Внутрішня камера електролізера марганцю з отворами відводу катодних газів, відповідний електролізер та спосіб
Формула / Реферат
1. Внутрішня камера (16) електролізера марганцю призначена для розташування в баку (12), який містить електроліт, причому камера (16) складається з:
множини анодних рамок (66);
множини катодних рамок (64), розташованих між анодними рамками (66);
множини мембран (68), розташованих між кожною катодною рамкою (64) та кожною анодною рамкою (66);
комплекту стяжки (72), призначеного для утримання з'єднаними одна з одною катодних рамок (64), анодних рамок (66) та мембран (68),
при цьому кожна катодна рамка (64) містить внутрішній катодний відсік (90), верхній отвір (94) введення катоду у внутрішній відсік (90), та принаймні один боковий отвір (96) для подачі електроліту, що містить іони марганцю у внутрішній відсік (90);
яка відрізняється тим, що кожна катодна рамка (64) містить боковий верхній отвір (98) відводу катодних газів, при тому верхній отвір (98) відводу розташовується вище одного або кожного бокового отвору подачі електроліту (96) для принаймні часткового відводу нагору електроліту,
та що верхній отвір відводу газу виходить у внутрішній відсік (90), а потім за межі камери (16).
2. Камера (16) за п. 1, яка відрізняється тим, що верхній отвір відводу газів (98) має секцію вище секції одного або кожного бокового отвору подачі електроліту (96), переважно з поперечним перерізом подовженої форми, зокрема витягнутої уздовж вертикальної осі.
3. Камера (16) за п. 1 або 2, яка відрізняється тим, що кожна катодна рамка (64) містить, над верхнім отвором відводу газу (98), проріз для прийому елемента ущільнення електролізного бака.
4. Камера (16) за будь-яким з попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що кожна катодна рамка (64) має дві бокові стійки (80А, 80В) та проміжну траверсу (82), яка з'єднує бокові стійки (80А, 80В), причому бокові стійки (80А, 80В) та проміжна траверса (82) обмежують внутрішній катодний відсік (90), а кожен боковий верхній отвір (98) відводу газу розташований в боковій стійці (80А, 80В).
5. Камера (16) за п. 4, яка відрізняється тим, що кожна катодна рамка (64) містить нижню траверсу (84), з'єднуючу дві бокові стійки (80А, 80В) під проміжною траверсою (82), при тому проміжна траверса (82) та нижня траверса (84) разом з боковими стійками (80А, 80В) обмежують нижнє вікно (92) циркуляції анодного розчину, причому нижнє вікно (92) герметично ізольоване від внутрішнього відсіку (90).
6. Камера (16) за будь-яким з попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що кожна катодна рамка (64) має бокове вушко (100), яка поперечно видається, при тому верхній отвір відводу газу (98) розташований в боковому вушку (100).
7. Камера (16) за будь-яким з попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що містить катод (74), вставлений у кожну катодну рамку (64) через верхній отвір для вставки (94), ущільнюючий елемент (204), який герметично закриває верхній отвір для вставки катоду (94), коли катод (74) входить у внутрішній відсік (90) прийому катоду.
8. Камера (16) за будь-яким з попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що кожна анодна рамка (66) має нижню порожнину (144) прийому аноду, яка обмежена знизу опорною траверсою(142),
анодна рамка (66) має множину роз'єднаних опорних стрижнів (146), що виступають догори від опорної траверси (142), причому мембрани (68), суміжні з анодною рамкою (66), притискуються з боків до опорних стрижнів (146).
9. Камера (16) за п. 8, яка відрізняється тим, що кожна мембрана (68) має опорну рамку (110), де знаходиться решітка (122) та сітка (112), яка приєднується до решітки (122), при тому опорна рамка (110) містить проміжну траверсу (118), а до проміжної траверси (118) опорної рамки (110) прилягають опорні стрижні (146) суміжної анодної рамки (66) та проміжна траверса (82) катодної рамки (64).
10. Електролізер (10) марганцю, що містить:
бак (12), який обмежує робочій простір (14) прийому електроліту,
камеру (16) за будь-яким з попередніх пунктів, яка розташована в робочому просторі (14),
комплект заглушок (18), який герметично закриває робочій простір (14) бака навколо камери (16) вище верхніх отворів відводу газів (98);
причому електролізер (10) має принаймні одну трубу (36) відводу вихідних газів через кожний верхній отвір відводу газів (98) для їх відводу поза межі бака (12).
11. Електролізер (10) за п. 10, який відрізняється тим, що бак (12) містить електроліт, в якому занурена камера (16), причому кожен боковий отвір відводу газів (98) принаймні частково виходить вище рівня електроліту.
12. Електролізер (10) за п. 10 або 11, який відрізняється тим, що бак містить бокову стінку (22), яка знаходиться напроти кожного верхнього отвору відводу газів (98), притому камера (16) та бокова стінка (22)обмежують боковий проміжний зазор (60), куди виходять верхні отвори відводу газів (98), комплект заглушок (18), який принаймні складається з заглушки (200), яка закриває зверху проміжний зазор (60) вище кожного бокового отвору відводу газів (98).
13. Електролізер (10) за п. 12, який відрізняється тим, що він має торцеву стінку (20А, 20В), розташовану по суті поперечно відносно бокової стінки (22), причому торцева стінка (20А, 20В) з внутрішньою камерою (16) обмежують осьовий проміжний зазор (62), а комплект заглушок (18) містить кінцеву заглушку (202), яка закриває осьовий проміжний зазор (62) зверху.
14. Спосіб електролізу марганцю, що включає:
надання електролізера (10) за будь-яким з пп. 10-13;
заповнення внутрішнього відсіку (90) кожної катодної рамки (64) електролітом з іонами марганцю;
утворення металевого марганцю на кожному катоді (74), поміщеному в кожній катодній рамці;
утворення катодного газу, зокрема амоніаку та гідрогену, у внутрішньому відсіку (90) кожної катодної рамки (64);
відвід катодних газів через верхні отвори відводу газів (98) назовні з камери (16),
збір катодних газів, вироблених кожним катодом (74) поза камерою (16) у верхній частині проміжного зазору (60), який обмежується баком (12), камерою (16) та комплектом заглушок (18);
відвід катодних газів, зібраних у верхній частині проміжного зазору (60) через випускну трубу (36).
