- •Глава 1. Классификация, свойства и области
- •Глава 2. Термины и понятия физической химии 27
- •Глава 3. Классификация металлургических процессов 59
- •Глава 4. Основные и вспомогательные материалы
- •Предисловие
- •Введение
- •Глава 1. Классификация, свойства и области применения цветных металлов
- •1.Классификация
- •2. Свойства и области применения
- •Глава 2. Термины и понятия физической химии
- •1. Законы термодинамики
- •2. Растворы, электролиты и электролиз Растворы
- •Электролиты
- •Электролиз
- •Глава 3. Классификация металлургических процессов
- •1. Пирометаллургические процессы
- •1.1. Обжиг
- •1.2 Металлургические плавки
- •1.3. Промышленные способы обжига и плавки
- •2. Гидрометаллургические процессы
- •2.1. Выщелачивание
- •2.2. Выделение металлов из растворов
- •Кристаллизация
- •Гидролиз
- •Осаждение сульфидов металлов
- •Цементация
- •Oсаждение металлов восстановлением водородом
- •Экстракция
- •Ионообменная технология
- •2.3. Вспомогательные процессы Перемешивание
- •Выпаривание
- •Разделение пульпы
- •Промывка осадков
- •3. Электрометаллургические (электрохимические) процессы
- •3.1. Электролитическое осаждение (электролиз с нерастворимым анодом)
- •Электроосаждение из водных растворов
- •Электроосаждение из расплавленных сред
- •3.2. Электролитическое рафинирование (электролиз с растворимым анодом)
- •Электрорафинирование в водных растворах
- •Электрорафинирование в расплавленных средах
- •Глава 4. Основные и вспомогательные материалы цветной металлургии
- •1. Руды и минералы цветных металлов
- •2. Обогащение руд
- •3. Вторичное сырье цветных металлов
- •4. Шихта и металлургическое топливо
- •5. Огнеупорные и теплоизоляционные материалы
- •Контрольные вопросы
- •Рекомендательный библиографический список
- •Предметный указатель
- •Герман Александрович колобов Металлургия цветных металлов
Электроосаждение из водных растворов
Из водных растворов электролизом получают медь, никель, цинк, кадмий, марганец. В качестве примера рассмотрим электролитическое осаждение цинка из сернокислых растворов.
Как следует из рассмотрения ряда напряжений металлов, нормальный электродный потенциал цинка отрицательный. Поэтому электролиз цинка возможен лишь при перенапряжении водорода, то есть потенциал водорода должен настолько отклониться от равновесного, чтобы стать более электроотрицательным, чем потенциал цинка. Только тогда на катоде будет выделяться не водород, а цинк. Величина перенапряжения зависит от материала электрода, плотности тока на нем, концентрации ионов водорода в растворе и его температуры. С увеличением кислотности раствора (то есть концентрации ионов водорода) и плотности тока перенапряжение растет и, наоборот, снижается при повышении температуры. Поэтому электролиз цинка ведут в кислых и охлажденных электролитах и при достаточно высокой плотности тока.
Для электролиза очищенных цинковых растворов применяют ванны ящичного типа, конструкция которых аналогична конструкции ванн для электролиза меди. Размеры ванн: длина 2-4 м, ширина около 0,9 м и глубина 1-1,4 м. В ванну сверху загружают несколько десятков пар электродов (катод-анод) с зазором между соседними электродами около 30 мм.
К
10-Колобов Г.А.
Цинковый раствор подают в ванну с одного ее торца, а отработанный электролит отводят с другого. Для охлаждения электролита в ванну устанавливают плоские алюминиевые змеевики, через которые пропускают воду. Применяют также централизованное охлаждение электролита группы ванн, циркулирующего через специальные охладительные установки.
В процессе электролиза на катодах осаждается цинк, на анодах выделяется кислород, а в электролите образуется серная кислота:
ZnSO4 + H2O = Zn + 0,5 O2 + H2SO4
Электролиз проводят при плотности тока 550-650 А/м2, кислотности электролита 100-120 г/л и его температуре до 40-45 0С. Чтобы получить плотные и гладкие осадки цинка, в электролит добавляют столярный клей.
Продолжительность наращивания цинка на катодах составляет 24-48 ч. Слой цинка сдирают вручную. Для облегчения сдирки в электролит добавляют соединение сурьмы, делающее слой цинка более хрупким и легче разрушаемым. Чистота катодного цинка зависит прежде всего от чистоты исходного цинкового раствора. Примерно 5-20 % примесей (медь, кадмий, кобальт), содержащихся в растворе, переходит в катодный цинк. Обычно он содержит тысячные доли процента меди, свинца, кадмия, железа.. Чистота цинка не ниже 99,95 %, что соответствует марке Ц1 (ГОСТ 3640-79).
В отработанном электролите содержится серной кислоты 120-160 г/л, а также цинка 40-50 г/л. Этот электролит возвращается на операцию выщелачивания.
Катодный цинк переплавляют в слитки. Плавку обычно ведут в индукционных канальных печах. В ванну добавляют хлористый аммоний, который способствует удалению образовавшихся твердых оксидов цинка, называемых дроссами.