Способ и устройство для электролитического осаждения марганца из водных растворов Советский патент 1941 года по МПК C25C1/10 C25C7/00 

Электролитическое осаждение марганца из водных растворов его солей является деликатным электрохимическим процессом; при прямом электролизе происходит напрасная трата тока на анодное окислёйие двухвалентных ионов марганца и последующее обратное катодное восстановление их. Поэтому для повышения выхода по току и чистоты катодного осадка разделяют анод от катода диафрагмой; с этой же целью применяют в качестве анолита раствор аммонийных солей. При этом известно, что хороший выход по току получается только в том случае, если в непосредственной близости к катоду удается поддерживать такую концентрацию ионов водорода, чтобы создавалась достаточная концентрация марганца и не образовалось гидроокиси; последнее достигается тем труднее, чем длительней процесс электролиза. С целью преодоления этого затруднения, прибегают к усиленной циркуляции электролита, вращению или перемещению катода и тому подобным операциям, ведущим к усиленному омыванию катода свежим раствором. Известно, что, подобрав соответствующую плотность тока, можно добиться.

несмотря на электронегативность марганца, одновременного разряда на катоде ионов марганца и водорода; при употреблении в качестве электролитов растворов хлористого или сернокислого марганца, содержащих ион аммония, можно получить высокопроцентные металлические осадки марганца, до 99-100% Мп. Однако, применение больших плотностей тока увеличивает склонность отложения к образованию дендритов, что делает невозможным получение плотных осадков значительной толщины. Кроме того, вынутый из электролита металлический марганец быстро окисляется на воздухе, а при прекращении тока, металл, отложившийся на катоде, растворяется в электролите с выделением водорода; желательно поэтому вынимать из раствора катодные отложения под током.

Совокупность указанных условий отложения марганца на катоде электролитической ванны удобно осуществлять известным приемом осаждения металла на бесконечную ленту или проволоку, непрерывно движущуюся в электролизере, разделенном диафрагмой на катодное и анодное отде-ления, наполненные различными, непрерывно циркулирующими электролитами. При этом, благодаря хрупкости катодного осадка марганца, возможно снятие его с ленты или проволоки посредством известного приема изгибания катода; однако эта операция, производимая вручную, для массового производства марганца, отлагаемого на большом количестве подвижных лент или проволоки, была бы нерациональной. Согласно изобретению, это затруднение устраняется тем, что часть движущегося катода, находящаяся вне электролизера, дважды перегибается между роликами, расположенными над приемником для осадка, залитым инертной по отношению к марганцу жидкостью.

Требующуюся для процесса тщательную регулировку РН католита удобно, согласно настоящему изобретению, производить изменением скорости движения католита и анолита раздельно или обоих сразу таким образом, чтобы изменялась скорость диффундирования через диафрагму необходимых для корректировки состава католита ионов. Так, если католит подщелачивается, то замедляя или совсем прекращая протекание анолита, можно подкислить католит, так как при скоплении большого количества свободной кислоты в анолите последняя просачивается через диафрагму и сообщает католиту кислую реакцию; наоборот, при ускорении движения анолита раствор будет подщелачиваться.

Целесообразно поддерживать высоту католита и анолита на различных уровнях и, меняя разность уровней анолита и католита по обеим сторонам диафрагмы, изменять количество диффундирующего через диафрагму раствора и, таким образом, регулировать РН католита. Разгрузка приемников для осадка марганца также представляет трудоемкую операцию. Согласно изобретению, с целью упрощения этой операции, целесообразно приемник выполнить общим для одной или нескольких ванн таким образом, чтобы осадок, полученный на многих лентах или проволоках, собирался вместе; дно приемника может быть снабжено уклоном в сторону разгрузки, а с целью механизации транспорта осадка предлагаемый приемник можно подвергать вибрациям.

На чертеже представлен электролизер, служащий для осуществления предлагаемого способа, причем фиг. 1 показывает вертикальный разрез бдной из катодных ячеек; фиг. 2 - поперечный разрез части всего электролизера; фиг. 3 - вертикальный разрез анодной ячейки; фиг. 4 - вид всего устройства в плане.

Электролизер состоит из ванны 2, I разделенной рядом диафрагм 5 из пористой керамики, асбестовой ткани или т. п. на катодные и анодные ячейки. Дно электролизера расположено наклонно вверх в сторону выхода лент 3 из электролита.

Бесконечные катодные ленты или проволоки 3 приводятся в непрерывное движение от электродвигателя 1, вращающего вал, на котором заклинен ряд роликов 11, огибаемых лентами 3. Далее каждая лента огибает ролики 12, 13, проходит через катодную ячейку параллельно ее наклонному днищу и, выйдя из электролизера, огибает, дважды изгибаясь, ролики 9, 10, расположенные над приемником 6, и, опустившись вниз и обогнув ролик 8, возвращается к ролику И.

Аноды 4, предпочтительно из графита, расположены в анодных ячейках параллельно направлению движения катодных лент.

Ток подводится к катодной части ленты 3 с двух сторон: через ролики 13 и, например, 9, так что вертикальная часть ленты между роликами 12 и 13 в процессе электролиза участия не принимает. Для того чтобы изолировать ее от тока, в ванне электролизера помещена поперечная перегородка 14 с узкой щелью внизу для пропуска ленты 3 в катодное пространство.

Под роликами 9 и 10, на которых происходит дважды изгибание ленты 3, расположен приемник б, наполненный недействующей на марганец жидкостью, например ацетоном, керосином или т. п. От покрытых катодным осадком марганца лент или проволок при их двукратном изгибании хрупкий осадок отслаивается и осыпается в прием