WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

600

1,2

12,1

0,83

2

30

500

0,5

0,142

7,0

30

550

0,55

0,151

7,1

30

600

0,6

0,164

7,5

3*

31

3000

3,7

нет

14,0

32

3300

3,8

нет

14,7

32

3500

4,0

нет

15,0

* – «кипящий слой» в катодном пространстве

Опыт №1 проводился с сернокислым электролитом следующего состава: H2SO4 (98%) – 10 г/л, H2O – 280 см3, CuSO45H2O – 15 г/л. При растворении 15-ти килограммового анода с площадью 0,2 м2, получен шлам с повышенным содержанием благородных металлов массой 13,1 г (таблица 2). Время растворения анода составила 20 суток.

Второй и третий опыт проводились с использованием солянокислого электролита (HCl (30%) – 35 г/л, H2O – 200 см3, NaCl – 70 г/л), но при разных плотностях тока.

В результате электролиза в солянокислом электролите при низкой плотности тока (опыт №2) было получено 0,164 грамма шлама и 5,15 грамм катодного осадка, состав которых приведен в таблице 2.

Таблица 2

Состав шлама и катодного осадка

Ni

Cu

Co

Zn

Fe

Ag

Au

Pd

Шлам, %*

8,28

11,20

0,09

0,01

0,23

13,36

1,54

0,19

Шлам, %

20,20

8,10

0,315

0,73

2,20

2,89

2,94

0,52

Кат.осадок, %

0,05

88,77

0,003

0,01

0,13

0,55

0,01

0,20

* опыт №1.

Данные о содержании благородных металлов в электролите (серебро – 0,42 мг/л, золото – 10,08 мг/л, палладий – 156,76 мг/л), полученного в результате второго опыта, подтверждают предположения о переходе благородных металлов в раствор, сделанных на основе диаграмм Пурбэ.

Результаты третьего опыта показали отсутствие шлама и повышенное содержание благородных металлов в растворе: серебро – 425,0 мг/л, золото – 125,0 мг/л, палладий – 555,0 мг/л. Повышенное содержание серебра в электролите указывает на нахождение его в растворе в виде сложного комплекса.

Испытания на укрупненной установке, созданной на базе Горного института, показали, что совокупное использование солянокислого электролита и высокой плотности тока сокращает время растворения медно-никелевых анодов, содержащих благородные металлы, до 24 часов.

  1. Растворение медно-никелевых анодов, содержащих 2-5% Ag, 0,1-0,3% Pd, 0,1-0,5% Au, 1-12% Fe и т.д., в сульфат-хлоридном электролите с плотностями тока, при которых происходит активный разряд ионов водорода на катоде, возможно осуществлять при условии циркуляции электролита из катодного в анодное пространство и «кипящего слоя» в катодном пространстве.

После проведения ряда экспериментов, было установлено, что растворение медно-никелевых анодов с повышенным содержанием благородных металлов в сернокислотном электролите происходит неравномерно, либо анод пассивируется.

Известно, что медно-никелевый анод, содержащий от 0,10,5% Рb, при растворении в сернокислотном электролите покрывается мелким плохо-проницаемым осадком PbSO4, образующимся из насыщенного раствора PbSO4 в прианодном слое. Высокое переходное сопротивление вызывает значительное увеличение потенциала.

Определенная концентрация Сu2+ и H2SO4, при слабом перемешивании и температуре 25-30°С в конечном итоге может вызвать абсолютную пассивность анода вследствие образования очень плотной стекловидной пленки CuSO45H2O.

В процессе анодного растворения прианодный слой легко переобогащается катионами. В связи с этим возникает пассивность анода как результат образования слоя пересыщенного раствора и выпадения из него пленки кристаллов солей или основных соединений, в некоторых случаях это может вызвать прекращение электролиза.

Нами были проведены опыты по растворению медно-никелевых анодов на лабораторной установке (рис. 4) с использованием электролитов следующего состава:

  • Сернокислый электролит: H2SO4 (98%) – 50 г/л, H2O – 700 см3, CuSO45H2O – 250 г/л;
  • Солянокислый электролит: HCl (30%)– 80 г/л, H2O – 800 см3, NaCl – 120 г/л;
  • Смешанный электролит: HCl (30%)– 80 г/л, H2SO4 (98%) – 80 г/л, H2O – 840 см3.

На начальных этапах исследования проводились измерения потенциалов медно-никелевых анодов, на основании которых строились графики их зависимостей от силы тока, напряжения, подаваемого на ванну и времени процесса.

