Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
МЕТАЛЛУРГИЯ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ,1998.doc
Скачиваний:
186
Добавлен:
25.11.2018
Размер:
1.82 Mб
Скачать

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.

атоды изготавливают из листового алюминия толщиной 4-5 мм. К боковым краям катодного листа прикрепляют резиновые полосы во избежание коротких замыканий электродов вследствие интенсивного нарастания цинка. Аноды делают из свинца с добавкой 1 % серебра, отчего повышается их стойкость против коррозии и увеличивается жесткость. Толщина анода составляет 6-8 мм.

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.