Способ электролитического разделения висмутистого свинца

 

СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛЕНИЯ ВИСМУТИСТОГО СВИНЦА в рас^- плаве щелочи, отличающийс я тем, что, с целью повьшения производительности процесса, электролиз ведут при контролируемом катодном потенциале 1,35-2,1 В относительно окисно-никелевого электрода сравнения и над расплавом щелочи пропускают водяной пар.

„SU„„7 1178

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(Ю,С 25 С 3/34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTGPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2610343/22-02 (22) 25.04.78 (46) 15.10.84. Бюл. ¹ 38 (72) О.Г. Зарубицкий, IO.Ê.Äåëèìàðñêèé, А.В. Городыский и Н.Ф. Захарченко (71) Институт общей и неорганической химии АН Украинской ССР (53) 621.357.1(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 393365, кл. С 22 D 3/ 16, 1971. (54)(57) СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО

РАЗДЕЛЕНИЯ ВИСИУТИСТОГО СВИНЦА в рас плаве щелочи, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьппения производительности процесса, электролиз ведут при контролируемом катодном потенциале 1,35-2, 1 В относительно окисно-никелевого электрода сравнения и над расплавом щелочи пропускают водяной пар.

70117О

При электролизе едкого натра с жидким металлическим катодом на катоде выделяется натрий, которьпf образует с висмутом соединение висмутид натрия. Висмутид натрия переходит в электролит, перемещается к аноду и там акисляется с выделением металли— ческога висмута в виде корольков.

Изобретение атносится к области цветной металлургии, в частности, к разделению свинцово-висмутовых сплавов электролизом расплавов и может быть использована на предприятиях, разделяющих свинцово-висмутовые сплавы.

Известен способ электралитического разделения висмутистагo cHHHiIB в расплаве щелочи (1 1.

Разделение висмутистого свинпа по этому способу ведут электролизом расплавленного едкога натра, с использованием висмутистого свинца в качестве катода. С целью повышения эф- 1 фективности разделения свинца и висмута и снижения расхода электроэнергии рафинироьание ведут при температуре жидкого катода выше температуры плавления плюмбидав, натрия, а именно при 450-500 С.

Известный способ характеризуется невысоким выходом анодного металла и малой производительностью процесса.

Целью изобретения является павы- 2S шение производительности процесса.

Для достижения указайной цели электролиз ведут при контролируемом катодном потенциале 1,35-2,10 В относительно окисно-никелевого электрола ip сравнения и пропускают водяной пар над расплавом.

В сварном электрализере катодом служат подлежащие разделению полупродукты — свинцово-висмутовые спла35 вы. Анодом является металлическая (например железная) пластина, установленная над анодным сборником металла. Окисно-никелевый электрод сравнения представляет собой никелевую проволоку или пластинку, предварительно запассивираванную путем анодной поляризации в расплаве едкого натра.

В качестве электролита используют расплавленный едкий натр. Температура„ электролиза 400+540 С. Наиболее вью сокий выход анодного металла при

465-490 С, достаточно высокий выход с наименьшим содержанием свинца B анодном висмуте при 490-540 С.

Ранее осуществлялся процесс без контроля потенциала катода, без пропускания водяного пара над расплавом.

Зто абуславливало тот факт, что на определенных периодах электролиза происходил перенос висмута с катода на анод, на других — он отсутствовал.

Установлено, что процесс переноса висмута с катода на анод протекает, если потенциал катода больше 1,35 В относительно окисно-никелевого электрода сравнения. Дополнительными экспериментами установлено, что минимальным потенциалом катода, при ко— тором протекает синтез висмутида натрия в момент выделения щелочного металла, является — 1,35 В.

При высоких потенциалах катода, превышающих 2,10 В на поверхности катода образуется твердая корка интерметаллидов, которая обуславливает экранираванис жидкого катаднаго сплава и подавляет перенос висмута с катода на анод. (Температура плавления висмута натрия 775 С), При этом происходит разложение едкого натра на твердом катоде. Как известно, напряжение разложения едкого натра 2,0—

2,2 В.

Висмут эффективно переносится с катода на анод при пропускании водянога пара над расплавам при катодных потенциалах 1,35-2,10 В относительно окисна-никелевого электрода сравнения. Растворение водяного пара в расплаве сопровождается интенсивным перемешиванием щелочи, некоторым увеличением объема электролита. Вода разлагает суспензию интерметаллида.

Таким образом, ускоряется процесс осаждения висмута в анадной ловушке, регенерируется щелочь, не происходит накопление неразлажившегася интерметаллида на границе катодный сплав — электролит,т.е, не образуется твердая корка интерметаллида.

Если же в процессе электролиза были достигнуты высокие потенциалы катода и образовалась твердая корка интерметаллида (а момент ее образования легка зафиксировать, так как

":oòåHöêàë катода при этом резко сдвигается в области электраотрицательных потенциалов вплоть до величины

-2,20 В), то при пропускании водяного пара происходит разрушение корки интерметаллида с одновременным интенcêâíüì переносам висмута с катода

701178

Масса катодного сплава

150 г

Содержание висмута в сплаве

Масса электролита

45%

450 г

Количество пропущенного электричества щают.

