий и электроизолирующий материал.
Отверстия в нижних концах наклонных электродов позволяют цинку опускаться в нижний резервуар,
обеспечивая при этом циркуляцию электролита. В верхней части наклонных электродов имеются и другие
отверстия, через которые газообразный хлор выходит в верхнюю часть контейнера, обеспечивая циркуляцию
электролита.
Предпочтительно, в крышке аппарата имеется отверстие для введения хлорида цинка, желательно в
расплавленном состоянии, при температуре от 350 до 400 градусов Цельсия или около того, поскольку это
позволяет избежать «дымногообразования» расплавленной соли. Принцип работы электролизера
следующий: положительный полюс любого источника постоянного электрического тока соединяется с верхней
пластиной (например, из графита) любым удобным способом, предпочтительно с помощью графитового
стержня или стержней, ввинченных в пластины. Отрицательный полюс источника электрической энергии
соединен с нижней пластиной посредством стержня и расплавленного цинка в резервуаре, в который
погружается нижняя часть и проводящая опора нижней пластины. Контейнер заполняется расплавленным
электролитом, и через него проходит ток, при этом температура электролита поддерживается в диапазоне от
420 до 600 градусов Цельсия, предпочтительно от 450 до 500 градусов Цельсия. Электролит состоит из
безводного хлорида цинка, к которому при желании можно добавить различное количество хлорида калия,
натрия или магния, если требуется повысить проводимость.
Затем в аппарат предпочтительно подают чистый хлорид цинка для восполнения его количества,
разложившегося под действием тока, а цинк и хлор удаляют по мере образования. Таким образом, аппарат
может работать непрерывно в течение длительного времени. Я могу использовать внешний нагрев
контейнера, или же нагрев может осуществляться полностью или частично за счет электрического тока, как
будет объяснено ниже. При желании я могу подавать дополнительный переменный ток на первый и
последний электроды каждого электролизера, и такие токи (поскольку их производство более экономично, чем
постоянный ток, необходимый для электролиза) могут использоваться полностью или частично для
поддержания плавления электролита. Действие электрического тока заключается в высвобождении цинка на
верхних поверхностях пластин и хлора с соответствующей молекулярной массой на нижних поверхностях
пластин. Под действием силы тяжести цинк (который из-за используемой температуры находится в
расплавленном состоянии) стекает вниз и достигает резервуара в нижней части аппарата.
Поскольку хлор легче электролита, он поднимается в верхнюю часть аппарата, и хлор и цинк больше не
контактируют друг с другом после разделения электрическим током. Восходящий поток газа и нисходящий
поток металла также способствуют удовлетворительной циркуляции электролита по всему аппарату. Для
понимания многочисленных преимуществ данного изобретения необходимо обратиться к принципам
электролиза расплавленного металла в целом и электролиза хлорида цинка в частности, как это применялось
до настоящего времени. Химическое напряжение разложения хлорида цинка в состоянии плавления можно
приблизительно определить как 1,6 вольт, а фарадеевский выход на ампер-час составляет 1,218 г (при
100-процентной эффективности по току). Следовательно, минимальная электрическая энергия, необходимая
для производства одного килограмма цинка, составляет 1315 ватт-часов, не считая энергии, необходимой для
поддержания электролита в состоянии плавления. По техническим причинам гораздо предпочтительнее
поддерживать электролит в состоянии плавления за счет тепла, выделяемого избыточной электрической
энергией рабочей пары, причем эта энергия пропорциональна напряжению на клеммах элемента или пары и
обратно пропорциональна КПД по току, поскольку нагрев электролита путем подачи внешнего тепла в
контейнер не только неэкономичен из-за низкой эффективности всех таких способов, но и неудобен и
губителен для аппарата, за исключением модифицированной формы, которая не предполагает фактической
подачи тепла из внешнего источника, а лишь улучшение температурного градиента между внутренней и
внешней частями аппарата и, следовательно, предотвращение тепловых потерь, как будет объяснено ниже.
Это также неудобно с конструктивной точки зрения и приводит к значительному износу или разрушению
аппарата. Ввиду необходимости поддержания электролита в расплавленном состоянии за счет избыточной
энергии тока (приложенного либо в виде дополнительного напряжения на клеммах, либо в виде
дополнительного переменного тока), во всех подобных устройствах возможность эффективной
теплоизоляции пар или ячеек является первостепенным экономическим фактором. Во всех известных
конструкциях однопарных устройств необходимо использовать высокую плотность тока, а потери тепла через
электроды значительны, так что даже в лучшей из когда-либо созданных однопарных устройств напряжение
на клеммах пары примерно в три раза превышает необходимое химическое напряжение, и при достижимой
эффективности по току в 90 процентов энергетическая эффективность не может быть значительно повышена
выше 30 процентов. Причина необходимости такого высокого напряжения на клеммах в однопарном
устройстве заключается в том, что высокоэффективная теплоизоляция в таком устройстве нецелесообразна,
а чем ниже плотность тока, используемая на электродах, тем сильнее усложняются проблемы практического
сохранения тепла из-за увеличения размеров и неудобной формы устройства для этой цели.
