金屬的電解提取與精練-wenkub
2023-05-21 22:37:02 本頁(yè)面
【正文】 離子析出都屬于電子轉(zhuǎn)移控制 （ 2）一種離子的析出為電子轉(zhuǎn)移控制，另一種離子為擴(kuò)散控制。 ?影響離子共析的因素： （ 1）熱力學(xué)因素：影響離子平衡電極電位的各種因素。 ?電化學(xué)工程的基本知識(shí)：設(shè)計(jì)及優(yōu)化電解冶金的電化學(xué)反應(yīng)器。 如：電解冶金對(duì)金屬沉積物的表面質(zhì)量 (如光潔度 )及其與基底的結(jié)合力的要求遠(yuǎn)不及電鍍高，但對(duì)其純度要求很嚴(yán)格。 三、電解冶金的優(yōu)點(diǎn) 電解冶金具有高的選擇性，可獲得高純金屬，能回收有用的金屬，因此可處理低品位的礦物及組分復(fù)雜的多金屬礦，有利于資源的綜合利用，而且對(duì)環(huán)境的污染較小，生產(chǎn)也較易連續(xù)化和自動(dòng)化。第八章 金屬的電解提取與精練 本章主要內(nèi)容： 概述 金屬電解提取與精煉的化學(xué)原理 金屬電解提取與精煉的工程原理 鋅的電解提取 銅的電解提取 用電解法制取金屬粉末 8－ 1 概述 一、用途： 有色金屬工業(yè) 二、分類： ①電解的介質(zhì)： 水溶液電解冶金、熔鹽電解冶金 ②冶金方法： 火法冶金、濕法冶金 ?火法冶金：利用高溫從礦石提取金屬的冶金過(guò)程。 四、電解冶金的分類 電解提取、電解精煉 ?電解提?。翰捎貌蝗苄躁?yáng)極，使經(jīng)浸出、凈化處理的電解液中的待提取金屬離子在陰極還原，制得純金屬。而就金屬沉積量言，電解冶金的規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電鍍，耗電量較大，能耗和節(jié)能問(wèn)題十分重要，并成為主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 8－ 2 金屬電解提取與精煉的電化學(xué)原理 一、陰極過(guò)程 二、陽(yáng)極過(guò)程 三、在電解提取與精煉中的傳質(zhì)過(guò)程 一、陰極過(guò)程 ?基本過(guò)程：金屬離子的陰極還原 ?關(guān)鍵問(wèn)題：離子的共析和電結(jié)晶，不僅決定產(chǎn)物的質(zhì)量 (金屬沉積物的純度、結(jié)構(gòu)及性質(zhì) )，而且影響生產(chǎn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，如電流效率和能耗。 （ 2）動(dòng)力學(xué)因素：影響離子析出的過(guò)電位的諸因素。 兩種金屬共同還原的極化曲線 id在雜質(zhì)濃度及溶液流速一定時(shí)基本不變， i1可隨電位 提高增大，極化增大， i1提高， 加大，電流效率提高。增加待沉積的金屬離子濃度，減小氫離子和雜質(zhì)離子濃度，降低它們共析的可能性。 （ 4）改變傳質(zhì)條件 。 ? 化學(xué)電源：金屬負(fù)極的充電屬于電沉積及電結(jié)晶過(guò)程，為了使活性物質(zhì)在充放電過(guò)程中反復(fù)有效地利用，則要求過(guò)程具有良好的可逆性。 鉛的活化溶解： 生成的硫酸鉛難溶，覆蓋在電極表面使電流減小，電極電位繼續(xù)增高，進(jìn)而發(fā)生新的電化學(xué)或化學(xué)反應(yīng)，使電極表面層進(jìn)一步變化： 鉛電極表面逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)?PbO2，實(shí)際析氧反應(yīng)是在PbO2表面進(jìn)行的。 ? 發(fā)生選擇性溶解的原因：由于待精煉的金屬和各種雜質(zhì)的電化學(xué)性質(zhì)不同，因而在陽(yáng)極過(guò)程中溶解的先后順序和數(shù)量都不相同，即不能均勻地溶解。 （ 2）陽(yáng)極材料的組織與結(jié)構(gòu) 在陽(yáng)極中的待沉積金屬及各種雜質(zhì)的性質(zhì)和其單獨(dú)存在時(shí)的性質(zhì)并不完全相同，而與它們形成的聚集態(tài)的組織結(jié)構(gòu)有關(guān)。 （ 3）多價(jià)態(tài)金屬的陽(yáng)極溶解 具有多種價(jià)態(tài)的金屬陽(yáng)極極化時(shí)可能以較低價(jià)態(tài)溶解 有的文獻(xiàn)列舉 Be、 Mg、 A1陽(yáng)極溶解時(shí)發(fā)現(xiàn)析氫現(xiàn)象，認(rèn)為由于陽(yáng)極溶解生成的低價(jià)離子具有很強(qiáng)的還原能力，可與水分子發(fā)生均相次級(jí)反應(yīng)釋出 H2。 ? 擴(kuò)散：電極表面液層和體相的濃度差所致。 ? 影響自然對(duì)流的因素：電流密度和電解液濃度。當(dāng)電流密度增大后，對(duì)流速度增加，擴(kuò)散層將變薄。為了防止這一現(xiàn)象，應(yīng)適當(dāng)降低電流密度和電解液濃度，同時(shí)可適當(dāng)提高溫度。 （ 2）傳質(zhì)速度緩慢。 （ 3）對(duì)于電解精煉，周期性提供可溶性陽(yáng)極，取出殘極，處理陽(yáng)極泥。 ? 為了防止電流分布不均勻性產(chǎn)生的邊緣效應(yīng)，導(dǎo)致枝晶的生長(zhǎng)，陰極的尺寸應(yīng)大于陽(yáng)極尺寸。 電解精煉：當(dāng) 殘極率 為 15％～ 20％時(shí)需更換。寬：80～ 100cm，長(zhǎng)： 90～ 110cm。 為了改善陰極沉積物的電結(jié)晶結(jié)構(gòu)，使之較為均勻致密，在電解液中還常加入一些添加劑，包括各種膠、水玻璃及有機(jī)物。 （ 2）電解時(shí)間 電解冶金時(shí)，電解時(shí)間應(yīng)仔細(xì)選擇。并通過(guò)控制電量來(lái)調(diào)節(jié)電解液的流量。陽(yáng)極數(shù)： 20～ 50塊。 銅電解精煉：石墨加熱器加熱，使電解液保持在 55～65℃ 。 作為煉鋅主要原料的硫化鋅精礦，主要含有鋅、鐵和硫，三者含量達(dá) 90～ 95％，其中硫約 30％、鋅約40～ 60％、鐵為 2～ 12％。 ?可采用電化學(xué)置換法去除雜質(zhì)離子。 三、鋅電解提取的工藝控制 電極 ?不溶性陽(yáng)極 ：含銀 %~1%的 PbAg電極，其機(jī)械強(qiáng)度、導(dǎo)電率、耐蝕性比純鉛均有所提高。 優(yōu)點(diǎn)：析氫過(guò)電位高，鋅沉積層容易剝離，并且具有一定的耐蝕性。 對(duì)于電解提取這種沉積量大，大規(guī)模連續(xù)
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