Способ электролитического разделения висмутистого свинца Советский патент 1984 года по МПК C25C3/34 

00

СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛЕНИЯ ВИСМУТИСТОГО СВИНЦА в рас^- плаве щелочи, отличающий- с я тем, что, с целью повьшения производительности процесса, электролиз ведут при контролируемом катодном потенциале 1,35-2,1 В относительно окис- но-никелевого электрода сравнения и над расплавом щелочи пропускают водяной пар.

1 Изобретение относится к области цветной металлургии5 в частности, к разделению свинцово-висмутовьпх спла вов электролизом расплавов и может быть использовано на предг)рйятиях, разделяющих свинцово-висмутовые спл вы. Известен способ электролитического разделения висмутистого свршца в расплаве щелочи 1 1, Разделение висмутистого свинца по этому способу ведут электролизом расплавленного едкого натра, с использованием висмутистого свинца в честве катода. С целью повышения эф фективности разделения свинца и вис мута и снижения расхода электроэнер гии рафинирование ведут при темпера туре жидкого катода вьше температуры плавления плюмбидов,натрия, а именно при 450-500°С. Известный способ характеризуется невысоким выходом анодного металла и малой производительностью процесса Целью изобретения является повышение производительности процесса. Для достижения указанной цели электролиз ведут при контролируемом катодном потенциале 1,35-2,10 В относительно окисно-никелевого электрода сравнения и пропускают водяной пар над расплавом. В сварном электролизере катодом служат подлежащие разделению полупродукты - свинцово-висмутовые спла вы. Анодом является металлическая (например железная) пластина, установленная над анодным сборником мета ла. Окисно-никелевый электрод сравне ния представляет собой никелевую цро волоку или пластинку, предварительн запассивированную путем анодной поляризации в расплаве едкого натра, В качестве электролита используют расплавленный едкий натр. Температур электролиза . Наиболее высокий выход анодного металла при 465-490°С, достаточно высокий выход С наименьшим содержанием свинца в анодном висмуте при 490-540С, При электролизе едкого натра с жидким металлическим катодом на катоде выделяется натрий, которьп образует с висмутом соединение висмут натрия. Висмутид натрия переходит в электролит, перемещается к аноду и там окисляется с выделением металли ческого висмута в виде корольков. Ранее осуществлялся процесс без контроля потенциала катода, без пропускания водяного пара над расплавом. Это обуславливало тот факт, что на определенных периодах электролиза происходил перенос висмута с катода на анод, на других - он отсутствовал. Установлено, что процесс переноса висмута с катода на анод протекает, если потенциал катода больше 1,35 В относительно окисно-никелевого электрода сравнения. Дополнительными экспериментами установлено, что минимальным потенциалом катода, при котором протекает синтез висмутида натрия в момент выделения щелочного металла, является - 1,35 В. При высоких потенциалах катода, превышающих 2,10 В на поверхности катода образуется твердая корка интерметаллидов, которая обуславливает экранирование жидкого катодного сплава и подавляет перенос висмута с катода на анод. (Температура плавления висмута натрия 775°С). При этом происходит разложение едкого натра на твердом катоде. Как известно, напряжение разложения едкого натра 2,02,2 В. Висмут эффективно переносится с катода на анод при пропускании водяного пара над расплавом при катодных потенциалах 1,35-2,10 В относительно окисно-нике левого электрода сравнения. Растворение водяного пара в расплаве сопровождается интенсивным перемешиванием щелочи, некоторым уве-, личением объема электролита. Вода разлагает суспензию- интерметаллида. Таким образом, ускоряется процесс осаждения висмута в анодной ловушке, регенерируется щелочь, не происходит накопление неразложившегося интерметаллида на границе катодный сплав - электролит, т.е. не образуется твердая корка интерметаллида. Если же в процессе электролиза бьши достигнуты высокие потенциалы катода и образовалась твердая корка интерметаллида (а момент ее образования легко зафиксировать, так как потенциал катода при этом резко сдвигается в области электроотрицательньпс потенциалов вплоть до величины -2,20 В), то при пропускании водяного пара происходит разрушение корки интерметаллида с одновременным интенсивным переносом висмута с катода

3701178

на анод. Потенциал катода при пропускании водяного пара над расплавом с достаточно большой скоростью понижается. Если потенциал катода в процессе электролиза понизился ниже 5 величины -1,35 В, то пропускание водяного пара над расплавом прекращают.

Анодный выход металла повышается с увеличение скорости пропускания во- ю дяного пара над расплавом.

Пример 1 .Разделение висмутистого свинца при различных потенциалах катода.

-0,90-1,35

Потенциал катода,

Получено висмута на аноде, г

Пример 2. Влияние на выход анодного металла электролиза с пропусканием водяного пара над расплавом и контролем потенциала катода.

Масса катодного сплава 150 гМасса электролита 450 г

Скорость пропускания водяного пара 0,3 л/ч

Пример 3. Оптимальный тем-Масса электролита 450 г

пературный режим при катодном раз- Скорость пропускания водяного па елении висмутистого свинца электро- ра 0,8 л/ч nH3OMeAkoro натра с одновременным про-, 55

пусканием водяного пара над расплавом.Температура пара

Масса катодного сплава 150 гСила тока 11,3 А, fj 0,5 А/см,

Содержание висмута в сплаве 45%М А/см.

Масса катодного

сплава

Содержание висмута

в сплаве

Масса электролита

Количество пропущенного электричества

Скорость пропускания водяного пара Температура

-2,10-2,20

,10

-1,35-1,65

1,2

64,9

67,1

Температура пара . Сила тока 11,3 А, i А/см , 1А 1 А/см2.

Температура 465±10С. 1 к, и ft- соответственно катодная и анодная плотность тока. Пример 4, Влияние скорости пропускания водяного пара над распла-30 вом едкого натра на процесс катодкого разделения висмутистого свинца, Масса катодного сплава 150 г Содержание висмута в сплаве 60% Масса электролита 450 г Сила тока 11,3 А, i 0,5 А/см, 1А . 1,0 А/см

Скорость пропускания водяного пара над расплавом, л/ч

Получено металла на аноде, г

20,8

Получено металла на аноде на 1 А.ч. пропущенного электричества, г/А.ч 35

0,06

0,28

2,52

0,92

34,5

41,6

53,8 78,4

0,77

0,92

1,20 1,74 Количество пропущенного.электричества 45 ч, Температура 465.±10°С Время пропускания пара над расплавом 0,5 ч, Температура пара -2,.j -1,35

При реализации предлагаемого способа повьтается выход металла на аноде при разделении свинцово-висмутовых сплавов в 2-3 раза и вследствие этого сокращается время разделения и повышается производительность процесса; расширяется оптимальный температурный режим электролиза, что позволяет получать менее загрязненный свинцом висмут на аноде с высоким выходом. Способ позволяет эффективно разделять различные по концентрации висмута свинцово-висмутовые сплавы.