Текст
Реферат: Винахід стосується камери, що складається з множини анодних рамок (66), множини катодних рамок (64), розташованих між анодними рамками (66) та множини мембран (68), які розміщені між кожною катодною рамкою (64) та кожною анодною рамкою (66). Кожна катодна рамка (64) визначає межі внутрішнього відсіку (90) прийому катоду та принаймні один боковий отвір (96) подачі електроліту з іонами марганцю у внутрішньому відсіку (90). Кожна катодна рамка (64) містить верхній боковий отвір (98) відводу катодних газів, причому цей верхній отвір відводу (98) знаходиться вище одного або кожного бокового отвору для подачі електроліту (96) так, що отвір отвору відводу принаймні частково розташований вище від рівня електроліту. UA 110726 C2 (12) UA 110726 C2 UA 110726 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Даний винахід стосується внутрішньої камери електролізера для проведення електролізу марганцю, призначеної для розміщення в судині, що містить електроліт, причому камера містить: - множину анодних рамок; - множину катодних рамок, розташованих між анодними рамками; - множину мембран, вставлених між кожною катодною рамкою і кожною анодною рамкою; - комплект затискачів, розміщених один проти одного, для підтримки катодних, анодних рамок і мембран, кожна катодна рамка містить внутрішній відсік прийому катода, верхній отвір для введення у внутрішній простір, і, принаймні, один отвір для подачі електроліту, що містить іони марганцю, у внутрішній простір. Дана камера призначена для введення у ванну електролізера марганцю. Наукова праця "Operation of Electrolytic Manganese Pilot Plant, Boulder City Nevada, USBM Bulletin 463", сторінки 64 і 65, малюнок 35, описує камери вищезгаданого типу, що має структуру "фільтр-прес". Дана камера містить катодні та анодні рамки, що чергуються, розділені між собою мембранами. Подовжні стрижні та гайки утримують рамки і мембрани, розташовані протилежно один до одного, для забезпечення непроникності між розмежованими просторами кожної з рамок. Отвори для подачі електроліту, що містить іони марганцю, розташовані поперечно у катодних рамках для живлення кожного простору катода розчином з резервуару. Крім того, передбачені верхні отвори в кожній катодній рамці та в кожній анодній рамці, щоб дозволити введення відповідно катодів і анодів. Дана камера має компактну і зручну структуру. Це не означає, що вона повністю відповідає вимогам. Насправді, реакція електролізу марганцю супроводжується виділенням на катоді деякої кількості газу, який необхідно відвести. Особливо, хоча утворення металевого марганцю з електроліту більшою мірою на катоді, зменшення іонів гідроксонію (H+) в катодному розчині призводить до утворення гідрогену у процесі виникнення металевого марганцю на катодах. Крім того, в деяких випадках, в залежності від pH катодного розчину наявність іонів амонію (NH4+) в живлячому розчині викликає більш-менш важливе паразитне виділення аміаку (NH3). У електролітичній ванні, описаній Гірничим бюро США, гази на катоді видаляються безпосередньо через верхній ввідний отвір катодів і розсіюються в атмосфері електролітичної зали. Проте, наявні умови довкілля, гігієни і безпеки промислових установок зобов'язують контролювати і обмежувати потенційно токсичні або небезпечні викиди газу. Метою винаходу є отримання внутрішньої камери електролізера марганцю, що відповідає умовам довкілля і безпеки і при цьому залишається простою в обслуговуванні та експлуатації. З цієї причини винахід має на меті внутрішню камеру вищезгаданого типу, яка відрізняється тим, що кожна катодна рамка має верхній бічний отвір для відводу газу з катода, верхній отвір для відведення газу розташовується вище або поряд з кожним бічним отвором, де проходить електроліт для здійснення принаймні часткового подання електроліту, щоб верхній отвір відводу газу проходив через внутрішній простір і виходив на зовнішню сторону камери. Відповідно до винаходу камера містить один або декілька з наступних елементів, що використовуються окремо або в усіх технічно можливих комбінаціях: - верхній отвір для відводу газу знаходиться у верхній частині, в кожному бічному отворі електроліту, переважно у вигляді поперечної траверси довгастої форми, зокрема витягнутої по вертикальній вісі. - кожна катодна рамка містить, над верхнім отвором для відведення газу, проріз для вставлення заглушки в резервуарі електролізера. - кожна катодна рамка містить дві бічні стійки і проміжну траверсу між бічними стійками; бічні стійки і проміжна траверса обмежують внутрішній відсік приймання катода, кожний верхній бічний отвір для відведення газу проходить через бічну стійку. - кожна катодна рамка містить нижню траверсу, що сполучає дві бічні стійки під проміжною траверсою, проміжна траверса і нижня траверса обмежені бічними стійками з нижнім вікном для циркуляції анодного розчину, нижнє вікно герметично відокремлене від внутрішнього відсіку. - кожна катодна рамка містить принаймні один бічний виступ (вушко) в поперечному напрямі, верхній отвір для відведення газу проходить крізь цей бічний виступ. 1 UA 110726 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 - вона містить катод, введений в кожну катодну раму крізь верхній отвір для введення, заглушку для створення герметичності верхнього ввідного отвору катода, коли катод розміщений у внутрішньому відсіку для прийому катода. - кожна анодна рамка містить внутрішній відсік для прийому анода, обмежений знизу нижньою траверсою, - анодна рамка містить ряд опорних стрижнів, що не перетинаються, виступають вгору від нижньої траверси, мембран, що примикають до відводу анода і розташовані збоку від опорних стрижнів. - кожна мембрана містить опорну рамку у вигляді решітки і тканинне покриття, що кріпиться на сітці, опорна рамка має проміжну траверсу, при цьому опорні стрижні анодної рамки і проміжна траверса катодної рамки прилягають до проміжної траверси опорної рамки. Метою винаходу в рівній мірі є і отримання електролізера марганцю, що містить: - резервуар (бак), обмежений внутрішнім об'ємом отримання електроліту, - вищезгадану камеру, розташовану у внутрішньому об'ємі, - механізм заглушок, що перекривають герметично внутрішній об'єм резервуару навколо камери над верхніми отворами відведення газу. Електролізер містить, принаймні, один отвір відводу газу крізь кожний верхній вихлопний отвір для видалення газу з резервуару. Відповідно до винаходу електролізер має один або декілька з наступних вузлів, що використовуються окремо або в усіх технічно можливих комбінаціях: - резервуар, що містить електроліт, з яким контактує камера, кожний бічний вихлопний отвір для видалення газу проходить частково над живлячим розчином. - резервуар має бічну стінку, що розташовується напроти кожного верхнього отвору видалення газу, устрій і бічна стінка, що обмежують проміжний простір, в який переходять верхні отвори відведення газів, механізм ущільнення містить принаймні заглушку, що перекриває