При использовании сернокислого электролита было установлено, что растворение анода идет неравномерно, а в некоторых случаях анод пассивируется, что ведет к прекращению процесса электролиза.

Снять подобную пассивацию можно добавлением ионов хлора или заменой сернокислого электролита на солянокислый.

Известно, что потенциал разложения солянокислого электролита равен 1,36 в, а сернокислого электролита – 1,47 в. При проведении исследований было выявлено, что при использовании солянокислого электролита потенциал анода со временем выполаживается на уровне 0,57 в, в то же время при использовании сернокислого электролита наблюдалось постепенное повышение потенциала анода (рис. 5).

Потенциал со временем увеличивается и приближается к потенциалу разложения сернокислого электролита.

Рис. 4. Схема лабораторной установки

1 – перистальтический насос, 2 – источник питания,

3 – электролизная ванна, 4 – потенциометр, 5 – электрод сравнения.

Использование смешанного электролита (содержащего ионы хлора), также позволяет вести процесс электролиза без риска разложения электролита и возникновения пассивации медно-никелевого анода.

Таким образом, на практике было установлено, что для предотвращения пассивации анода целесообразнее использовать электролит, содержащий ионы хлора.

На данный момент существуют технологии, позволяющие растворять медно-никелевые аноды, содержащие драгоценные металлы, за достаточно большой промежуток времени (до 30 суток), что не позволяет заказчику вести контроль за процессом извлечения драгметаллов.

Для одновременной работы с несколькими заказчиками необходимо использовать несколько электролизных ванн и, соответственно, дополнительные площади, либо объединять поставки заказчиков, что приводит к неточному финансовому расчету.

Решить подобную проблему можно путем уменьшения времени растворения медно-никелевых анодов, содержащих драгоценные металлы.

Рис. 5. Зависимость потенциала анода от времени

1 – медно-никелевый анод в сернокислом электролите;

2 – медно-никелевый анод в солянокислом электролите;

3 – медно-никелевый анод в смешанном электролите.

При решении проблемы путем увеличения количества электролизных ванн, необходимо будет направить капитальные вложения на переоборудование цехов или на привлечение дополнительных площадей.

Дальнейшие лабораторные исследования были направлены на увеличение плотности тока с целью сокращения времени электролиза.

Увеличение силы тока привело к ускорению процесса электролиза, но на небольшой промежуток времени, после которого наблюдалось выделение на катоде водорода как следствие разложения электролита. Подобные трудности могут быть преодолены за счет увеличения поверхности катода. Это может быть осуществлено простым геометрическим увеличением катода, что приведет к увеличению размеров ванны, или за счет создания «кипящего слоя» в катодном пространстве. Кипящий слой может быть создан за счет мелкодисперсного порошка меди или за счет графита с выпавшими на него медными зародышами.

Рис. 6. Зависимость потенциала анода от силы тока в смешанном электролите

1- медно-никелевый анод в смешанном электролите без «кипящего слоя»;

2- «кипящий слой» в анодном пространстве;

3- «кипящий слой» в катодном и анодном пространстве;

4- «кипящий слой» в катодном пространстве.

Данные, полученные в лабораторных условиях (рис. 6), подтверждают, что «кипящий слой» позволяет значительно

увеличивать силу тока, ускоряя процесс, и поддерживать ее на необходимом уровне в течение всего промежутка времени, необходимого для полного растворения медно-никелевого анода.

При совместном использовании электролита, содержащего ионы хлора, и «кипящего слоя» дает возможность увеличения плотности тока до 2500-3500 А/м2, увеличивая скорость растворения анода более, чем в несколько раз.

В дальнейшем, при растворении медно-никелевых анодов была налажена циркуляция электролита из катодного пространства в анодное.

Из катодного пространстве электролит, обогащенный трех- и двухвалентным железом FeCl3 и FeCl2, подают в анодное пространство, например с помощью насоса. Процесс растворения анода вели при плотности тока 1000 А/м2 и напряжении 2,5 В.

Проводили растворение нескольких анодов с различным содержанием железа.

Таблица 3

Зависимость скорости растворения анода от циркуляции электролита и содержания железа

Опыт №

U, В

i, А/м2

m

Циркуляция электролита

Содержание Fe, %

1

2,5

1000

1 час

0,9

Нет

7%

2 часа

1,8

2

2,5

1000

1 час

4,25

Да

7%

2 часа

8,5

3

2,5

1000

1 час

0,4

Нет

4%

2 часа

0,8

4

2,5

1000

1 час

1,15

Да

4%

2 часа

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»