Способ электролитического рафинирования цинка

Способ электролитического рафинирования цинка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электролитическому рафинированию цинка. Цель изобретения - повышение степени чистоты цинка и удешевление процесса. Электролитическое рафинирование цинка осуществляют в четырехсекционном электролизере с амальгамньии биполярными электродами с использованием сернокислых электролитов, содержащих поверхностно-активные вещества при следующем соотношении компонен-. тов, г/л: в первой секции: сернокислый цинк 70-120 (по цинку), серная кислота 70-120; во второй и третьей секциях: сернокислый цинк 70-120 цинку), смесь алифатических аминов фракции С.,2-С,7 0,1-0,5; в четвертой секции: сернокислый цинк 70- 120 (по цинку), смесь алифатических аминов фракции С Ci7 0,001-0,005, карбоксиметилцеллюлоза 0,001-0,005. Электролиз проводят при плотности то,- ка 450-600 А/м. 1 табл. (Л с DO ;о gpl P

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (51) 4 С 25 С 1/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И А ВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ. (21) 4099408/31-02 (22) 06.05.86 (46) 23.05.88. Бюл, И 19 (71) Казахский государственный университет им. С .М.Кирова (72) А.Коэыбаев, В,В.Могильный, Т.Э.Ахметов, М.М,Ибраев и M.Ê.Íaóðûsáàåâ (53) 669.543(088.8) (56) Kuss Е. Angew chem, Wege der

wirtschaft zu neuer Technik.

Entwicklung der amalgamchemic, 1980, 22, 519-526. Козин Л.Ф. и др. Амальгамный метод, рафинирования цинка до сверхвысокой чистоты: Труды ИОКИЭ

АН Каз.ССР, Кинетика и механизм электродных процессов..1974, 7, с. 26-41. (54) CIIOCOS ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО РАФИНИРОВАНИЯ ЦИНКА (57) Изобретение относится к электролитическому рафинированию цинка.

Цель изобретения — повышение степени чистоты цинка и удешевление процесса.

Электролитическое рафинирование цинка осуществляют в четырехсекционном электролизере с амальгамными биполярными электродами с использованием сернокислых электролитов, содержащих поверхностно-активные вещества при следующем соотношении компонен-. тов, г/л: в первой секции: сернокислый цинк 70-120 (по цинку), серная кислота 70-120; во второй и третьей секциях: сернокислый цинк 70-120 (по цинку), смесь алифатических аминов фракции С., -С, 0,1-0,5; в четвертой секции: сернокислый цинк 70120 (по цинку), смесь алифатических аминов фракции С -С1у 0,001-0,005, карбоксиметилцеллюлоза 0,001-0,005.

Электролиз проводят при плотности тока 450-600 А/м . 1 табл.

1397542

Изобретение относится к гидрометал-. лургии цинка и может быть использовано при электролитическом рафинировании цинка.

Цель изобретения — повышение степени чистоты цинка и удешевление процесса.

II р и м е р 1. В пространстве,цля амальгамных биполярных электродов (АБЭ) заливают пс 400 мл ртути. В четыре секции заливают электролиты, приготовленные следующим образом.

I секция: в 250 мл бидистиллирован ной воды растворяют 124 г перекристал-

"i0

II-IIl секции: в 1000 мл бидистил лированной воды растворяют 496 г перекристаллизованного lп80„ 7Я О, к полученному раствору добавляют 8 мл

2%-ногo раствора АНП-2, объем раство- 25 ра доводят до 1600 мл H заливают во

II u III секции (по 800 мл в каждую).

ХЧ секция: в 250 мл бидистиллированной воды растворяют 124 г перекристаллизованного ZnSO< 7Н.„О„ к получен- 30 ному раствору добавляют по 0,02 мл

2%-ных растворов АНП-2 и КМЦ. Получают электролит следующего состава, г/л,:

Х секция

Сернокислый цинк 70 (по цинку)

Серная кислота 70

II u III секции

Сернокислый цинк 70 (по цинку)

АНП-2 0,100

IV секция

Сернокислый цинк 70 (по цинку)

АНП-2 0,001

КМЦ 0, 001

После этого АБЭ насыщают металлическим цинком при непрерывном переме-, шивании до содержания 2 мас,,% цинка путем последовательного электролиза.

