Установка для рафинирования чернового свинца

Полезная модель относится к области металлургии, в частности, к установкам для электролитического рафинирования металлов и может быть использована на предприятиях, связанных с получением высокомарочного свинца из чернового металла, произведенного из минерального и вторичного сырья.

Установка, включающая печь для плавки чернового свинца с устройством для отливки анодов, их кристаллизации и охлаждения, электролизер, электроды, диафрагменную выгородку анодного пространства, систему циркуляции электролита, включающую, осадительную центрифугу, насос и напорную емкость для электролита с самотечным сливом в электролизер, печь для плавки катодного свинца, изложницы для отливки готовой продукции, использует электролизер с горизонтальной рабочей поверхностью анода, а катодом является днищевая коническая поверхность электролизера, по которой перемещаются гребки, сдвигающие образующийся катодный осадок в центральную разгрузочную воронку, обеспечивающую удаление пульпы из электролизера с транспортировкой ее на центрифугу, где разделяют катодный осадок свинца и осветленный электролит для питания электролизера, обеспечивая скорость циркуляции 40-45 л/мин при плотности тока 1300-1500 А/м². Электролизер выполнен из листовой стали, имеет цилиндроконическую форму, по коническому днищу перемещаются четыре гребка, счищающие с поверхности свежевосстановленный свинец. Скребки жестко связаны между собой и через вертикальные штанги с венцом ведомого зубчатого колеса планетарного редуктора, обеспечивающего частоту вращения 1-2 об/мин. Стенки электролизера электроизолированы эпоксидным покрытием. Анод представлен цилиндром, диаметр которого на 200-250 мм меньше внутреннего диаметра электролизера. Межэлектродный зазор обеспечивается подъемно-транспортным устройством перемещения анода. Масса анода от 2 до 5 тонн, обеспечивающая 20-55 суточную кампанию растворения электрода.

Полезная модель относится к области металлургии, в частности, к установкам для электролитического рафинирования металлов и может быть использована на предприятиях, связанных с получением высокомарочного свинца из чернового металла, произведенного из минерального и вторичного сырья.

Известны установки для электролитического рафинирования свинца, использующие кремнефтористые, борфтористые и сульфаминовые электролиты [Баймаков, Ю.В. Электролиз в гидрометаллургии / Ю.В.Баймаков, А.И.Журин. - М.: Металлургия, 1982. - 376 с.. Лоскутов, Ф.М. Металлургия свинца / Ф.М.Лоскутов. - М.: Металлургия, 1965. - 528 с., Смирнов, М.П. Рафинирование свинца и переработка промпродуктов / М.П.Смирнов. - М.: Металлургия, 1977. - 280 с.]. К недостаткам таких установок относятся:

- низкая рабочая плотность тока 120-240 А/м² ;

- низкий катодный выход по току 95-97%;

- дендритообразование катодного свинца, что исключает возможность длительных кампаний наращивания катодного металла (не более 3 суток), когда кампания анодного растворения свинца не превышает 5-10 суток;

- выход анодного скрапа достигает 30% от исходной массы анода, что увеличивает незавершенное производство;

- дендритообразование способствует возникновению замыканий в электроцепи, что приводит к возрастанию расхода электроэнергии, который составляет 250-340 кВт-час на 1 тонну катодного свинца.

Наиболее близкой к заявляемой установке электролитического рафинирования свинца по совокупности признаков является установка, использующая в качестве электролита нитратные соединения свинца, обеспечивающая повышение плотности тока до 350 А/м² при выходе по току более 99 %. Однако для нее присущи указанные выше недостатки, связанные со скоротечной кампанией наращивания катодов [Патент РФ 2294984, МПК С22В 13/06, Способ электролитического рафинирования свинца / Чекушин B.C., Бакшеев С.П., Олейникова Н.В.; заявитель и патентообладатель Чекушин B.C., ГОУ ВПО «ГУЦМиЗ». - 2004138315/02; заявл. 27.12.2004; опубл. 10.03.2007.].

Установка по прототипу работает следующим образом. Из анодной печи расплавленный свинец выливают в изложницы, выполненные в форме анодов (массой до 300 кг). Затвердевший металл поступает на электролиз. При этом методом прокатывания из высокомарочного свинца получают свинцовый прокат из которого вырезают катоды, завешиваемые вместе с анодами в электролизной ванне (предварительно аноды помещают в тканевые мешки, выполняющие функцию диафрагм, внутри которых накапливается анодный шлам). Электроды вертикального расположения и конструкция электролизеров не позволяет решить задачу борьбы с дендритообразованием. После завершения кампании наращивания катодов, их вынимают из ванны, промывают, сушат и направляют на плавку с последующей разливкой металла в изложницы стандартного образца.

В процессе электролиза обеспечивается циркуляция электролита (20 л/мин), сопровождающаяся фильтрованием последнего с перекачиванием фильтрата в напорную емкость.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известной установки, относится то, что не найдено условий подавления дендритообразования, затрудняющего возможность увеличения плотности тока, а также увеличения кампании растворения анода и наращивания катода.

Заявляемая полезная модель направлена на решение задачи, заключающейся в повышении производительности электролизера за счет повышения плотности тока до 1300-1500 А/м² при выходе по току более 99%, снижения эксплуатационных затрат за счет увеличения продолжительности кампании растворения анодов, а также снижения доли незавершенного производства за счет уменьшения выхода анодного скрапа и исключения матричного катодного передела.

Заявляемая полезная модель направлена на решение задач повышения производительности электролизера и снижения эксплуатационных затрат на производство рафинированного свинца.

