金屬的電解提取與精練-wenkub
2023-05-21 22:37:02 本頁面
【正文】 離子析出都屬于電子轉移控制 （ 2）一種離子的析出為電子轉移控制，另一種離子為擴散控制。 ?影響離子共析的因素： （ 1）熱力學因素：影響離子平衡電極電位的各種因素。 ?電化學工程的基本知識：設計及優(yōu)化電解冶金的電化學反應器。 如：電解冶金對金屬沉積物的表面質量 (如光潔度 )及其與基底的結合力的要求遠不及電鍍高，但對其純度要求很嚴格。 三、電解冶金的優(yōu)點 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雜的多金屬礦，有利于資源的綜合利用，而且對環(huán)境的污染較小，生產(chǎn)也較易連續(xù)化和自動化。第八章 金屬的電解提取與精練 本章主要內容： 概述 金屬電解提取與精煉的化學原理 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： 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?。翰捎貌蝗苄躁枠O，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)模遠遠大于電鍍，耗電量較大，能耗和節(jié)能問題十分重要，并成為主要技術經(jīng)濟指標。 8－ 2 金屬電解提取與精煉的電化學原理 一、陰極過程 二、陽極過程 三、在電解提取與精煉中的傳質過程 一、陰極過程 ?基本過程：金屬離子的陰極還原 ?關鍵問題：離子的共析和電結晶，不僅決定產(chǎn)物的質量 (金屬沉積物的純度、結構及性質 )，而且影響生產(chǎn)的技術經(jīng)濟指標，如電流效率和能耗。 （ 2）動力學因素：影響離子析出的過電位的諸因素。 兩種金屬共同還原的極化曲線 id在雜質濃度及溶液流速一定時基本不變， 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，減小氫離子和雜質離子濃度，降低它們共析的可能性。 （ 4）改變傳質條件 。 ? 化學電源：金屬負極的充電屬于電沉積及電結晶過程，為了使活性物質在充放電過程中反復有效地利用，則要求過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，進而發(fā)生新的電化學或化學反應，使電極表面層進一步變化： 鉛電極表面逐漸轉變?yōu)?PbO2，實際析氧反應是在PbO2表面進行的。 ? 發(fā)生選擇性溶解的原因：由于待精煉的金屬和各種雜質的電化學性質不同，因而在陽極過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）陽極材料的組織與結構 在陽極中的待沉積金屬及各種雜質的性質和其單獨存在時的性質并不完全相同，而與它們形成的聚集態(tài)的組織結構有關。 （ 3）多價態(tài)金屬的陽極溶解 具有多種價態(tài)的金屬陽極極化時可能以較低價態(tài)溶解 有的文獻列舉 Be、 Mg、 A1陽極溶解時發(fā)現(xiàn)析氫現(xiàn)象，認為由于陽極溶解生成的低價離子具有很強的還原能力，可與水分子發(fā)生均相次級反應釋出 H2。 ? 擴散：電極表面液層和體相的濃度差所致。 ? 影響自然對流的因素：電流密度和電解液濃度。當電流密度增大后，對流速度增加，擴散層將變薄。為了防止這一現(xiàn)象，應適當降低電流密度和電解液濃度，同時可適當提高溫度。 （ 2）傳質速度緩慢。 （ 3）對于電解精煉，周期性提供可溶性陽極，取出殘極，處理陽極泥。 ? 為了防止電流分布不均勻性產(chǎn)生的邊緣效應，導致枝晶的生長，陰極的尺寸應大于陽極尺寸。 電解精煉：當 殘極率 為 15％～ 20％時需更換。寬：80～ 100cm，長： 90～ 110cm。 為了改善陰極沉積物的電結晶結構，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、水玻璃及有機物。 （ 2）電解時間 電解冶金時，電解時間應仔細選擇。并通過控制電量來調節(jié)電解液的流量。陽極數(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 90～ 95％，其中硫約 30％、鋅約40～ 60％、鐵為 2～ 12％。 ?可采用電化學置換法去除雜質離子。 三、鋅電解提取的工藝控制 電極 ?不溶性陽極 ：含銀 %~1%的 PbAg電極，其機械強度、導電率、耐蝕性比純鉛均有所提高。 優(yōu)點：析氫過電位高，鋅沉積層容易剝離，并且具有一定的耐蝕性。 對于電解提取這種沉積量大，大規(guī)模連續(xù)
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