проміжний простір кожного бічного отвору для видалення газів. - до його складу входить торцева пластина, розташована поперечно бічній стінці, при цьому торцева пластина розмежовує внутрішню камеру проміжним простором між осями, механізм ущільнення має торцевий капот, що закриває проміжний простір між осями вгору. Винахід призначений для проведення електролізу марганцю наступним чином: - заповнення електролізера, як було описано вище; - введення електроліту з іонами марганцю у внутрішній простір кожної катодної рамки; - утворення металевого марганцю на кожній катодній рамці; - утворення газу на катоді, зокрема аміаку та гідрогену у внутрішньому просторі кожної катодної рамки; - відводу газу з катода через верхні вихлопні отвори відводу газу за межі камери - збирання газу, який утворюється на кожній катодній рамці у проміжному просторі, що обмежений між резервуаром, камерою і механізмом ущільнення; - відведення зібраного з катода газу в проміжний простір за допомогою газового продування. Суть винаходу буде більш зрозумілою після вивчення малюнків, які додаються виключно для прикладу: Фіг. 1 – схематичне зображення першого електролізера марганцю відповідно до винаходу; Фіг. 2 – часткове зображення в перспективі верхньої частини електролізера на Фіг. 1; Фіг. 3 - зображення в перспективі та часткового перерізу відповідно до поперечної площини III Фіг. 2; Фіг. 4 - зображення в перспективі розібраної внутрішньої камери електролізера, зображеного на Фіг. 1; Фіг. 5 - зображення в перспективі катодної рамки камери на Фіг. 4; Фіг. 6 – збільшене зображення відміченої деталі VI на Фіг. 5; Фіг. 7 – зображення, аналогічне з Фіг. 5, анодної рамки; Фіг. 8 - зображення, аналогічне з Фіг. 5, опори мембрани; Фіг. 9 - зображення зверху, в розрізі відповідно до горизонтальної площини камери на Фіг. 4, одразу після збірки, та Фіг. 10 – часткове зображення відповідно до показника Х на Фіг. 9. На Фіг. 1-10 проілюстровано перший електролізер 10 відповідно до винаходу, призначений для проведення електролізу металевого марганцю або ЕММ. Металевий марганець утворюється переважно на катодах при пропусканні електричного 2+ струму, контактуючи з живлячим розчином, що містить іони марганцю Mn , можливо з додаванням амоній сульфату. Металевий марганець також утворюється і в твердій формі на кожному катоді. 2 UA 110726 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Електролізер 10 знаходиться в установці, що містить декілька послідовно розміщених секцій типу 10, наприклад, сто секцій типу 10. Як зображено на Фіг. 1, електролізер 10 містить бак 12, що омежує внутрішній об'єм 14 та внутрішню камеру 16 типу "фільтр-прес", розташовану у внутрішньому об'ємі 14 баку 12. Відповідно до винаходу, електролізер 10 додатково включає механізм заглушок 18 внутрішнього об'єму, призначений для герметичного прийому і передачі газів, що виділяються на катоді в процесі електролізу. Крім того, електролізер містить лінії подачі електроживлення 19, які частково зображені на Фіг. 2 і 3, і теплообмінник 19А, частково зображений на Фіг. 3. Посилаючись на Фіг. 1-3, бак 12 представлений у формі паралелепіпеда із поздовжньою віссю A-A'. Він включає в себе дві поперечні торцеві стінки 20А, 20В, з'єднані між собою за допомогою двох поздовжніх стінок 22, одна з яких зображена на Фіг. 1 і 2. Крім того, бак 12 містить основну стінку 24, яка закриває знизу внутрішній об'єм 14. Поперечні стінки 20А, 20В мають переважно висоту, більшу за висоту бічних стінок 22. Таким чином, кожна поперечна стінка 20 визначає верхню область 26, яка виступає над бічними стінками 22. Кожна бічна стінка 22 обмежує верхню поверхню 28 опори. Поверхня 28 стосується верхньої опорної рейки 30. Рейка 30 має поздовжні електричні контакти 32А, 32В для здійснення живлення електричним струмом 19 відповідно анодів і катодів. Бак 12 додатково включає, принаймні, один отвір для подачі розчину 34 у внутрішній об'єм 14, випускну трубу 36 розчину аноліту з внутрішньої камери 16 і баку 12, і принаймні одну трубу 38 видалення газу, утвореного на рівні катодів, для його виведення за межі внутрішнього об'єму 14. Як зображено на Фіг. 1, отвір подачі 34, за допомогою насоса 40 або самопливом, через який подається електроліт в бак 12. У цьому прикладі лінія подачі 34 проходить через поперечну стінку 20А на рівні області 26. У прикладі, наведеному на Фіг. 2, випускна труба 36 проходить через поперечну стінку 20А. Вище вона з'єднується з камерою 16 за допомогою шланга (не показано). Вона з'єднана з елементами збору і обробки 42, що розташовані за межами резервуара 12. На Фіг. 1 лінії видалення катодного газу 38 підключені до установки збору і обробки газу 44. Це запобігає поширенню катодного газу в атмосферу навколо баку 12. У наступному прикладі лінії видалення газу 38 проходять через поперечну стінку 20А на рівні верхньої області 26. Вони виходять через отвори збору 46, які розташовані над верхньою поверхнею 28 бічних стінок 22, щоб постійно залишатися осторонь від рідини, незалежно від рівня катодного розчину, що міститься у внутрішньому об'ємі 14. На наступному малюнку отвори збору 46 розташовані по обидві сторони від поперечної стінки 20А, в безпосередній близькості до верхніх кутів стінки 20A, напроти проміжних бічних просторів 60 між камерою 16 і бічними стінками 22 резервуару. Внутрішня камера 16 знаходиться в об'ємі 14. Він простягається уздовж осі B-B' паралельно або збігається з віссю A-A' баку 12. Він обмежує у внутрішньому об'ємі 14 бічні проміжні простори 60, зображені на Фіг. 3, і проміжні простори 62 між віссю, що знаходяться між торцевими стінками 20А, 20В і камерою 16. Проміжні простори 60 і 62 призначені для заповнення живлячим розчином (електролітом). Ці простори закриті механізмом заглушок 18 для накопичення і подальшого видалення газу з катода, як побачимо далі. Теплообмінник 19А розташований в проміжках 60, 62. Камера 16 знімно розміщена у внутрішньому об'ємі 14 ємкості 12. Таким чином, вона є мобільною та переміщується через верхній прохід, утворений стінками 20А, 20В і 22, між висунутим положенням поза межами внутрішнього об'єму 14 та робочим положенням процесу електролізу, коли розташована на нижній стінці 24 всередині внутрішнього об'єму 14. Це дозволяє легко дістати камеру 16 з баку 12 для проведення технічного обслуговування та/або очищення. Як зазначалося вище, внутрішня камера 16 належить до фільтр-пресного типу. Таким чином, вона включає в себе, відповідно до Фіг. 4, множину катодних рамок 64, множину анодних рамок 66, та множину мембран 68, розташованих між кожною анодною рамкою 66 і кожною катодною рамкою 64. Камера 16 додатково містить дві кінцеві рамки 70А, 70В для поперечного закриття осьових кінців камери 16 та комплект роз'ємних затискачів 72 камери 16. 