Указанный технический результат от применения полезной модели достигается тем, что известная установка, включающая печь для плавки чернового свинца с устройством для отливки анодов, их кристаллизации и охлаждения, электролизер, анод, диафрагменный мешок для анода, систему циркуляции электролита, включающую, осадительную центрифугу, насос и напорную емкость для электролита с самотечным сливом в электролизер, печь для плавки катодного свинца, изложницы для отливки готовой продукции, использует электролизер, выполненный с горизонтальной рабочей поверхностью анода, а катодом является поверхность конического днища электролизера, по которой перемещаются скребки, сдвигающие образующийся катодный осадок в центральную разгрузочную воронку, обеспечивающую удаление пульпы из электролизера с транспортировкой ее на центрифугу, где разделяют катодный осадок свинца и осветленный электролит для питания электролизера, обеспечивая скорость циркуляции 40-45 л/мин при плотности тока 1300-1500 А/м².

Электролизер выполнен из листовой стали, имеет цилиндроконическую форму. По поверхности конического днища перемещаются четыре скребка, счищающие катодный осадок свинца, а скребки жестко связаны между собой и через вертикальные штанги с венцом ведомого зубчатого колеса планетарного редуктора, обеспечивающего частоту вращения 1-2 об/мин. При этом стенки электролизера электроизолированы эпоксидным покрытием. Анод выполнен в форме цилиндра, диаметр которого на 200-250 мм меньше внутреннего диаметра электролизера. Межэлектродный зазор обеспечивается подъемно-транспортным устройством перемещения анода, а масса анода составляет от 2 до 5 тонн для обеспечения 20-55 суточной кампании растворения электрода.

Анализ совокупности существенных признаков заявляемой полезной модели - наличие новой конструкции электролизера при сохранении последовательности расположения оборудования и достигаемого при этом нового технического результата указывает, что между ними существует причинно-следственная связь, выражающаяся в следующем.

Горизонтальное расположение рабочей поверхности анода и использование в качестве катода конического днища электролизера с постоянным сгребанием с катодной поверхности осадка восстановленного металла и постоянном удалении металлического свинца в виде водной пульпы из электролизера в совокупности с высокой скоростью циркуляции электролита (40-45 л/мин), обеспечивают возможность работы при высокой плотности тока 1300-1500 А/м ² при выходе по току более 99%.

Проверка соответствия заявляемой полезной модели требованию «изобретательского уровня» в отношении совокупности существенных признаков, свидетельствует о том, что предлагаемая конструкция установки не следует явным образцом из известного уровня техники, а именно, конструктивная особенность установки - горизонтальное расположение электродов в совокупности с постоянным удалением катодного осадка, позволяют достичь указанного технического результата.

Полезная модель представляет собой установку для рафинирования чернового свинца, которая включает (фиг.1) печь (1) для расплавления чернового свинца со сливом в изложницы (2), выполненные в форме анодов. После затвердевания анодного сплава (3), его транспортируют к электролизной ванне (4) с применением грузоподъемного механизма (5). После зачехления анода (3) в диафрагменном мешке (6), его погружают в электролизную ванну (4), обеспечивающую постоянство межэлектродного расстояния, равного 60-70 мм. Коническая днищевая часть электролизера выполняет функцию катода по поверхности которого перемещается 4 скребка (7), выполненные из винипласта, жестко связанные с ведомым зубчатым колесом планетарного редуктора (8) через вертикальные штанги (9). Ведущая шестерня связана червячным редуктором (10) и электродвигателем (11). Пульпа, содержащая частицы восстановленного металла и электролит, через днищевую воронку электролизера поступает в осадительную центрифугу (12). Фильтрат перекачивают насосом (13) в напорную емкость (14). Осадок восстановленного металла промывают непосредственно в центрифуге (12). Промывной раствор перекачивают в реактор (15), где его упаривают и объединяют с электролитом. Подсушенный в центрифуге осадок восстановленного свинца перегружают в мульду (16) и направляют в печь (17) для расплавления и разливки в стандартные изложницы готовой продукции (18).

1. Установка для рафинирования чернового свинца, содержащая печь для плавки чернового свинца с устройством для отливки анодов, их кристаллизации и охлаждения, электролизер, электроды, диафрагменный мешок для анода, систему циркуляции электролита, содержащую осадительную центрифугу, насос и напорную емкость для электролита с самотечным сливом в электролизер, печь для плавки катодного свинца, изложницы для отливки готовой продукции, отличающаяся тем, что электролизер выполнен с горизонтальной рабочей поверхностью анода, а катодом является поверхность конического днища электролизера, по которой перемещаются скребки, сдвигающие образующийся катодный осадок в центральную разгрузочную воронку, обеспечивающую удаление пульпы из электролизера с транспортировкой ее на центрифугу, в которой разделяются катодный осадок свинца и осветленный электролит для питания электролизера с обеспечением скорости циркуляции 40-45 л/мин при плотности тока 1300-1500 А/м².

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что электролизер выполнен из листовой стали, имеет цилиндроконическую форму, по коническому днищу перемещаются четыре скребка, счищающие катодный осадок свинца.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что скребки жестко связаны между собой и через вертикальные штанги с венцом ведомого зубчатого колеса планетарного редуктора, обеспечивающего частоту вращения 1-2 об/мин.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что стенки электролизера электроизолированы эпоксидным покрытием.

5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что анод выполнен в виде цилиндра, диаметр которого на 200-250 мм меньше внутреннего диаметра электролизера.

6. Установка по п.1, отличающаяся тем, что межэлектродный зазор обеспечивается подъемно-транспортным устройством перемещения анода.

7. Установка по п.1, отличающаяся тем, что масса анода составляет от 2 до 5 т для обеспечения 20-55-суточной кампании растворения электрода.