В этом случае аноцом служит цинковая пластинка, а катоцом — ртуть.

После насыщения АБЭ металлическим цинком ток подводят к цинковому аноду и титановому катоцу. Процесс ведут при плотности тока 450 А/м и температуре 293 К при перемешивании элект55 ролита и амальгамы. В процессе рафинирования цинк осаждается на титановом катоде в виде плотных мелкокристаллических осадков. По окончании электролиза рафинированный цинк сдирают с катода, промывают и высушивают, После чего анализируют на со,цержание примесей. При этом получается цинк чистотой 99,99998%. Содержание кадмия в нем уменьшается в 5 раз по сравнению с известным.

Пример 2. Электролит готовят следующим образом.

I секция: в 250 мл бидистиллированной воды растворяют 177 г перекристаллиэованного Еп804 7Н, О, к полученному раствору добавляют 23 мл концентрированной серной кислоты, объ— ем раствора доводят до 400 мл и заливают в I секцию электролизера.

Il-llI секции: в 1000 мл бидистилл рова»»ой воды растворяют /07 г перекристаллнэованного ". »80 . /Н О к а полученному раствору добавляют 20 мл

2%-ного раствора АНП-2, объем полу" ченного раствора доводят до 1600 мл и заливают Bo II u III секции (по

800 мл в каждую).

ХЧ секция: в 250 мл бидистиллированной воды растворяют 177 перекристаллизованного ZnS04 7Н О к по9 лученному раствору добавляют по

0,05 мл 2%-»ых растворов АНП-2 и КМЦ.

Получают электролит следующего состава, г/л:

Х секция

Сернокислый цинк 100 (по цинку)

Серная кислота 100

II u III секции

Сернокислый цинк 100 (по цинку)

АНП-2 0,250

IV секция

Сернокислый цинк 100 (по цинку)

АНП-? 0,0025

КМЦ 0,0025

Катодная плотность тока 500 А/м, температура 293 К. Остальные условия рафинирования аналогичны примеру 1.

При этом получают плот»ые, мелкокристаллические катодные осадки цинка такой же чистоты, как в примере 1..

Выход по току составляет 97,8%.

Пример 3. Электролит готовят следующим образом.

I секция: в 250 мл бидистиллированной воды растворяют 212 г перекристаллизованного ZnS04 7Н О, к полученному раствору добавляют 27 мл концентрированной серной кислоты, объем полученного раствора доводят

139754" до 400 мл и заливают в I секцию электрализера.

II u III секции: в 1000 мл биди" стиллированной воды растворяют

846 r перекристаллизаваннога ZnSO

« 7Н О, к полученному раствору добавляют 40 мл 2%-ного раствора АНП-2, объем полученного раствора доводят до 1600 мл и заливают ва II u III секции (по 800 мл в каждую).

IV секция: в 250 мл бидистиллированнай воды ра" òâîðÿþò 212 г перекристаллизованнага ZnSO ?H О

4 « к полученному раствору добавляют по

О, 1 мл 2%-ных растворов АНП-2 и КМЦ.

Получают электра.».нт следующего состава, г/л: секция

Сернакислый цинк 120 (по цинку)

Серная кислота 120

ЕЕ и III секции

Сернокислый цинк !20 (по цинку)

АНП-2 0,500

IV секция

Сернакислый цинк 120 (по цинку)

АНП-2 О, 005

КМЦ О, 005

Катодная плотность тока 600 А/м, температура 303 К, остальные условия рафинирования аналогичны примеру 1, Чистота полученного цинка 99,99998%, содержание кадмия в 5 раз меньше, чем в известном, катодные осадки гладкие и плотные. Выход по току составляет 98,2%.

Пример 4. Электролит готовят аналогично примеру 1, с той лишь разницей, что во II u III секции добавляют по 6 мл 2%-ного раствора АНП-2, а в IU секцию по 0,015 мл 2%.-ных растворов АНП-2 и КМЦ. Получают электролит следующего состава, г/л:

I секция

Сернокислый цинк 70 (по цинку)

Серная кислота 70

II u III секции

Сернокислый цинк 70 (по цинку)

АНП-2 0,0?5

IV секция

Сернокислый цинк 70 (по цинку)

АНП-2 0,00075

КМЦ 0,00075

Условия электролиза аналогичны примеру 1. Содержание примесей в рафинированном металле составляет.:

2, 5 ° 10 кадмия, железа, 3 -1 О свинца, ртути. Выход цинка по току 95,7%, т.е. при концентрации АНП-2 ниже оптимальной содержание примесей в рафинированном металле возрастает.

