ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Получение металлов высокой чистоты методами амальгамной гидрометаллургии из "Работа со ртутью в лабораторных и производственных условиях" Применение амальгамных методов нолучения металлов высокой чистоты особенно перспективно для металлов, обладающих высокой растворимостью в ртути. Наибольшей растворимостью в ртути при 25° С обладает индий (70,3 ат. %), и этим, очевидно, объясняется большее число исследований, посвященных разработке амальгамных методов рафинирования индия до высокой чистоты Известны методы одностадийного и многостадийного рафинирования индия с помощью амальгам в многосекционных электролизерах - о Дрд одностадийном рафинировании применяют в качестве анода концентрированную амальгаму индия (50—60% индия). Глубокая очистка достигается только при удалении более электроотрицательных металлов-примесей предварительным электролизом в электролите в присутствии комплексообразователей Поэтому проводят, как правило, двухстадийное трехстадийное или даже четырехстадийное рафинирование индия. [c.206] Металлический индий более высокой чистоты был получен в трехсекционном электролизере с двумя биполярными амальгамными электродами разделенными диафрагмой (рис. 7.4). Устройство твердого индиевого анода и титанового катода не отличается от устройства, показанного па рис. 7.3. Электролитическое рафинирование проводили в муравьинокислом индиевом электролите (pH = 2—3) при 20—30° С и плотности тока 85—100 а/м . При использовании сырого индия, хорошо отрафинированного от таллия и некоторых других примесей предварительным электролизом, получали металлический индий с содержанием кадмия, меди, ртути, никеля и таллия за пределами чувствительности анализа (1,0 -10 —8 10 %) содержание свинца составляло 3-10 %. [c.208] Электролизер устанавливают на поддоне из оргстекла или винипласта днище поддона выступает из-под основания электролизера на 40 см, борта имеют высоту 20—25 см. [c.211] Для приготовления электролитов используют соли особой чистоты, а кислоты подвергают двойной перегонке в кварцевых аппаратах. После растворения соответствующих реактивов в объема гридистиллята воды электролит тщательно очищают электролизом при низких плотностях тока (1,0—2,0 а/дм ) с ртутным катодом ц платиновым анодом в электролизере из оргстекла (концентрация тока 0,5—0,8 а/л). Благодаря такой очистке содержание примесей при электро-жизе в течение 15—20 ч уменьшается с 10 цо 10 г/л. [c.211] При пуске электролизера в промышленную эксплуатацию в анодное пространство первой секции электролизера аккуратно, чтобы избежать разбрызгивания, заливают небольшое количество электролита, а в пространство биполярных амальгамных электродов заливают трижды перегнанную воду. После этого с большими пред-эсторожностями через слой жидкости заливают ртуть высокой чистоты (см. гл. 2). Ртуть загружают при помощи воронки из оргстекла с длинным отростком, доходящим до дна электролизера, и отражателей, предотвращающих разбрызгивание ртути. При заливке ртути в электролизер воронку устанавливают под углом 45°, что исключает разбрызгивание ртути по электролизеру, а для устранения разбрызгивания пролитой ртути по помещению в поддон электролизера наливают слой воды высотою 5—7 см (пролив ртути в поддон возможен только при небрежной работе). [c.211] Основная трудность при подготовке к пуску электролизера с амальгамными биполярными электродами заключается в очистке электролитов и реактивов до высокой степени чистоты, а также в тщательном проведении насыщения электролитов и амальгам индием последовательным электролизом. При использовании амальгамного анода и метода последовательного электролиза для насыщения амальгам и электролитов электролизера с биполярными амальгамными электродами отпадает необходимость применения металлического индия высокой чистоты и может быть применен металлический индий обычных марок, например ИН-2. [c.212] Содержание основного вещества в отрафинированном амальгамным методом индии с учетом анализируемых примесей составляет не менее 99,9998%. Таким образом, применение в качестве материала для сборника и холодильника нержавеющей стали не сказывается на чистоте отрафинированного индия. По-видимому, вследствие очень малой растворимости в ртути компонентов, составляющих нержавеющую сталь (Сг, Fe, Mi), и применения концентрированных амальгам, содержащих 20—30 вес. % индия, эти компоненты не участвуют в электродных процессах разряда — ионизации на каждой ступени электролиза. Возможность использования нержавеющей стали очень важно для создания аппаратуры амальгамной металлургии. [c.214] Свинец. Метод рафинирования свинца с применением ртутных и амальгамных электродов также оказался весьма эффективным технологическим процессом получения сверхчистого свинка 65 основу технологической схемы рафинирования свинца положено четырехкратное последовательное электролитическое переосаждение в электролизере с амальгамными биполярными электродами (рис. 7.7). Электролизер имеет четыре секции, амальгамный