Анодный выход металла повышается с увеличение скорости пропускания водяного пара над расплавом.

Пример 1.разделение висмутистого свинца при различных потенциалах катода.

50 А ч

Скорость пропускания водяного пара

Температура

0,3 л/ч

465+10 С.

-1, 35-1,65 -1,65-2, 10 -2, 10-2, 20

-О, 90-1, 35

Потенциал катода, В

Получено висмута на аноде, r

64,9

1,2

67%1

Температура пара 130 С.

Сила тока 11,3 А, 1к = О 5 А/см

Мд5 iA = 1 А/см .

Температура 465+10 С.

1к и 1 — соответственно катодная и анодная пло гность тока.

Электролиз по г прототипу

Электролиз с контролируемым потенциалом катода и пропусканием водяного пара над расплавом электролита

-2,10 В>Е,)-1,35 В

Содержание висмута в катодном сплаве

Собрано Получено висвисмута мута на аноде на аноде, на 1 А ч прог пущенного элек тричества, г/A. ч оличество ропущеного элекричества, .ч. чества, А.ч

0,83

15 22 5 60

30 45,0 60

20,7

0,32

19,1

21,5

0,36

44,6

1,10

1,35

45 67,5

60 90,0.

28,6

0,47

67,6

60

32,0

0 53

1,50

89,9

Пример 3. Оптимальный температурный режим при катодном раз делении висмутистого свинца электролизом едКого натра с одновременным про-, 55 пусканием водяного пара над расплавом.

Масса катодного сплава 150 r

Содержание висмута в сплаве 45%

Масса электролита 450 г

Скорость пропускания водяного пара 0,8 л/ч

Температура пара 130 С

Сила тока 11,3 А, 1 к 0 5 А/см

Э

1 1,0 А/см на анод. Потенциал катода при пропускании водяного пара над расплавом с достаточно большой скоростью понижается, Если потенциал катода в процессе электролиза понизился ниже величины -1,35 В, то пропускание водяного пара над расплавом прекраПример 2. Влияние на выход анодного металла электролиза с пропусканием водяного пара над распла— вом и контролем потенциала катода.

Масса катодного сплава 150 г

Масса электролита 450 г

Скорость пропускания водяного пара 0,3 л/ч

Количество пропущенного электриСобрано Получено висвисмута мута на анона ано- де на 1 А .ч де, г пропущенного электричества, г/А ч

701178

Электролиз по прототипу.

Количество пропущенного электричества 60 А ч

Тем пе-. ра ту ра

Содержани свинца в анодном висмуте,7, Собрано маталла

Получено металла на аноде на 1 А ч пропущенного элек тричества, r/А ч

Содержание свинца в анод ном висмуте, Е

Собрано металла на анодеу г на аноде, г

36,0

4,4

0,72

4,8

0,34

1,34

66,9

1,9

0,48

2,3

67,4

1,35

2,0

0,24

62,4 l, 25

1,4

1,8

0,18

0,14 7,0 г

Пример 4, Влияние скорости Количество пропущенного . электрипропускания водяного пара над распла-ЗО честна 45 ч. вом едкого натра на процесс катодного разделения висмутистого свинца.

Иасса катодного сплава 150 г

Содержание висмута в сплаве 60Х.

Масса электролита 450 г 35

Сила тока 11,3 А, i = 0,5 А/см, 2

Температура лара 130 С

iA--. 1,0 А/см . -2,10 Ь>Е1) -1,35Ъ

Температура 465 + 10 С

Время пропускания пара над расплавом 0,5 ч

Скорость пропускания водяного пара над расплавом, л/ч

2,52

0,06

0,28

0,92

Получено металла на аноде, r

20,8

34,5

41,6

53,8

78,4

Получено металла на аноде на I А.ч. пропущенного электричества, r/А.ч

0,46

0,77

0,92

1,20

1,74

400 20, б

465 28,6

490 14,4

540 10,5

600

Получено металла на аноде на 1 а ч пропущенного электричества

r/А ч

Электролиз с контролируемым потенциалом катода и пропусканием водяного пара над расплавом электролита.

Количество пропущенного электричества

50 А-ч

-2, 10 В 7 Е„к T -1,35 В

Е к — катодный потенциал

701178

Составитель P.Õëóäoâà

Техред М.Надь

Редактор П. Горькова

Корректор В. Синицкая

Заказ 7048/2

Тираж 632 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

При реализации предлагаемого способа повышается выход металла на ано де при разделении свинцово-висмутовых сплавов в 2-3 раза и вследствие этого сокращается время разделения и повышается производительность процесса; расширяется оптимальный температурный режим электролиза, что поз— воляет получать менее загрязненный свинцом висмут на аноде с высоким выходом, Способ позволяет

5 эффективно разделять различные по концентрации висмута свинцово-висмутовые сплавы.