Пример 5. Электролит готовят аналогична примеру 3, с тай лишь разницей, что во II u III секции добавляют па 60 мл 2%-ного раствора АНП-2, а в IV секцию па 0,15 мл 2%-ных растворов АНП-2 и КМЦ. Получают электролит следующего состава, r/ë: секция

Сернокислый цинк 100 (по цинку)

Серная кислота 100 и III секции

15 Сернакислый цинк 100 (па цинку)

АИП-2 0,75

Сернакислый цинк i 00 (па цинку)

АИП-2 0,0075

20 0,00?5

Условия электролиза аналогичны примеру 3. Выход по току 97,9%.

П р и:: е р 6, Состав электролита аналогичен примеру 1. Электрализ про28 ьадят при катоднай плотности тока

400 А/м, остальные условия аналогичны примеру 1. При данной плотности така чистата рафинированного металла практически не изменяется.

Пример 7. Состав электролита аналогичен примеру 3. Электролиз проводят при плотности тока 700 А/м и при температуре 293 К. Увеличение плотности тока вьпне оптимальной при35 водит к ухудшению качества осадков (па поверхности осадков появляются дендриты) в результате снижается выход цинка по току до 94,3% и повьппается содержание примесей в рафинированном

4О металле.

Результаты анализа приведены в таблице.

Из таблицы видно, что при концентрации AHII-2 выше оптимальной чистота

45 цинка практически не изменяется.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет полу-чать из сульфатных электролитов цинк чистотой 99,99998% и при этом в 5 раз снизить содержание

50 кадмия по сравнению с известным способам. Кроме того, упрощается процесс рафинирования, так как использование ,электролита на основе сульфата цинка позволяет упростить приготовление

55 электролита. Применение сульфата цинка позволяет B 4-6 раз снизить затраты на реагенты для приготовления электролита и тем самым повысить экономичность процесса рафинирования.

1397542

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Сернокислый цинк

70-120 (по цинку)

70-120 стадиях:

70-120 (по цинку) Способ электролитического рафинирования цинка с амальгамными биполяр5 ными электродами, включающий его четырехстадийное последовательное переосаждение с использованием на первой стадии сернокислого цинка и серной

Кислоты, о т л и ч à ю шийся 10 тем, что, с целью повышения степени чистоты цинка и удешевление процесса, влектролиз проводят прн плотности тока 450-600 А/м в водных электролитах„ содержащих поверхностно-актив- 1Б ные вещества при следующем соотношении ингредиентов, г/л: на первой стадии:

Серная кислота на второй и третьей

Сернокислый цинк

-Смесь алифатических аминов фракции С„-Сп0,100-0,500 на четвертой стадии:

Сернокислый цинк 70-120 (по цинку) Смесь алифатических аминов фракции С„ -С,70,001-0,005

Карбоксиметилцеллюлоза 0,001-0,005

Способ с,,, . Нед задний

Пйед мя ке" зйбй le

5JI3NII Pg

0,00001

0,00001

0,00001

0,00001

0,00001

О, 00002

99,99998

99,99998

99,99998 !

99 99987

О, 000001 0,000001

0,000001

Ф

<О, 000001 40 000001

ЕО,000001

° (О, 00000!

О, 00005 е 09000001

Ок000001

09 00005 0, 000001

О,ООООЭ е О, 000001

0,000001

0,0000! е0,000001

0,00002

0,00005

0,00001

0,00001

450 сО, 0000001 О, 00001

99,99998

600

99,99998

99 99987

0,00000!

0,00002

О,ОООО1

6 400

0,00001 0,00004 О,ООООЭ

Бвеовый объект

99,975

99,99993

О, 007

0,02

О,ОО!

0,015

500

Ивкесткмй 700-1000 0,000001

0,00001

c0,ООООО1 c0,ОООО5, <0,00000!

Составитель Л. Рякина

Редактор Н.Бобкова Тенред А.Кравчук Корректор И.Эрдейи

Заказ 257 1/29 Тираж 621 Подписное

ВНИИПИ Гасударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Прс!изводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4