Способ электролитического рафинирования цинка Советский патент 1988 года по МПК C25C1/16 

Изобретение относится к гидрометаллургии цинка и может быть использовано при электролитическом рафинировании цинка.

Цель изобретения - повышение степени чистоты цинка и удешевление процесса.

Пример 1. В пространстве для амальгамных биполярных электродов (АБЭ) заливают по 400 мл ртути. В четыре секции заливают электролиты, приготовленные следующим образом.

Iсекция: в 250 мл бидистиллирован ной воды растворяют 124 г перекристаллизованного ZnSO 7}L,0., к полученному раствору добавляют 16 мл концентрированной серной кислоты, объем полученного раствора доводят до 400 мл, и заливают в I секцию электролизера.

II-III секции; в 1000 мл бидистил- лированной воды растворяют 496 г перекристаллизованного , к полученному раствору добавляют 8 мл 2%-ного раствора AHE-Z, объем раствора доводят до 1600 мл и заливают во II и III секции (по 800 мл в каждую),

; IV секция; в 250 мл бидистиллирован: ной воды растворяют 124 г перекрис- таллнзованного ZnS04-7H.O, к получен; ному раствору добавляют по 0,02 мл 2%-ных растворов АНП-2 и КМЦ. Получают электролит следующего состава, г/л;;

: I секция

Сернокислый цинк 70 (по цинку) Серная кислота 70

IIи III секции

Сернокислый цинк 70 (по цинку)

АНП-20,100

IV секция

Сернокислый цинк 70 (по цинку)

АНП-20,001

КЬЩ0,001

После этого АБЭ насыщают металли

ческим цинком при непрерывном перемешивании до содержания 2 мае,.% цинка путем последовательного электролиза. В этом случае анодом служит цинковая

пластинка, а катодом - ртуть, I

После насыщения АБЭ металлическтлм

цинком ток подводят к цинковому аноду и титановому катоду. Процесс ведут при плотности тока 450 А/м и температуре 293 К при перемешивании электролита и амальгамы. В процессе рафинирования цинк осаждается на титановом катоде в ви,це плотных мелкокристаллических осадков. По оконча

g

0

5

0

5

НИИ электролиза рафинированный цинк сдирают с катода, промывают и высушивают. После чего анализируют на содержание примесей. При этом получается цинк чистотой 99,99998%. Содержание кадмия в нем уменьшается в 5 раз по сравнению с известным.

П р и м е р 2. Электролит готовят следующим образом.

I секция: в 250 мл бид,истиллиро- ванной воды растворяют 177 г перекристаллизованного ZnS04- 7Н.,0, к полученному раствору добавляют 23 мл концентрированной серной кислоты, объем раствора доводят до 400 мл и заливают в I секцию электролизера.

II-III секции: в 1000 мл бидистил- лированпой )зоды растворяют 707 i- перекристаллизованного /-nSO. , к полученному раствору добавляют 20 мл 2%-ного раствора АЛП-2, объем полученного раствора доводят до 1600 мл

и заливают во II и III секции (по 800 мл в каждую).

IV секция: в 250 мл бидистиллирс- ванной воды растворяют 177 г пере- кристал шзованного ZnSO -71-120, к полученному раствору добавляют по 0,05 мл растворов АНП-2 и КМЦ. Получают электролит следующего состава, г/л:

Iсекция

Сернокислый цинк 100 (по цинку) Серная .кислота 100

IIи III секции

Сернокислый цинк 100 (по цинку) АНП-20,250

IV секция

Сернокислый цинк 100 (по цинку) АНП-20,0025

КМЦ0,0025

Катодная плотность тока 500 А/м, температура 293 К. Остальные условия рафинирования аналогичны примеру 1 . При этом получают плотные, мелкокристаллические катодные осадки цинка такой же чистоты, как в 1. . Выход по току составляет 97,8%.

П р и м е р 3. Электролит готовят следующим образом.

I секция: в 250 мл бидистиллирован- ной воды растворяют 212 г перекристаллизованного ZriS04 71:120, к полученному раствору добавляют 27 мл концентрированной серной кислоты, объем полученного раствора доводят

до 400 мл и заливают в I секцию электролизера.

II и III секции: в 1000 мл биди- стиллированной воды растворяют 846 г перекристаллизованного 7Hj,0, к полученному раствору добавляют 40 мл 2%-ного раствора АНП-2, объем полученного раствора доводят до 1600 мл и заливают во II и III секции (по 800 мл в каждую).

IV секция: в 250 мл бидистил- лированной воды растворяют 212 г перекристаллизованного , ,к полученному раствору добавляют по О,1 мл 2%-ных растворов АНП-2 и КМЦ. Получают электролит следующего состава, г/л; I секция

Сернокисльщ цинк 120 (по цинку

Серная кислота 120 II и III секции

Сернокислый цинк 120 (по цинку

АНП-20,500

IV секция

Сернокислый цинк 120 (по цинку

АНП-20,005

ШЦ0,005

Катодная плотность тока 600 А/м , температура 303 К, остальные условия рафинирования аналогичны примеру t, Чистота полученного цинка 99,99998%, содержание кадмия в 5 раз меньше, чем в известном, катодные осадки гладкие и плотные. Выход по току составляет 98,2%.

