金屬的電解提取與精練(參考版)
2025-05-14 22:37本頁面
【正文】 金屬超微粉體的制備方法實(shí)例分析 例： 礦漿電解制備超細(xì)銅粉及其應(yīng)用研究 ?銅粉產(chǎn)量 世界 59000t～ 64000t 中國產(chǎn)量 2021年 1萬 t,以 10%左右的速度增長 ?用途 青銅軸承，粉末冶金、過濾材料、制造導(dǎo)電、導(dǎo)熱材 料、摩擦材料、催化劑、化學(xué)制劑、微電子材料、印 刷電路板、陶瓷電容器、 WCu 及 MoCu高密度合金 、涂料等 ?產(chǎn)品 粉體粒度大小、形貌、表面、孔隙、電性能、能量、 分散性及穩(wěn)定性等。當(dāng)再轉(zhuǎn)動(dòng)到水溶液中時(shí)，又有金屬析出，但此次析出之金屬與上次析出之金屬間因有機(jī)膜阻隔而不能聯(lián)結(jié)在一起，僅以超微粉體形式析出。滾筒置于兩液相交界處，跨于兩液相之中。 影響粉末粗細(xì)的因素 降低沉積離子的濃度，提高支持電解質(zhì)的濃度，提高電流密度，增加溶液粘度，降低沉積溫度，減緩電解液的運(yùn)動(dòng)都有利于形成粉末狀電結(jié)晶，并使粉末變得更為細(xì)小。 金屬粉末的制備原理 根據(jù)金屬電沉積的理論，粉末狀的金屬沉積物是在極限擴(kuò)散電流密度下，即陰極過程處于擴(kuò)散控制時(shí)形成的。 （ 2）金屬粉末的大小及形狀不規(guī)則，如為樹狀結(jié)晶，不宜用于生產(chǎn)致密的制品。 （ 4）粉末具有高的比表面。 （ 2）制得的金屬粉末的純度高。 四、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 直流電耗 直流電耗較低，僅為 200～ 300kWh/t。 電流效率下降的原因：銅的化學(xué)溶解、因枝晶造成的電極短路。 電解液的循環(huán) （ a）有利于陽極泥的沉降，但電解液上下濃差較大。提高溫度可使電解液的電導(dǎo)率提高，粘度降低，改善傳質(zhì)，降低電極反應(yīng)的過電位和槽壓，因此在提高生產(chǎn)強(qiáng)度 (即電流密度 )時(shí)應(yīng)適當(dāng)升高溫度；但溫度過高，會(huì)加速沉積金屬的化學(xué)溶解及電解液的蒸發(fā)。為了改善陰極沉積物的電結(jié)晶結(jié)構(gòu)，還要加入少量添加劑。 ? 陰極：純銅片。 ? 電極電位較銅負(fù)的雜質(zhì)可在陽極共溶，但不能在陰極與銅析出； ? 電極電位較銅正的雜質(zhì)雖可能在陰極共析，卻不可能在陽極共溶，進(jìn)入電解液，而只能進(jìn)入陽極泥； ? 電位與銅接近的雜質(zhì)，它們?cè)陉枠O既可能共溶，又可能在陰極共析，因此它們?cè)谌芤褐械臐舛葢?yīng)加以控制，即通過定期地對(duì)電解液進(jìn)行凈化處理，來降低這些離子在溶液中的積累。 （ 3） 發(fā)生電化學(xué)溶解的雜質(zhì)： 電極電位比銅更負(fù)的雜質(zhì)如鐵、鋅、鎳，以及與銅電位接近的雜質(zhì)，如砷、銻、鉍。 （ 2） 形成不溶性產(chǎn)物的雜質(zhì) ：鉛、錫。 陰極過程 主反應(yīng)： 副反應(yīng)：析氫反應(yīng)及雜質(zhì)離子的共析。 85 銅的電解精煉 二、銅電解精煉的電極過程 電化學(xué)體系： ? 陽極：粗銅 ? 陰極：純銅 ? 電解液： CuSO4， H2SO4 ? 總反應(yīng)： 陽極過程 Cu+的濃度雖很低，但因溶液中存在如下化學(xué)平衡。 為此，尚需采用電解精煉法，進(jìn)一步去除雜質(zhì)，使其純度達(dá)到 %。 冶煉方法：火法、濕法。 在電化學(xué)工程中，銅不僅可作為電極材料使用，而且是各種電化學(xué)反應(yīng)器中必不可少的導(dǎo)電材料。 85 銅的電解精煉 一、引言 1988年世界銅產(chǎn)量達(dá) 1057萬噸，僅次于鋁。沉積厚度的計(jì)算公式： 四、電解提取鋅的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 電流效率： 85～ 92％ 造成電流效率下降的主要原因：氫共析、雜質(zhì)共析、鋅的化學(xué)溶解。 沉積時(shí)間 通過沉積時(shí)間的控制實(shí)現(xiàn)厚度的選擇。還可提高生產(chǎn)強(qiáng)度，減小固定投資。 溫度對(duì)電流效率的影響 電流密度 鋅電解提取的電流密度可在較寬的范圍內(nèi)變化。 電解液 鋅電解提取的添加劑 kg/t 電解溫度 鋅電解提取的溫度35～ 40℃ 。 對(duì)于電解提取這種沉積量大，大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)的電化學(xué)工程，保持電解液組成的恒定，是保證生產(chǎn)穩(wěn)定和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)的條件。 可增大電極真實(shí)表面積，降低真實(shí)電流密度及電極質(zhì)量，但機(jī)械強(qiáng)度較差。 優(yōu)點(diǎn)：析氫過電位高，鋅沉積層容易剝離，并且具有一定的耐蝕性。 電極結(jié)構(gòu)：平板式、網(wǎng)柵式。 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(jī)械強(qiáng)度、導(dǎo)電率、耐蝕性比純鉛均有所提高。 陰極過程 陰極反應(yīng)： 從熱力學(xué)分析，析氫更容易，但從動(dòng)力學(xué)因素考慮，H2在鋅電極表面析出的過電位很高，因此，陰極過程主要是鋅的析出。 ?可采用電化學(xué)置換法去除雜質(zhì)離子。 ?焙燒礦：可溶鋅占全鋅量的 90％。 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
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