При использовании такого оборудования обычно обнаруживается, что экономически целесообразный нижний
предел плотности тока составляет примерно от четырех до шести ампер на квадратный дюйм поверхности
электрода, и часто используются более высокие плотности тока. В своем многопарном электролизере я
использую плотность тока от одного до двух ампер на квадратный дюйм, и мне даже может быть
экономически целесообразно использовать плотность тока всего в полампера. Расстояние между
электродами может быть уменьшено до половины дюйма или даже меньше, и, таким образом, можно
получить желаемое напряжение на клеммах пары электродов; единственным практическим ограничением
является необходимость использования в ячейке достаточного запаса энергии (помимо химической энергии)
для поддержания плавления электролита. Прохождение небольшого количества тока утечки через отверстия
и вокруг опор или сепараторов (которые свободно расположены между концами электродов и удерживаются
на месте благодаря своей рифленой и зазубренной форме) приводит к несколько меньшей эффективности по
току, чем та, которая достигается с одной парой электродов, но передаваемая таким образом энергия
выполняет полезную функцию поддержания электролита в состоянии плавления, так что с таким устройством
я могу получить выход 85 процентов общей эффективности по току и использовать всего два вольта на пару
(двадцать вольт на все устройство) на десяти парах, в то время как электролит и металл поддерживаются в
состоянии полного плавления и непрерывной работы.
Этот результат примечателен тем, что он эквивалентен общей энергоэффективности в 64 процента, то есть
более чем вдвое превышает выход продукции, получаемой из того же количества электроэнергии при
использовании известных до сих пор методов и устройств. Однако, помимо значительной экономии
электроэнергии, достигаются и существенные конструктивные преимущества. Этот аппарат не только
чрезвычайно компактен и прост в сборке и обслуживании, поскольку электродные пластины можно легко
устанавливать и снимать в ячейке, а всю конструкцию демонтировать и собирать заново за минимальное
время и с минимальными трудозатратами, но и обеспечивает важное преимущество в виде низкого тока, а
также значительного сокращения количества и размеров электрических соединений в помещении
электролизера. Например, в описанном устройстве (использующем десять электролизеров с парами
электролитов) для поглощения энергии от источника мощностью пятьсот киловатт ток может подаваться на
электролизеры в виде 1000 ампер и 500 вольт (вместо 10 000 ампер и 500 вольт для установки с одним
электролизером с парами электролитов), а количество устройств сокращается в десять раз, и их внешние
электрические соединения уменьшаются как по размеру (или мощности), так и по количеству до одной
десятой от тех, которые ранее требовались для достижения того же результата.
Еще одним преимуществом многопарного электролизера является получение хлора в
высококонцентрированной форме, что невозможно при использовании однопарных электролизеров с
расплавленными электролитами. Масштаб и важность этих преимуществ станут очевидны тем, кто занимался
электролизом в промышленных масштабах. Таким образом, станет очевидным и наилучший способ
применения описанного мною изобретения в любых конкретных промышленных целях. Я не ограничиваю свое
изобретение точной формой описанного аппарата, а также каким-либо конкретным количеством пар, которые
должны использоваться в каждом электролизере. Я могу использовать любое количество пар (верхняя и
нижняя половины каждой графитовой пластины и пространство между ними, заполненное электролитом,
составляют «пару» в данном описании), а также любую удобную форму контейнера и электродов. Например,
устройство может иметь круглый контейнер и воронкообразные пластины, а контакт с резервуаром цинка в
основании устройства осуществляется посредством центрального графитового стержня, проходящего через
кварцевую трубку.
Другой вариант моего электролизера может содержать ряд вертикальных седловидных электродов,
расположенных над разделительными перегородками из огнеупорного материала, или же сами электроды
могут представлять собой такие перегородки. В этих случаях цинк собирается в отдельные отсеки и может
отводиться по отдельным или общим каналам. Хлор сосредоточен в общем пространстве над ячейками, или
отсеками. Для того чтобы в полной мере использовать преимущества экономии электроэнергии,
обеспечиваемые данным изобретением, желательно соблюдать лучшие принципы теплоизоляции, и
описанное здесь устройство как раз подходит для этой цели. Например, я могу окружить металлический
контейнер со всех сторон слоем непроводящего материала, такого как кизельгур, и этого, как правило, будет
достаточно. Однако, если требуется максимальная экономия, я могу сконструировать свой аппарат
следующим образом: внутренняя облицовка ячейки изготовлена из такого материала и такой толщины, что
температурный градиент между жидким электролитом в контейнере и внешней металлической стенкой
контейнера таков, что теплопередача в обоих направлениях не происходит до тех пор, пока температура
внешней металлической стенки контейнера поддерживается на уровне примерно от 200 до 300 градусов
Цельсия.