П р и м е р 4. Электролит готовят аналогично примеру 1, с той лишь разницей, что во II и III секции добавляют по 6 мл 2%-ного раствора АНП-2, а в IV секцию по 0,015 мл 2%-ных растворов АНП-2 и КМЦ. Получают электролит следующего состава, г/л: I секция

Сернокислый цинк 70 (по цинку)

Серная кислота 70 . , II и III секции

Сернокислый цинк 70 (по цинку)

АНП-20,075

IV секция

Сернокислый цинк 70 (по цинку)

АНП-20,00075

КМЦ0,00075

Условия электролиза аналогичны примеру 1. Содержание примесей в ра финированном металле составляет: 2,5Ю кадмия, железа, 3-10 свинца ртути. Выход цинка по току 95,7%, т.е. при концентрации АНП-2 ниже

5

5

0

Q

g

5

5

0

оптимальной содержание примесей в рафинированном металле возрастает,

П р и м е р 5. Электролит готовят аналогично npi-iMepy 3, с той лишь разницей, что во II и III секции добавляют по 60 мл 2%-ного раствора АНП-2, а в IV секцию по 0,15 мл 2%-ных растворов АНП-2 и КМЦ. Получают электролит след тощего состава, г/л:

Iсекция

Сернокислый цинк 100 (по цинку) Серная кислота 100

IIи III секции

Сернокис. цинк 100 (по цинку) А11П-20,75

IV секция

Сернокислый цннк 1UO (по цинку) АНГЬ20,0075

КМЦ0,0075

Условия электролиза аналогичны примеру 3. Выход по току 97,9%,

П р и я е р 6. Состав электролита аналогичен примеру 1. Электролиз проводят при катодной плотности тока 400 А/м, остальные условия аналогичны npic-iepy 1. При данной плотности тока чистота рафинированного металла практически не изменяется.

П р и м е р 7. Состав электролита аналогичен примеру 3, Электролиз проводят при плотности тока 700 А/м и при температуре 293 К. Увеличение плотности тока выше оптимальной приводит к ухудшению качества осадков (по поверхности осадков появляются дендриты) в результате снижается выход цинка по току до 94j3% и повышается содержание примесей в рафинированном металле.

Результаты анализа приведены в таблице.

Из таблицы видно, что при концентрации АНП-2 выше оптимальной чистота цинка практически не изменяется.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать из сульфатных электролитов цинк чистотой 99,99998% и при этом в 5 раз снизить содержание кадмия по сравнению с известным способом. Кроме того, упрощается процесс рафинирования, так как использование .электролита на основе сульфата цинка позволяет упростить приготовление электролита. Применение сульфата цинка позволяет в 4-6 раз снизить затраты на реагенты для приготовления электролита и тем самым повысить экономичность процесса рафинирования.

Формула изобретения

Способ электролитического рафинирования цинка с амальгамными биполяр- ными электродами, включающий его че тырехстадийное последовательное переосаждение с использованием на первой стадии сернокислого цинка и серной кислоты, отличающийся тем, что, с целью повышения степени чистоты цинка и удешевление процесса электролиз проводят при плотности гока 450-600 А/м в водных электролитах, содержащих поверхностно-актив- ные вещества при следующем соотношении ингредиентов, г/л:

на первой стадии:

Сернокислый цинк 70-120 (по

цинку) Серная кислота 70-120

а второй и третьей стадиях: Сернокислый цинк 70-120 (по

цинку)

-Смесь алифатических аминов фракции C,2-C,0,tOO-0,500

а четвертой стадии:

Сернокислый цинк 70-120 (по

цинку)

Смесь алифатических аминов фракции ,70,001-0,005 Карбоксиметил- целлюлоза 0,001-0,005

Изобретение относится к электролитическому рафинированию цинка. Цель изобретения - повышение степени чистоты цинка и удешевление процесса. Электролитическое рафинирование цинка осуществляют в четырехсекционном электролизере с амальгамньии биполярными электродами с использованием сернокислых электролитов, содержащих поверхностно-активные вещества при следующем соотношении компонен-. тов, г/л: в первой секции: сернокислый цинк 70-120 (по цинку), серная кислота 70-120; во второй и третьей секциях: сернокислый цинк 70-120 цинку), смесь алифатических аминов фракции С.,2-С,7 0,1-0,5; в четвертой секции: сернокислый цинк 70- 120 (по цинку), смесь алифатических аминов фракции С Ci7 0,001-0,005, карбоксиметилцеллюлоза 0,001-0,005. Электролиз проводят при плотности то,- ка 450-600 А/м. 1 табл. (Л с DO ;о gpl P

Составитель Л.Рякина Редактор Н.Брбкова Техред А.Кравчук Корректор и. Эрдейи

Заказ 2571/29

Тираж 621

ВНИИПИ Государстйенного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Подписное