Устройство для рафинирования меди электролизом электролита и способ рафинирования меди электролизом
Изобретение относится к устройству и способу рафинирования меди электролизом электролита. Устройство содержит емкость, заполненную электролитом, с размещенными в ней анодом из черновой меди и катодом из чистой меди, выполненными с возможностью подачи на них напряжения, магнитопровод с полюсными наконечниками, с расположенными между ними электродами, содержащий две первичные катушки с противоположными проволочными обмотками, вторичную катушку, нагрузкой которой являются электроды, и катушку обратной связи, упомянутые первичные катушки расположены коаксиально и подключены параллельно к источнику постоянного импульсного напряжения с обеспечением одностороннего направления их векторов магнитного поля по магнитопроводу. Раскрыт способ рафинирования меди электролизом электролита с использованием воды в качестве электролита, при этом на электроды подают импульсно выпрямленное напряжение. Обеспечивается повышение производительности получения меди электролизом за счет получения дополнительной энергии в виде замкнутого через электролит эллипсоидного потока магнитопровода. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
В металлургии электролиз применяют для получения и очистки металлов. Например, электролизом водных растворов солей получают цинк, кадмий, марганец, никель, олово, железо. Этот метод широко используют для получения металлов высокой степени чистоты путем электролитической очистки технических металлов. Электролизом расплавов соединений получают алюминий, магний, натрий, кальций и другие металлы
В цветной металлургии широко применяются технологии получения металлов с помощью электролиза. Пропусканием тока через электролит получают Al из глинозема, Ti из титановой губки, Mg, Cd и другие. Электролиз применяют также для рафинирования металлов (Cu, Ni, Zn). Предприятия электролиза относятся к массовому типу. Организация основного производства при рафинировании меди рассматривается на примере цеха электролиза ОАО "Уралэлектромедь". Процесс ведется в ваннах, заполненных электролитом (раствором серной кислоты). При пропускании электрического тока медь анода переходит на катод. Для этого между анодами подвешиваются листы рафинированной медной катодной основы.
Как известно при электролизе затрачиваемой энергией для получения, например, меди является электрический энергетический поток определяемой выражением W=CU2/2. Как видим при электролизе, прямое участие тока исключается. Ток проходит через электролит в виду электропроводности электролита. Электролит нагревается, что приводит к увеличению броуновского движения. Одновременно происходит ориентация диполей воды вдоль направления поля, что приводит за счет тепловой энергии к ослаблению атомных связей в молекуле и ее разделению на ионы за счет энергии электрического поля. Поэтому видим, что для разложения, например, пара требуется значительное увеличение напряжения.
Задачей изобретения является увеличение электрической энергии при электролизе за счет магнитной энергии, что приводит к значительному увеличению производительности рафинирования, например меди.
На фиг. 1 изображено устройство для рафинирования, например, меди. Оно содержит емкость 16 с объемом 1, заполненным электролитом, магнитопровод 2 с полюсными наконечниками 10. Находящаяся в воде часть магнитопровода с целью исключения загрязнения электролита и с целью увеличения мощности электрической энергии изолирована сополимером. Магнитопровод, см. схему фиг 2, содержит две первичные катушки 4 и 5. Причем катушка 4 имеет левостороннюю проволочную накрутку а катушка 5 правостороннюю. Катушки могут располагаться коаксиально и подключены параллельно к источнику постоянного импульсного напряжения так, чтобы их вектора магнитного поля Н согласно правилу правоходового винта имели по магнитопроводу одностороннее направление. Согласно закону Лиссажу получаем сложение электрических колебаний одинаковых частот двух катушек с образованием в плоскости х, у фигур Лиссажу, представляющих между собой эллипсы с различным эксцентриситетом (включая прямую и окружность). Однако электроэнергия как объемная величина не может распространяться плоскостным путем. Поэтому в нашем случае получаем эллипсоидное линейное замкнутое одностороннее распространение энергии в магнитопроводе и электролите. Нагрузкой вторичной катушки 6 трансформатора является катушка положительной обратной связи 7 энергия которой на основании принципа суперпозиции складывается с энергией основного магнитного потока. Значительная эффективность разложения воды электрическим полем, согласно предлагаемого способа, в сравнении с разложением магнитным полем объясняется тем, что при 50-герцовой частоте синусоидального тока длина положительного импульса составит 3000 км., который обойдет по магнитопроводу, а значит и через электролит миллионы раз, в сравнении одноразового прохода электрическим полем при конденсаторной нагрузке. Таким образом, при использовании вместо одной первичной катушки электромагнита двух параллельно включенных катушек с противоположными проволочными накрутками и когда нагрузкой вторичной катушки магнитопровода является катушка положительной обратной связи, при условии направления вектора магнитной напряженности в одну сторону получаем преобразование энергии магнитного поля в энергию электрического поля повышенной плотности. Импульсно выпрямленное напряжение от вторичной катушки 6 через конденсатор 13 подается на медные параллельно расположенные между полюсными наконечниками пластины 11 и 12, между которыми происходит рафинирование меди или в зависимости от состава электролита электролиз других металлов. Отработанный электролит удаляется через отверстие 3, а свежий заполняется через отверстие 9. Уровень заполнения электролитом емкости через отверстие 9 может контролироваться прозрачной трубкой 26, служащей для определения заполнения и контроля электролита в емкости 1.
1. Устройство для рафинирования меди электролизом электролита, содержащее емкость, заполненную электролитом, с размещенными в ней анодом из черновой меди и катодом из чистой меди, выполненными с возможностью подачи на них напряжения, отличающееся тем, что оно снабжено магнитопроводом с полюсными наконечниками, с расположенными между ними электродами, при этом магнитопровод содержит две первичные катушки с противоположными проволочными обмотками, вторичную катушку, нагрузкой которой являются электроды, и катушку обратной связи, упомянутые первичные катушки расположены коаксиально и подключены параллельно к источнику постоянного импульсного напряжения с обеспечением одностороннего направления их векторов магнитного поля по магнитопроводу и получением замкнутого через электролит эллипсоидного потока магнитопровода в качестве дополнительной энергии.
2. Способ рафинирования меди электролизом в устройстве по п.1, отличающийся тем, что в качестве электролита используют воду, а на электроды подают импульсно выпрямленное напряжение.
