Способ электрохимического растворения титана Советский патент 1980 года по МПК C25B1/00 C01G23/04 

Изобретение относится к области прикладной электрохимии и может быть использовано, например, для переработки металлических отходов титана и сплавов на его основе. Известен способ электрохимического растворения .титана в растворе электролита. Титан растворяют анодно в метанольнсм растворе хлористого водорода в электролизере в атмос фере аргона, при этом плотность анодного тока варьировалась в преде 0,5 - 1000 мА/см 1. Недостатком способа явлйется неполное растворение титана, так как. часть металла в виде зерен, покрытых защитной гидридной пленкой, не подвержены растворению, поэтому при ходится периодически производить очистку от нерастворившегося металла. С целью интенсификации процесса предложен способ электрохимическо го растворения титана в растворе электролита,титан растворяют катод при плотности тока 50-150 мА/см, , температуре ЗО-ЭО С и в качестве электролита используют водный раст содержащий (г/л) перекись водорода 100-280, щавелевокислый аммоний 0,12,5 и сернокислый аммоний 0,25-1. Наложение катодного тока приводит к снятию пассивной окисной пленки и постоянному обновлению поверхности тиЗганового электрода. Наличие окислителя (перекиси водорода) в электролите обеспечивает протекание интенсивной реакции растворения электродас образованием окислов металла, склонных легко растворяться в из-быткё перекиси водорода и щавелевокислого аммония в растворе. Пример. В химический стакан емкостью 500 мл вносят 200 мл HjO с концентрацией 255 г/л, содержащей 25 г/л (ЫНд)2С204 (рН 5). Опускают электроды, где анодом служит платиновая пластинка с поверхностью 24 QMJ налагают постоянный ток с Д,1-00 мА/см-. Процесс ведут в термостатированных условиях при в. течение 1 ч. При этом убыль , весе катода составляет 0,467 г. В процессе электролиза часть соединения титана выпадает в осадок в виде труднорастворимого соединения (желтые . кристаллы). После прекращения процес са раствор упаривают досуха и осадок

прокаливгиот при 600С в течении 1ч, Полученный при этом продукт (0,778 г составляет 100% Т102, степень чистоты которой соответствует МРТУ 6-09-1211-64.

Нижеприведенные данные подтверждают оптимальность выбранных интервалов.

Из полученных данных следует, что чем больше концентрация перекиси водрода при прочих равных условиях,тем Эффективнее катодное растворение титна, однако применение более высоких концентраций ограничено тем, что име етдя товарная пергидроль (30% . Наличие аммония сернокислого в малых :дозах,до 0,25 г/л,способствует растворению титана в более ускоренном режиме, увеличивая электропроводность раствора. Увеличение концентрации затрудняет процесс растворения титана из-за вторичных явлений, заключа«щихся в его окислении на аноде. Солевой фон в виде аммония щавелевокислого в количестве до 25 г/л достаточен для связывания перешедшего в раствор титана в комплексное соединение. При более высоких концентрациях начинает сказываться его отрицательное влияние на процесс катодного растворения, поскольку свободные молекулы подбергаются анодному окислению. Предпочтительна концентрация аммония щавелевокислох о 20-25 г/л, так как меньшие его количества могут оказатьс я недостаточными для связывание титана в соответствующий перекисный комплекс, Чем дольше протекает процесс и выше температура, тем эффективнее процесс растворения, Условия проведения процесса могут быть обусловлены, например, заданной Производительностью, при малых объемах переработки можно работать на более спокойных режимах - при невысоких температурах, применяя охлаждение (30-50)с. Наиболее эф фективна катодная плотность тока в

пределах 50-150 мА/см, При более низкой величине плотности тока восстановление перекиси водорода с образованиэ свободных радикалов (ОН) неполное и соответственно имеет место, по-видимому, неполное обновление поверхности катода. При плотности тока 150 мА/см на поверхности отрицательных зарядов возникает настолько много, что свободные радикалы не успевают взаимодействовать между собой с образованием активного кислорода, непосредственно окисляющего катодный металл, а восстанавливаются до гидроксиль ионов (ОН), что приводит к замедлению процесса катодного растворения титана за единицу времени.

Достоинствами предлагаемого способа является прохождение процесса без явления пассивации; возможность 0 ведения катодного растворения металла; возможность селективного перехода титана при переработке его сплавов с такими металлами, как Fe, Ni, Со и др; доступность компонентов, входящих в состав электролита.

Формула изобретения

Способ электрохимического растворения титана в растворе электролита, отличающийся тем, ч то, с целью интенсификации способа, титан растворяют катодно при плотности тока 50-150 мА/ см , температуре 3090 С и в качестве электролита используют водный раствор, содержащий (г/л перекись водорода 100-280, щавелевокислый аммоний 0,1-2,5 и сериокислый аммоний 0,25-1,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. I.A.Menzies, A.F.Averill. Electrohim acta, 13, 807, 1968 (прототип).