анод, три биполярных амальгамных электрода и точечные штыревые катоды. Отличительной особенностью этого электролизера является применение шестеренчатого привода из органического стекла для перемешивания электролитов и амальгам анода и биполярных электродов. С целью уменьшения линейных размеров электролизера биполярные амальгамные электроды имеют не квадратную форму, а прямоугольную. Перемешивание амальгам осуществляют от приводной шестерни вращением ведомых шестерен из органического стекла под слоем ртути или амальгамы. Электролиты перемешиваются верхней клиновидной частью мешалок, которые имеют для более эффективного перемешивания круглые отверстия. Перемешивание электролитов четвертой секции и первой осуществляют при помощи мешалок-шестерен 2 и 16. Мешалки 2, 16 приводятся в движение ременными передачами и редукторами, связанными с электродвигателями, расположенными в днище. Катодами служат торцы титановых штырей 3, а анодом — насыщенная амальгама свинца анодного пространства 7. В анодное пространство и пространства амальгамных биполярных электродов с предосторожностями, описанными выше, загружают по 306 кг ртути. [c.214] После приготовления электролитов и амальгам биполярных амальгамных электродов электролизер готов к длительной промышленной эксплуатации. [c.216] Электролитическое рафинирование свинца проводят при силе тока 35—40 а, температуре 40—42° С и напряжении на электролизере 22—23 в. Плотность тока на катодной и анодной сторонах биполярного электрода составляет 280 а/м . [c.216] Катодные осадки отрафинированного свинца выгружают, промывают и хранят под тридистиллятом в емкостях из оргстекла, имеющих гидравлические затворы. Плавят свинец в тигельной печи из спектрально чистого графита, разливают в изложницы из графита и вакуумируют для глубокой очистки от ртути в печи ЦЭП-ЗОО при температуре 500—550° С и 7 10 мм рт. ст. в течение 8—9 ч. [c.216] Экспериментально установлено, что давление пара ртути при температуре 550° С приблизительно на 7 порядков превышает давление пара свинца при той же температуре. Скорости испарения этих металлов также различаются примерно в 10 раз поэтому вакуу-мирование свинца при таком режиме обеспечивает довольно хорошее удаление ртути из рафинируемого свинца. Содержание основного металла — свинца по анализируемым примесям (Си, Ге, А , 1п, 8Ь, Т1, С(1, А1, Mg, Са, В1, гп, Зп, Аз и ] а) составляет 99,999937— 99,999907%. [c.216] Основные трудности при освоении этой технологии в промышленных условиях, так же как и при получении индия, связаны с очисткой электролитов и насыщением электролитов и амальгам биполярных электродов свинцом. Промышленная эксплуатация загруженного электролизера без перезарядки, сопровождающаяся получением свинца высокой чистоты, может осуществляться в течение 5—8 лет. Корректировка составов электролитов (уменьшение концентрации ионов свинца) в секциях электролизеров вследствие высокой буферной емкости электролитов проводится не чаще одного раза в год. [c.216] После пяти-восьмилетнеа работы электролизера свинец из амальгам удаляют анодным растворением и проводят глубокую очистку ртути от примесей электролизом при низких плотностях тока в этих же электролитах. Затем электролиты секций сливают, заменяют их свежеприготовленными и насыщают свинцом электролиты и ртуть биполярных электродов последовательным электролизом, как описано выше. [c.217] Суммарное содержание основного металла при химико-спектральном определении Ге, А1, 8п, 1п, Со, N1, В1, Си, Ag, РЬ, Т1, В, Р, 2п, Са, Аз, 8Ь и Нд составляло 99,99993% кадмия. Содержание примесей в процессе рафинирования уменьшается в 750—1000 раз. [c.217] Пятая секция электролизера служит для анодного растворения из амальгамы очищенного висмута и осаждения его на титановом или графитовом катоде 1. Электролиз проводят при плотности тока на амальгамных электродах 1000 а/м . По данным химико-спектрального анализа отрафинированного висмута содержание серебра, меди, свинца, марганца и кобальта составляет 3-10 %, цинка, железа, магния и др. — 1-10 % содержание основного вещества в очищенном висмуте — 99,999%. [c.218] Особенностью рафинирования таллия методом дробного растворения амальгам является тщательный контроль концентрации таллия в амальгаме при ее обработке в секциях электролизера. Ртуть в аппарате находится в замкнутом круговом цикле. Концентрация таллия в оборотной амальгаме после выделения таллия высокой чистоты должна быть не ниже 1—2%. При более полном выделении таллия из амальгамы возможен переход в таллиевый электролит высокой чистоты электроположительных металлов-примесей, что вызывает его загрязнение. [c.220] Оригинальный метод рафинирования таллия предложен Л. Мюллером и Ю. Лобел Технологическая схема состоит из двух процессов 1) электролитического рафинирования таллия в электролизере с твердыми электродами и 2) электролитического четырехкратного последовательного переосаждения таллия в вертикальном электролизере с биполярными амальгамными электродами. [c.220] Вернуться к основной статье