3 UA 110726 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Камера 16 містить по одному катоду 74 у кожній катодній рамці 64 і по одному аноду 76 в кожній анодній рамці 66. Катоди 74 і аноди 76 можна побачити на Фіг. 2. Як показано на Фіг. 5, кожна катодна рамка 64 містить дві бічні стійки 80A, 80B, проміжну траверсу 82, та нижню траверсу 84, що з'єднує стійки 80А та 80В. Катодна рамка 64 містить внутрішній відсік 90 для прийому катода, та нижнє вікно 92 для циркуляції розчину аноліту, герметично ізольоване від внутрішнього відсіку 90. Катодна рамка 64 також містить верхній отвір 94 для введення катода 74 у внутрішній відсік 90, поперечні отвори 96 для подачі катодного розчину у внутрішній відсік 90, і відповідно до винаходу, верхні бічні отвори 98 для відводу катодного газу з камери 16. У даному прикладі, висота катодної рамки 66 по суті дорівнює глибині внутрішнього об'єму 14, між верхнім краєм 28 бічної стінки 22 і нижньою стінкою 24. Стійки 80A, 80B є вертикально паралельними. Кожна стійка 80A, 80B має на своєму верхньому кінці бічне вушко 100, яке виступає в поперечному напрямку відносно поздовжньої осі В-В' камери 16, показаної на Фіг. 4. Кожне вушко 100 містить поперечний проріз 101 для заслінки механізму заглушок 18. Проріз 101 проходить у поперечному напрямку по відношенню до бічної стінки 22, в той час як внутрішня камера 14 розташована у внутрішньому об'ємі 14 ємкості 12. Проріз 101 розташована над отворами 98 для виводу катодного газу. Нижня траверса 84 горизонтально з'єднує нижні кінці стійок 80А, 80В між собою. Вона обмежує знизу вікно для циркуляції анодного розчину 92. У цьому прикладі нижня траверса 84 кріпиться до стійок 80А, 80В. Армуючі розпірки 102 мають трикутну форму, вони приєднані до нижньої траверси 84 і стійок 80А, 80B, на рівні внутрішніх кутів, що утворюються між стійками 80А, 80В і нижньою траверсою 84. Проміжна траверса 82 розташована паралельно нижній траверсі 84. Вона обмежує вікно 92 зверху. Знизу вона обмежує внутрішній відсік 90 для прийому катода. Вона поєднує стійки 80А та 80В. Кожна стійка 80A, 80B обмежує над проміжною рейкою 82 вертикальну направляючу прорізь 104 з боковим виходом у внутрішній відсік 90 та з верхнім виходом у верхній отвір 94. Прорізи 104 призначені для направлення катода 74 при його введенні у внутрішній відсік 90. Внутрішній відсік 90 обмежується знизу проміжною рейкою 82, а з боків стійками 80А, 80В. Вгорі знаходиться вхідний отвір 94. У цьому прикладі кожна стійка 80A, 80B містить множину наскрізних отворів 96 для подачі катодного розчину у внутрішній відсік 90. Кожний отвір 96 проходить поперек через стійки 80А, 80В. З зовнішньої сторони баку 12 він виходить з товщину стійки 80А, 80В до проміжного простору 60 між камерою 16 і бічною стінкою 22. З внутрішньої сторони він виходить у внутрішній відсік 90. У цьому прикладі кожна стійка 80A, 80B має один отвір 96, розташований в безпосередній близькості від проміжної траверси 82 і один отвір 96, розташований біля вушка 100. У цьому прикладі переріз отвору 96 менший, ніж максимальна товщина стійок 80А або 80В, узята уздовж осі В-В'. Цей переріз здебільшого має круглу форму. Як показано на Фіг. 6, кожна стійка 80А, 80B містить у вушку 100, верхній бічний отвір 98 для виводу газу, розташований над кожним отвором 96 для подачі електроліту. Верхній отвір 98 переважно має більший переріз, ніж максимальний переріз кожного отвору 96 для подачі електроліту. Переріз кожного верхнього отвору 98 є здебільшого продовгуватим. Таким чином, висота верхнього отвору 98 є більшою, ніж максимальна товщина рамки 64, взятої уздовж осі В-В". Ширина верхнього отвору 98 паралельно осі В-В' менша, ніж товщина рамки 64. У цьому прикладі верхній отвір 98 має постійний переріз. Він розташований уздовж горизонтальної осі, перпендикулярної осі В-В". Верхній отвір 98 з'єднує верхню частину внутрішнього відсіку 90 з зовнішньою стороною камери 16. Він призначений для розміщення перед бічною стінкою 22 та частково заповнений розчином, що міститься у внутрішньому об'ємі 14 між баком 12 та камерою 16. У прикладі, відношення мінімального перерізу бічного отвору 98 для випуску газу до максимального перерізу кожного отвору подачі розчину 96 є більшим за 1. Наявність верхнього отвору 98 дозволяє звільняти внутрішній відсік 90 від газу, що в ньому міститься, навіть якщо цей внутрішній відсік 90 частково заповнений розчином. Зважаючи на перерізи кожного отвору 98, катодний газ легко випускається назовні з камери 16, від кожної катодної рамки 64. Гази, що випускаються, не проходять через іншу катодну рамку 64, або через іншу анодну рамку 66, а виходять безпосередньо в бічний проміжний 4 UA 110726 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 простір 60, в який виходить отвір 98. Катодний газ таким чином збирається між баком 12 і вузлом заглушок 18 як описано нижче. Отвори 96 подачі розчину і отвори 98 для випуску газу виходять виключно у внутрішній відсік 90 та назовні внутрішньої камери 16, без виходу в осьовому напрямку вздовж осі В-В' камери 16. Зокрема, отвори 96, 98 не виходять на поперечні грані катодних рамок 64 і не сполучаються з іншими отворами для виходу газу на інших катодних рамках 64. Як показано на Фіг. 4 і 8, кожна група мембран 68 містить опорну рамку 110 та сітку 112, встановлену на опірну рамку 110. Як показано на цих Фігурах, опорна рамка 110 має дві бічні стійки 114A, 114B. Стійки 114А та 114В з'єднані між собою, знизу вгору, нижньою траверсою 116, проміжною траверсою 118 і верхньою траверсою 120. Опорна рамка 110 також містить опірну решітку 122 сітки 112. Висота стійок 114A та 114B по суті дорівнює висоті стійок 80А та 80В катодної рамки 64. Рейки опорної рамки 110 мають довжину трохи меншу, ніж траверси 82, 84 катодної рамки 64. Кожна стійка 114A, 114B має поблизу верхнього кінця бічне вушко 121, яке виступає в поперечному напрямку по відношенню до поздовжньої осі В-В' камери 16. Кожне вушко 121 містить поперечний проріз 121A для заслінки механізму заглушок 18. Нижня траверса 116 встановлена між стійками 114A, 114B та здебільшого посилена розпіркою 124. Вона обмежує знизу нижнє вікно 126 для проходження розчину аноліту, призначене для розміщення навпроти нижнього вікна 92, виділеного в кожній катодній рамці 64. Проміжна траверса 118 обмежує зверху вікно 126. Вона розташована по суті на тій же висоті, що й проміжна траверса 82 кожної катодної рамки 64. Таким чином, коли мембрана 68 притиснута до сусідньої катодної рамки 64, нижні траверси 84, 116 дотикаються одна до одної, і проміжні траверси 82, 118 також дотикаються одна до одної. У цьому прикладі, решітка 122 містить множину вертикальних стрижнів 128, встановлених вертикально між проміжною траверсою 118 і верхньою траверсою 120. Стрижні 128 решітки 122 розділяють отвори 129 для проходження розчину. Стрижні 128 решітки 122 знаходяться на одному рівні з першою поперечною стороною 130 опорної рамки 110, призначеною для розміщення напроти сусідньої анодної рамки 66. Ущільнювальна прокладка 132 (Фіг. 9) знаходиться на другій стороні 134 опорної рамки 110 розташованої навпроти і в контакті з сусідньою катодною рамкою 