Затем я могу использовать внешний источник тепла, более дешевый, чем электроэнергия, например, с
помощью рубашки, в которой циркулирует перегретый пар, горячий воздух, масло или другая жидкость при
желаемой температуре. Таким образом, поскольку практически отсутствует отток тепла из контейнера,
плавление электролита поддерживается с минимальными затратами электрической энергии в аппарате, а за
счет снижения плотности тока, удельного сопротивления электролита и расстояния между электродами я могу
использовать очень низкое напряжение на клеммах, и цинк или другой металл производится с максимальной
энергоэффективностью. При такой конструкции внешнее тепловое воздействие на аппарат не приводит к его
разрушению, при условии, что температура используемого нагревательного элемента и металла контейнера
не превышает установленного значения. Усовершенствованный процесс и устройство для электролиза
расплавленных солей металлов и извлечения металлов и кислотных радикалов, а также применение
указанного процесса и устройства для извлечения ценных компонентов из металлосодержащих руд и
материалов.
Я, Эдгар Артур Эшкрофт, подданный Великобритании, проживающий по адресу: Ливерпуль-стрит, 32А, Сити
Лондон, Англия, и Уэй, недалеко от Эшбертона, Южный Девон, Англия, настоящим заявляю о характере
данного изобретения и о способе его осуществления, которые будут подробно описаны и установлены в
следующем заявлении: Мое изобретение состоит в усовершенствованном процессе и аппарате для
электролиза расплавленных солей металлов и извлечения из них металлов и кислотных радикалов, и в
частности предназначено для использования в электролизе хлоридов металлов, таких как хлорид цинка или
хлорид свинца, и для извлечения металла и хлора. Мой процесс и оборудование также могут быть
использованы для обработки металлосодержащих руд и других материалов, которые при хлорировании
образуют хлорид металла, причем указанный хлорид (после необходимой очистки) затем подвергается
электролизу для извлечения металла и хлора. Ниже мое изобретение описывается как применяемое для
электролиза хлорида цинка, но я могу использовать его для разложения любой другой подходящей соли, а
также для получения сплавов из смесей хлоридов или других подходящих солей.
До настоящего времени при электролизе расплавленных солей использовались отдельные пары реагентов,
каждая из которых состояла из анода из углерода или графита и катода из расплавленного металла,
расположенных внутри контейнера для расплавленных материалов. Согласно моему настоящему
изобретению, электролиз расплавленной соли или солей для разделения и извлечения металлических и
других компонентов осуществляется в многопарном электролизере, включающем ряд близко расположенных
электродов, погруженных в один и тот же расплавленный электролит. Этот электролит может находиться в
огнеупорном, и предпочтительно теплоизолированном контейнере, при этом только первый и последний
электроды должны быть соединены с проводниками электропитания. Внутренняя стенка контейнера окружает
или обхватывает края ряда электродов, предотвращая тем самым чрезмерную утечку тока за края, и
предусмотрены каналы для раздельного отвода металлических и газообразных продуктов электролиза. При
желании электроды могут быть одного состава, например, из спрессованного углерода или графита, и может
быть использовано любое удобное количество пар, при этом противоположные поверхности любых двух
соседних электродов и пространство между ними, заполненное электролитом, образуют то, что я называю
парой.
Прилагаемые чертежи и описание к ним представляют собой примеры как процесса, так и устройства,
составляющих мое изобретение. На рисунке 1 в вертикальном разрезе, а на рисунке 2 в плане (без крышки)
изображен электролизер, имеющий одиннадцать пластин или электродов, образующих в совокупности десять
электрических пар прямоугольной формы, расположенных в контейнере, также имеющем общую
прямоугольную форму. На рисунке 2 каждый электрод показан, для удобства, состоящим из трех частей.
Контейнер А (окруженный теплоизоляционным материалом, таким как кизельгур) изготовлен из огнеупорного
непроводящего материала или представляет собой металлическую камеру с огнеупорной непроводящей
облицовкой, а десять электрических пар образованы электродами В и В, расположенными под наклоном друг
над другом; над электролитом имеется пространство а, в котором собирается хлор и поступает в отводную
трубу D. Резервуар а, расположенный в основании аппарата, принимает образующийся расплавленный цинк,
который может периодически удаляться через выпускное отверстие а.
Положительный проводник от любого подходящего источника непрерывного электрического тока проходит
через плотно закрытое отверстие в крышке А и соединяется с верхним электродом любым удобным способом,
предпочтительно с помощью стержней Е из графита или другого подходящего материала, ввинченных в
пластины, составляющие электрод. Графитовый стержень E входит в резервуар a с расплавленным цинком и,
Соседние файлы в папке патенты