>
Энциклопедический словарь Гранат, страница >
Электрохимия прикладная
Электрохимия прикладная
Электрохимия прикладная. Электрохимические процессы главным j образом используются в двух областях техники. Первая область—это получение и рафикировка металлов, а потому этот раздел технологии обычно называется электрометаллургией. Вторая область—это получение путем электро- j лиза химических элементов неметал-1 лического характера и разнообразных ! химических соединений. Эта область! может быть названа злттрохпми- j ческой технологией. Конструкции j технических гальванических элементов | и область их применения здесь рас-j | сматриваться не будут (смотрите гальванизм I и аккумуляторы).
Электрометаллургия. Наибо- j лее старым и имеющим наибольший j объём процессом является электроли тичеекая рафинировка меди. Достаточно указать, что в США за 1929 г. было получено 1.200.000 т электролитной меди, а в качестве побочных продуктов—1.200 т серебра и 12 т золота. |
При электролитическом рафиаи-1 ровании (смотрите XXIX. прил. медные руды, | 493794) медь, употребляемую в каче-‘ стве анодов и содержащую 98—994» Си,: переводят в раствор в виде сернокнс-; лой меди и выделяют из последнего j на катоде. При этом катодная медь j получается с содержанием 99,95— j 99,99°, о Си. Из загрязняющих исходную медь примесей одни, переходя в рас- j твор, не выделяются на катоде (никель,; цинк), другие, образуя плохо раство-; римые соединения, выпадают в осадок (свинец, сурьма, висмут, мышьяк, серебро], и третьи, по мере растворения: анода, не переходя в раствор, есы“ |
иаются с него. Осадок, образующийся на дне электролитической ванны вследствие вышеуказанных процессов, называется анодным шламом. Для иллюстрации результатов процесса может служить следующая таблица:
|
! | |
Ан-днаямедь | |
1 Катоднан медь | |
i Анодный шлам | |
|
Ca 1 | |
| |
99,95—Й!1,Я‘Г., | |
; 11.01 - 57,00 | |
|
ar : | |
о м | |
0.U0Q1 — 0,0001 | |
12,9 —55,15 | |
|
Ли | |
0,|»01 | |
— | |
0,034— 5,1 | |
|
гb | |
0,01 | |
0.001 - 0.01 | |
следы— 5,26 | |
|
Bi ! | |
О.0< i2 | |
0.0002 | |
0,3-1— 7,7 | |
|
As | |
ООН | |
0,01 | |
1,0;)— у,80 | |
|
Si. ; | |
«ЛОЗ | |
0,1X10.4—0,003 | |
2,00 — 7.86 | |
|
Fe 1 | |
следы | |
0,00 i | |
— | |
|
Ni ! | |
0.002 | |
| |
_ | |
|
Sr, | |
или | |
| |
0,00— 1,72 | |
|
; | |
| |
| |
Ш»— 3,97 | |
Анодный процесс при рафинировке заключается в переходе металлической меди в виде Си“ в раствор. Однако, в некоторой степени происходит и процесс образования Car. Но в растворе возникают процессы:
CirSO + О + H.SO, -> 2CuS04 ~f Н..0 Cu1.S04 + НЧ) -> CuL,0 -f- НЛ304 20u‘ -> Си“ Си Y,
в результате которых часть меди уходит в шлам, причем расходуется серная кислота. Чтобы избежать этих нежелательных побочных реакций, необходимо применять: 1) не слишком малую плотность тока, 2) не слишком высокую температуру электролита, 3) не сильно концентрированные растворы сернокислой меди, 4) подкисление раствора.
В техническом электролизе обычно работают с растворами, содержащими 12—16° о CuS04 5Н,0 и 5—10% HLS04 при температуре 40—50° и плотности тока в пределах 150 -300 А/лг~. Так как As, Sb и Bi, являющиеся весьма нежелательными примесями, с анода переходят в раствор и лишь после гидролиза образовавшихся солей выпадают в осадок в виде основных солей и окисей, то имеется опасность загрязнения этими металлами катодной меди. Поэтому предпочитают на рафпни-ровку пускать возможно более высокопроцентную медь с содержанием Си во всяком случае не ниже 98° Чем чище анодная медь, тем более высокую плотность тока можно применять без опасности загрязнить катодную медь. Кроме того, более чистая анодная
13ймедь дает возможность реже заменять загрязненный электролит сеожим- Из анодного шлама после извлечения меди и з в и е каю тел ско и це нт рир о вавш и е сяв нем серебро и золото.
В технике в настоящее время применяют две системы электролиза: параллельного включения и последовательного. В первой все катоды ванны соединены между собой параллельно, как и аноды (рисунок 1), отдельные жедена аноды из вальцованной медн плотно вставляются в пазы стенок и дна ванны и помещаются нарасстоянин 1 сантиметров друг от друга. Ток подводится лишь к двум крайним электродам (рисунок Зь средние электроды являются биполярными, то есть с одной стороны они растворяются (зачерненная часть), а на другой откладывается электролитная медь (заштрихованная часть). Режим электролиза здесь такой же,
Рисунок 1.
как и в параллельной системе.
Выход по току в параллельной системе около 96%, в последовательной— в виду неизбежных утечек тока—не выше 90%, ко напряжения в ней между равно лишь 0,15 вольт.
ванны соединяются последовательно падение в серию. Ванны, обычно деревянные, [ электродами изнутри выложенные рольным свинцом, располагаются каскадом, и циркулирующий электролит перетекает последовательно из верхней ванны в нижние (рисунок 2). Из последней ванны он течет в сборный чан, откуда аэролифтом подается в верхний питательный чан. рнс. з.