64. Прокладка 132 переважно проходить по периферії решітки 122 уздовж стійок 114A, 114B і уздовж проміжної траверсою 118. Як показано на Фіг. 4 і на Фіг. 9, сітка 112 прикріплена до першої сторони 130 рамки 110 проходячи через стійки 114A, 114B, проміжну траверсу 118 і верхню траверсу 120. Вона приєднана до решітки 122, і прикріплена до вертикальних стрижнів 128. Сітка 112 переважно закріплена в декількох прихованих точках на стрижнях 128. В одному з варіантів, сітка 112 закріплена по всій довжині кожного стрижня 128. Таке кріплення запобігає зміщенню сітки 112 в бік анодної рамки. Це запобігає звуженню простору для випуску анодних шламів сітки 112. Крім того, таке кріплення сітки 112 запобігає контакту між сіткою 112 і анодом 76, що допомагає уникнути утворення іонів гідроксонію безпосередньо у внутрішньому відсіку 90, що є несприятливим для проходження струму на катоді. Сітка 112 є проникною. Це робить можливим проходження каталітичного розчину, присутнього у внутрішньому відсіку 90 прийому катода до анодної рамки 66 через прохідні отвори 129, розділені стрижнями 128. Сітка 112 виконана, наприклад, з тканого синтетичного матеріалу, властивості механічної та хімічної стійкості якого дозволять його використання в електролізері. Проникність сітки 112 визначається таким чином, щоб встановити різницю у висоті між катодним та анодним розчином. Ця різниця у висоті, що може змінюватися в залежності від ступеня забруднення сітки, генерує потік розчину від катода до анода через сітку 112. Цей потік розчину гальмує ретро-дифузію до катода іонів гідроксонію, що утворюються на аноді та дозволяє підтримувати рівень рН католітного розчину. Як показано на Фіг. 7, кожна анодна рамка 66 має дві паралельні стійки 140A, 140B і нижню траверсу 142, що з'єднує нижні кінці нижніх стійок 140А, 140В. Нижня траверса 142, разом зі стійками 140А та 140В, відділяє внутрішній відсік 144 для прийому анода. Згідно з винаходом, кожна анодна рамка 66 додатково містить множину непересічних опорних стрижнів 146 виступаючих вгору від нижньої траверси 142. 5 UA 110726 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Стійки 140A, 140B мають висоту, по суті рівну висоті стійок 114 мембран 68 і стійок 80А, 80В катодних рамок 64. Кожна стійка 140A, 140B призначена для прилягання до відповідної стійки 114А, 114В сусідньої мембрани 68. Стійки 140A, 140B мають на своїх верхніх кінцях бічні вушка 148, які виступають в поперечному напрямку по відношенню до осі В-В". Кожне бічне вушко 148 містить бічній поперечний паз 150 для прийому заслінки механізму 18 заглушок. Нижня траверса 142 встановлена між двома стійками 140A, 140B. Її ширина по суті дорівнює ширині нижньої траверси 84 катодних рам 64. Розпірки 151 здебільшого з'єднують стійки 140А, 140B з нижньою траверсою 142 на рівні нижніх правих та лівих кутів внутрішнього відсіку 144. Згідно з винаходом, кожна анодна рамка 66 містить принаймні два опорних стрижні 146, принаймні три стрижні 146 не перетинаються. Кожен стрижень 146 проходить вертикально між нижнім кінцем 152, прикріпленим до нижньої траверси 142 і верхнім вільним кінцем 154, призначеним для входу у внутрішній відсік 144. Стрижні 146 розташовані на відстані один від одного та на відстані від розпірок 151, якщо вони є. Таким чином, проміжний простір 156, розташований між двома сусідніми стрижнями 146, взятий між нижнім кінцем 152 і вільним кінцем 154 є повністю вільним по всій висоті і по всій ширині рамки 66. Таким чином, 146 з'єднані один з одним лише за допомогою нижньої траверси 142, не будучи з'єднані іншими елементами. Кожний верхній кінець стрижня 154 має висоту більшу, ніж висота відповідних вікон 92, 126 для циркуляції, наявних у катодних рамках 64 та у рамках 110 мембрани. Кожен стрижень 146 також має товщину, узяту уздовж осі В-В', по суті, рівну товщині рамки 66, і, зокрема, товщині стійок 140А, 140В і траверси 142. Стрижні 146 мають вертикальний переріз, який зменшується вгорі на рівні вільних кінців 154. Вони мають, наприклад, округлий вертикальний переріз, узятий в площині, перпендикулярній до осі В-В". У цьому прикладі, стрижні 146 проходять вертикально, паралельно до стійок 140А, 140В. Ширина кожного стрижня 146 менша, ніж ширина стійок, взята перпендикулярно до осі В-В' уздовж горизонтальної осі. Як показано на Фіг. 9, коли мембрани 68, що примикають до анодної рамки 66, притиснуті до анодної рамки 66, з обох її боків уздовж осі В-В', нижня рейка 142 анодної рамки 66 притискається до нижніх рейок 116 суміжних опорних рамок 110. Крім того, згідно з Фіг. 9, проміжні траверси 118 рамок 110 суміжних мембран 68, які розташовані з обох сторін анодної рамки 66, підтримують сітки 112, які застосовуються відповідно на двох поперечних протилежних сторонах 156A, 156B кожного стрижня 146, переважно на рівні перехідної області 158 стрижня 146, яка розташована біля вільного краю 154 стрижня 146. Ця опора гарантує точне встановлення рамок 110 мембран 68, коли камера 16 в зборі. Також, вертикальний поворот решітки 122 та сітки 112 запобігається блокуванням проміжної траверси 118 кожної рамки 110 мембран між стрижнями 146 суміжної катодної рамки 66 та між проміжною траверсою 82 суміжної катодної рамки 64. Крім того, стрижні 146 кріплять кожну проміжну траверсу 118 опорної рамки 110 перехідної траверси 82 суміжної катодної рамки 64. Ця опора гарантує необхідну герметичність внутрішнього відсіку 90 катодної рамки 64, зокрема стисканням прокладки 132 між траверсами 82, 118. Згідно з Фіг. 4, кожна кінцева рамка 70A, 70B має глуху стінку 170, призначену для розміщення напроти внутрішніх приймальних анодних камер 144 суміжних анодних рамок 66. Кожна з них має нижню знімну стінку 172, призначену для розміщення напроти вікон 92, 126 циркуляції анолітного розчину. Знімна стінка 172 закріплена знімними засобами підтримки 174, та може бути видалена через відкриту конструкцію для доступу до відповідних вікон 92, 126 та дна порожнини 144. Для кожної камери 16, одна з кінцевих рамок 70A або 70B має перехідник 176 відведення анолітного розчину, який приєднується до труби відведення 36 анолітного розчину. Комплект затискачів 72 включає множину подовжніх стяжок 180, які пронизують камеру 16, та затискних гайок 182, змонтованих на стрижнях 180. 6 UA 110726 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Стяжки 180 розташовані біля бокових сторін камери 16. Вони є паралельні осі B-B". Вони перетинають бокові стійки 80A, 80B катодних рамок 64 та бокові стійки 140A, 140B анодних рамок 66. Стяжки 180 розподілені по висоті кожної рамки 64, 66. В цьому прикладі, стяжки 180, крім того, розташовані з обох сторін бокових стійок 114A, 114B опорних рамок 110, без перетинання цих стійок 114A, 114B. Таким чином, в недіючій конструкції комплекту затискачів 72, коли стяжки 180 з'єднані через катодні рамки 64 та через анодні рамки 66, та є зазор між анодними рамками 66 та катодними рамками 64, кожна мембрана 68 є знімною по відношенню до катодних рамок 64 та анодних рамок 66. Це дозволяє ефективно та швидко чистити мембрани 68, без демонтажу всієї камери 16. Коли камера 16 в зборі, та використовується комплект затискачів 72, стяжки 180 та гайки 182 підтримують катодні рамки 64, анодні рамки 66, та мембрани 68, які з'єднані між собою міцно та герметично. Таким чином, як ілюструє Фіг. 9, камера 16 складається з послідовності цільних вузлів, які містять катодну рамку 64, мембрану 68, анодну рамку 66 та другу мембрану 68. В цій конструкції, стійки 80A, 80B, проміжна траверса 82, та нижня траверса 84 катодної рамки 64 відповідно з'єднані на стійках 114A, 114B, на проміжній траверсі 118 та на нижній траверсі 116 рамки 110 мембрани 68, на рівні другої сторони 134, за допомогою прокладки з ізоляційним шаром 132 для забезпечення доброї герметичності. Бокові стійки 114A, 114B, нижня траверса 116 та перехідна траверса 118 рамки 110 мембрани 68 відповідно з'єднані на бокових стійках 140A, 140B, на нижній траверсі 142 та на опорних стрижнях 146 анодної рамки 66, на рівні першої сторони 130 мембрани 68. Сітка 112 розташована між рамкою мембрани 110 та анодною рамкою 66 та підтримується у вертикальному положенні одночасно стрижнями 146 та решіткою 128, на якій переважно вона може кріпитися. Цей вузол міцний. Він гарантує добру герметичність між нижніми анодними камерами прийому 144 та внутрішніми катодними камерами прийому 90, яка забезпечує прохід між цими камерами тільки через сітку 112. Крім того, герметичність гарантує точне встановлення сітки 112, на відстані від анодів та катодів. Однак, цей вузол може легко демонтуватись, коли потрібно його чищення, що зменшує необхідний час повернення електролізера 10 до виробництва. Коли комплект затискачів 72 в зборі, вікна 92, 126 розташовані напроти один одного. В нижній частині камери 16 вони утворюють безперервний канал 190 циркуляції анолітного розчину та відводу анодних шламів. Канал 190 зв'язаний з внутрішнім об'ємом 144 кожної анодної рамки 66, герметично ізольований від внутрішнього відсіку 90 катодної рамки 64 та кожного зазору над мембранною рамкою 110, на стороні 134. Якщо стрижні 146 роз'єднані, проміжний перехід 156 повністю розблокований для спуску анодних шлаків до каналу 190 та циркуляції і відводу аноліту та анодних шлаків через канал 190. Катоди 74 зроблені з металевих пластин, які вставлені у внутрішні камери 90 катодних рамок 64 через верхні отвори 94. Кожний катод 74 забезпечений, уздовж його верхнього краю, захватними скобами 160, які ми бачимо на Фіг. 2. Аноди вставлені у внутрішні порожнини 144 анодних рамок 66 через верхні отвори 147. Вони також забезпечені захватними скобами 162. Скоби 160, 162 дозволяють вставляти та виймати катоди 74 та аноди 76 в камеру 16. Катоди 74 та аноди 76 відповідно з'єднані з засобами електроживлення доріжками 32B, 32A, на яких вони відповідно знаходяться. Відповідно до винаходу, комплект заглушок 18 закриває робочий простір 14 зверху напроти певних проміжних зазорів 60, 62 за допомогою камери 16. Комплект заглушок 18 включає бокові заглушки 200, призначені для герметизації зверху бокових проміжних зазорів 60, кінцеву заглушку 202, призначену для герметизації кожного проміжного осьового зазору 62 та заглушку 204 кожного верхнього отвору 94 для герметизації зверху зазору між кожним катодом 74 та катодною рамкою 64. Кожна бокова заглушка 200 змонтована між боковою стінкою 22 та рамками 64, 66, 68. Переважно вона знаходиться у прорізах 101, 121A, 150, які відповідно виконані в рамках 64, 110 та 66. Зокрема, кожна заглушка 200 утворена герметичною ущільнювальною пластиною. Переважно вона розташована на цільному виступу 202A верхнього стрижня 30 та встановлена у прорізах 101, 150. 7 UA 110726 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Заглушка 202 переважно встановлюється напроти верхнього поясу 26. Як зображено на Фіг. 2, заглушка 202 є порожнистою. Вона має основну стінку 205, яка переважно контактує з боковою стінкою 22 та кожною боковою заглушкою 200, вертикальну периферійну стінку 206, котра виступає від основної стінки 204, та верхню стінку 208, з'єднуючи периферійну стінку 206 з верхнім краєм поясу 26. Таким чином, кінцева заглушка 202 покриває проміжний осьовий зазор 62 та з'єднує бокові стінки 22 з поясом 26 напроти отворів для збору газів 46. Закриваючий елемент 204 утворено ущільнювальною прокладкою, яка розташована навколо кожного катоду 74 у своїй верхній частині для герметизації зверху внутрішнього відсіку 90 на рівні вхідного отвору 94. Заглушку 204, наприклад, зафіксовано на поверхні катоду 74. Як варіант, вона відповідно складається з двох цільних частин анодів 76, суміжних з кожним катодом 74. Кожна частина виступає від аноду 76 до катоду 74, та прикріплена на катодній рамці та на катоді 74. Таким чином, заглушка 202 та бокові заглушки 200 створюють маршрутизацію збору катодного газу із осьових отворів 210, які знаходяться під боковими заглушками 200 напроти кожного верхнього отвору 98 та загальний зазор для збору 212, розташований під кінцевою заглушкою 202 для очистки напроти отворів 46. Присутність отворів 210 та загального зазору для збору 212 забезпечує ефективне уловлювання катодних газів, яким би не було положення катодної рамки, з якої вони породжуються, з мінімальним падінням тиску. Зокрема, ризик закупорки отворів відведення катодного газу 98 дуже малий, що забезпечує безпечну передачу катодних газів до труби відведення 38. Крім того, усі катодні гази збираються, тому що верхні отвори 94 закриті зверху частково катодом 74 та частково заглушкою 204. Це той випадок, в тому числі, коли ці катодні гази містять амоніак або гідроген. Таким чином, безпека електролізера 10 посилена, що робить електролізер 10 особливо адаптованим до чутливого промислового середовища. Зокрема, персонал, присутній біля електролізера 10, не піддається дії катодних газів. Крім того, електролізер 10 збирає катодні гази для їх переробки, без викиду їх в атмосферу. Зараз відповідно до винаходу буде описана робота електролізера 10. Спочатку монтується внутрішня камера 16. Для цього, катодні рамки 64, анодні рамки 66 монтуються на подовжніх стяжках 180 комплекту затискачів. Мембрани 68 ставляться між кожною анодною рамкою 64 та кожною катодною рамкою 66. Потім монтують кінцеві рамки 70A, 70B на торцях камери 16, та гайки 182 нагвинчують на стяжки 180 для стягування комплекту та утворення структури типу "фільтр-прес". Якщо це зроблено, внутрішня камера 16 заводиться в робочій простір 14 баку 12. Вона встановлюється напроти основної стінки 24 баку 12. Спускна труба аноліту 36 приєднується за допомогою кінцевої муфти 76 на рамці 70A, 70B. Аноди 76 вставляють у внутрішні відсіки 144. Катоди 74 вставляють у внутрішні відсіки 90. Катоди 74 та аноди 76 електрично відповідно підключають до доріжок 32A, 32B. Потім, електроліт, який містить іони марганцю, подають за допомогою насосних засобів 40 до робочого простору 14 баку 12 через подаючу трубу 34. Цей електроліт містить масову долю іонів марганцю більшу, ніж 30 г/л, і зокрема між 30 г/л та 40 г/л. Електроліт містить масову долю сульфату амонію між 100 та 200 г/л, переважно 125 г/л. Рівень pH електроліту встановлюють близько 7, та зокрема між 6 і 7. Електроліт містить переважно сульфітні іони або іони селену. Електроліт частково заповнює робочій простір 14 баку 12. Рівень заданий таким, щоб повністю залити бокові впускні отвори 96, не заливаючи повністю верхні отвори 98 відводу газу. Електроліт подається у внутрішні відсіки 90, щоб вступити в контакт з катодом 74, крізь бокові отвори 96, розташовані в кожній катодній рамці 64 та, таким чином, утворити катодний розчин. Постійний електричний струм живлення подається між катодами 74 і анодами 76. Направлені до катоду 74 електрони вступають у реакцію з іонами марганцю, щоб утворити металевий марганець на катоді відповідно до реакції: Mn 2 + 2e Mn. Під час цієї реакції, електрони, присутні на катоді, паралельно вступають у реакцію з іонами гідроксонію, які присутні в катодному розчині, з утворенням гідрогену. Також, в деяких випадках, зокрема коли pH досягає значень, ближчих до лужних, невелика кількість амоніаку утворюється також на катоді 74. 8 UA 110726 C2 5 10 15 20 25 30 Утворений на катоді гідроген перемішує електроліт у внутрішньому відсіку 90, сприяючи розподіленню розчину навколо катоду 74. Утворені гази, зокрема гідроген та амоніак, потім збираються у верхній частині внутрішнього відсіку 90 та утримуються у відсіку 90 за допомогою заглушок 204, які знаходяться між катодами 74 та катодними рамками 64, для закриття верхніх вхідних отворів катоду 94. Тож, утворені гази виходять тільки через верхні вихідні отвори газу 98 за межі внутрішньої камери 16. Як ми бачили вище, присутність верхніх отворів відводу газу 98 гарантує ефективний відвід катодних газів, яким би не був рівень електроліту у внутрішньому відсіку 90. Крім того, відвід газу дуже однорідний та не залежить від розташування катодної рамки 64 у камері 16. Потім відведені гази збираються в осьових отворах 210, та утримуються між поверхнею електроліту і боковими заглушками 200. Зібрані таким чином гази рухаються вздовж камери 16 назовні від неї, в осьових отворах 210 вздовж бічних стінок 22 баку 12, до поперечних торцевих стінок 20A, 20B. Потім гази збираються в спільних зазорах 212 під кінцевими заглушками 202 та виводяться через отвори збору 46, потім через відвідні труби 38. Зібрані таким чином катодні гази потім можуть направлятися до установки 44 збору та обробки, щоб їх використати повторно або викинути їх в атмосферу після обробки. Токсичні або небезпечні гази, які з'являються у процесі електролізу, добре утримуються системою заглушок 18 електролізера 10 згідно з винаходом. Цей збір здійснюється, не втручаючись у процес електролізу, простим та недорогим способом. В цей же час, частина катодного розчину, яка присутня на катоді 74 виливається під дією гідростатичного тиску, створеного різницею рівнів між католітом та анолітом у внутрішню порожнину 144 через пористі сітки 112 мембран 68, після проходу між отворами 129, обмеженими решіткою 122. Таким чином, розчин проникає у внутрішні порожнини 144 анодної рамки 66 та створює анодний розчин. При контакті з анодом 76, вода, яка міститься в анодному розчині вступає у реакцію з утворенням кисню, з іонів гідроксонію, та електронів відповідно до реакції: e 35 40 45 50 55 3H2O ½ O2+2 H3O+ + 2 Рівень pH розчину на аноді 76 набагато нижчий, ніж у розчині на катоді 74. Але, сітка 112 заважає переходу іонів гідроксонію із внутрішньої порожнини 144, яка містить анод 76, до внутрішнього відсіку 90, який містить катод 74. Це підтримує рівень pH розчину, який знаходиться у внутрішньому відсіку 90, у необхідному діапазоні для утворення металевого марганцю. Анодний розчин потім спускається між опорними стрижнями 146, у нижню частину робочої порожнини 144, потім виводиться через краї камери 16 через канал 190 між вікнами 92, 126. Герметичність надійно забезпечена на рівні камери 16 конструкцією "фільтр-прес", анолітний розчин повністю відокремлюється від катодного розчину при його виведенні із камери 16. Потім, анодний розчин підіймається у останню анодну рамку 66, яка суміжна з кожною кінцевою рамкою 70A, 70B та виводиться через кінцеву муфту 176, а потім через трубу 36. У внутрішніх анодних порожнинах 144, наявність іонів марганцю може призвести до побічних реакцій з водою, яка міститься в розчині, з утворенням оксиду марганцю, іонів гідроксонію і електронів. Крім того, в анодній камері також може утворюватися гіпс. Утворені таким чином тверді частинки складаються з анодних шламів, котрі виводяться униз під дією своєї ваги та до частини зберігання у каналі 190. Враховуючи ефективну підтримку сіток 112 решіткою 122, сітки 112 мають пласку поверхню, яка значно зменшує накопичення твердих частинок, зокрема анодного шламу на сітках 112. Крім того, роз'єднані стрижні 146 утворюють між собою проміжні зазори 156 зверху донизу та по всій товщині анодної рамки 66, що дозволяє дуже ефективне відведення анодного шламу до труби відводу та каналу 190. Відповідно до винаходу, таким чином, забруднення анодів 76 та сіток 112 затримується у камері 16. Це призводить до збільшення продуктивності процесу електролізу та зменшення кількості очисток для кожної камери 16. Протягом усього процесу електролізу вода постійно циркулює в теплообмінниках 19A, розташованих між баком 12 та внутрішньою камерою 16. 9 UA 110726 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Коли сітки 112 дуже забруднені або канал 190 заповнений анодними шламами, камеру 16 виймають з робочого простору 14 баку 12. Тоді комплект затискачів 72 частково послаблюється, щоб витягнути мембрани 68 та їх очистити, без демонтажу усієї камери 16. Аналогічно, коли вивідні канали 190 закупорені, вони можуть бути прочищені простим вийманням камери 16 з баку 12, потім через отвори в стінках під знімною заглушкою 172, які знаходяться в кінцевих рамках 70A, 70B. Згідно з винаходом, камера 16 має дуже вигідний дизайн, який зменшує забруднення анодними шламами та дозволяє здійснювати просту очистку камери 16, якщо забруднення стало значним. Металевий марганець, утворений на двох електродах, збирається за допомогою простого демонтажу катодів 74 та виймання катодів 74 через верхні отвори 94. Враховуючи дуже точний контроль типу розчинів, які мають контакт з катодом 74 та контакт з анодом 76, продуктивність реакції електролізу марганцю максимально збільшена, а наявність домішок, що утворюються в марганцю, є дуже малою. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Внутрішня камера (16) електролізера марганцю призначена для розташування в баку (12), який містить електроліт, причому камера (16) складається з: множини анодних рамок (66); множини катодних рамок (64), розташованих між анодними рамками (66); множини мембран (68), розташованих між кожною катодною рамкою (64) та кожною анодною рамкою (66); комплекту стяжки (72), призначеного для утримання з'єднаними одна з одною катодних рамок (64), анодних рамок (66) та мембран (68), при цьому кожна катодна рамка (64) містить внутрішній катодний відсік (90), верхній отвір (94) введення катоду у внутрішній відсік (90), та принаймні один боковий отвір (96) для подачі електроліту, що містить іони марганцю у внутрішній відсік (90); яка відрізняється тим, що кожна катодна рамка (64) містить боковий верхній отвір (98) відводу катодних газів, при тому верхній отвір (98) відводу розташовується вище одного або кожного бокового отвору подачі електроліту (96) для принаймні часткового відводу нагору електроліту, та що верхній отвір відводу газу виходить у внутрішній відсік (90), а потім за межі камери (16). 2. Камера (16) за п. 1, яка відрізняється тим, що верхній отвір відводу газів (98) має секцію вище секції одного або кожного бокового отвору подачі електроліту (96), переважно з поперечним перерізом подовженої форми, зокрема витягнутої уздовж вертикальної осі. 3. Камера (16) за п. 1 або 2, яка відрізняється тим, що кожна катодна рамка (64) містить, над верхнім отвором відводу газу (98), проріз для прийому елемента ущільнення електролізного бака. 4. Камера (16) за будь-яким з попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що кожна катодна рамка (64) має дві бокові стійки (80А, 80В) та проміжну траверсу (82), яка з'єднує бокові стійки (80А, 80В), причому бокові стійки (80А, 80В) та проміжна траверса (82) обмежують внутрішній катодний відсік (90), а кожен боковий верхній отвір (98) відводу газу розташований в боковій стійці (80А, 80В). 5. Камера (16) за п. 4, яка відрізняється тим, що кожна катодна рамка (64) містить нижню траверсу (84), з'єднуючу дві бокові стійки (80А, 80В) під проміжною траверсою (82), при тому проміжна траверса (82) та нижня траверса (84) разом з боковими стійками (80А, 80В) обмежують нижнє вікно (92) циркуляції анодного розчину, причому нижнє вікно (92) герметично ізольоване від внутрішнього відсіку (90). 6. Камера (16) за будь-яким з попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що кожна катодна рамка (64) має бокове вушко (100), яка поперечно видається, при тому верхній отвір відводу газу (98) розташований в боковому вушку (100). 7. Камера (16) за будь-яким з попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що містить катод (74), вставлений у кожну катодну рамку (64) через верхній отвір для вставки (94), ущільнюючий елемент (204), який герметично закриває верхній отвір для вставки катоду (94), коли катод (74) входить у внутрішній відсік (90) прийому катоду. 8. Камера (16) за будь-яким з попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що кожна анодна рамка (66) має нижню порожнину (144) прийому аноду, яка обмежена знизу опорною траверсою(142), анодна рамка (66) має множину роз'єднаних опорних стрижнів (146), що виступають догори від опорної траверси (142), причому мембрани (68), суміжні з анодною рамкою (66), притискуються з боків до опорних стрижнів (146). 10 UA 110726 C2 5 10 15 20 25 30 35 9. Камера (16) за п. 8, яка відрізняється тим, що кожна мембрана (68) має опорну рамку (110), де знаходиться решітка (122) та сітка (112), яка приєднується до решітки (122), при тому опорна рамка (110) містить проміжну траверсу (118), а до проміжної траверси (118) опорної рамки (110) прилягають опорні стрижні (146) суміжної анодної рамки (66) та проміжна траверса (82) катодної рамки (64). 10. Електролізер (10) марганцю, що містить: бак (12), який обмежує робочій простір (14) прийому електроліту, камеру (16) за будь-яким з попередніх пунктів, яка розташована в робочому просторі (14), комплект заглушок (18), який герметично закриває робочій простір (14) бака навколо камери (16) вище верхніх отворів відводу газів (98); причому електролізер (10) має принаймні одну трубу (36) відводу вихідних газів через кожний верхній отвір відводу газів (98) для їх відводу поза межі бака (12). 11. Електролізер (10) за п. 10, який відрізняється тим, що бак (12) містить електроліт, в якому занурена камера (16), причому кожен боковий отвір відводу газів (98) принаймні частково виходить вище рівня електроліту. 12. Електролізер (10) за п. 10 або 11, який відрізняється тим, що бак містить бокову стінку (22), яка знаходиться напроти кожного верхнього отвору відводу газів (98), притому камера (16) та бокова стінка (22)обмежують боковий проміжний зазор (60), куди виходять верхні отвори відводу газів (98), комплект заглушок (18), який принаймні складається з заглушки (200), яка закриває зверху проміжний зазор (60) вище кожного бокового отвору відводу газів (98). 13. Електролізер (10) за п. 12, який відрізняється тим, що він має торцеву стінку (20А, 20В), розташовану по суті поперечно відносно бокової стінки (22), причому торцева стінка (20А, 20В) з внутрішньою камерою (16) обмежують осьовий проміжний зазор (62), а комплект заглушок (18) містить кінцеву заглушку (202), яка закриває осьовий проміжний зазор (62) зверху. 14. Спосіб електролізу марганцю, що включає: надання електролізера (10) за будь-яким з пп. 10-13; заповнення внутрішнього відсіку (90) кожної катодної рамки (64) електролітом з іонами марганцю; утворення металевого марганцю на кожному катоді (74), поміщеному в кожній катодній рамці; утворення катодного газу, зокрема амоніаку та гідрогену, у внутрішньому відсіку (90) кожної катодної рамки (64); відвід катодних газів через верхні отвори відводу газів (98) назовні з камери (16), збір катодних газів, вироблених кожним катодом (74) поза камерою (16) у верхній частині проміжного зазору (60), який обмежується баком (12), камерою (16) та комплектом заглушок (18); відвід катодних газів, зібраних у верхній частині проміжного зазору (60) через випускну трубу (36). 11 UA 110726 C2 12 UA 110726 C2 13 UA 110726 C2 14 UA 110726 C2 Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 15
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюInternal box for an electrolytic manganese cell, provided with gas discharge openings, and associated cell and method
Автори англійськоюAlbert, Luc, Girard, Benoit
Автори російськоюАльбер Люк, Жирар Бенуа
МПК / Мітки
МПК: C25D 17/00, C25C 1/10, C25C 7/00
Мітки: катодних, спосіб, марганцю, отворами, відводу, газів, електролізер, електролізера, відповідний, камера, внутрішня
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/17-110726-vnutrishnya-kamera-elektrolizera-margancyu-z-otvorami-vidvodu-katodnikh-gaziv-vidpovidnijj-elektrolizer-ta-sposib.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Внутрішня камера електролізера марганцю з отворами відводу катодних газів, відповідний електролізер та спосіб</a>
Попередній патент: Причіп з маніфольдом з декількома шарнірними компоновками відводів
Наступний патент: Похідні біциклічних гетероциклів для лікування пульмонарної артеріальної гіпертонії
Випадковий патент: Профіль бандажа колісної пари локомотива паламарчука п.м.