ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Получение металлов высокой чистоты методами амальгамной гидрометаллургии из "Работа со ртутью в лабораторных и производственных условиях" Количественное разделение может быть достигнуто, если электролиз проводят при плотностях тока, не превышающих предельные токи для более электроотрицательного металла. [c.204] В основе амальгамного процесса рафинирования металла до высокой чистоты может лежать принцип дробного растворения амальгамы рафинируемого металла или принцип двух-, трех-, четырехкратного последовательного электролитического переосаждения из электролитов определенного состава на амальгамных биполярных электродах в электролизерах специальной конструкции. [c.204] процесса амальгамного рафинирования, основанного на принципе дробного растворения амальгамы, приведена на рис. 7.1. [c.204] Процесс рафинирования металла с помощью ртути заключается в растворении металла в ртути, отделении амальгамы от нерастворимых в ртути элементов (молибден, ванадий, кремний, мышьяк, селен, теллур и др.), очистке амальгамы от электроотрицательных металлов-примесей и выделении электролизом металла высокой чистоты Более электроположительные металлы-примеси удаляются из амальгамы по мере их накопления. Все операции рафинирования проводят в многосекционных электролизерах за-зв Амальгама последовательно обрабатывается в секциях электролизера, заполненных соответствующими электролитами. [c.204] Затруднения встречаются лишь в тем случае, когда рафинируемый металл и более электроположительные металлы-примеси образуют интерметаллические соединения с электроотрицательными металлами-примесями Поэтому полностью выделить электроотрицательный металл из амальгамы дробным ее растворением не удается и рафинирование в этом случае возможно лишь при применении промежуточных амальгамных биполярных электродов. [c.204] По данным расчета, в третьей и четвертой секциях электролизера с амальгамными биполярными электродами содержание примесей должно быть меньше или соответственно равно 10 7—Ю 8% и Ю —10 1 %. Поэтому истинный разделительный эффект при рафинировании металлов путем последовательного их переосаждения на амальгамных электродах, который зависит от физико-химических свойств электролитов секций, может быть достигнут лишь при применении сверхчистых реактивов и правильном ведении процесса. Это специфическая особенность процессов амальгамной металлургии сверхчистых металлов. [c.206] Применение амальгамных методов получения 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 зв-4о, 4з, 49 и многостадийного рафинирования индия с помощью амальгам в многосекционных электролизерах 44-50 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] Электролизер устанавливают на поддоне из оргстекла илй винипласта дниш,е поддона выступает из-под основания электролизера на 40 см, борта имеют высоту 20—25 см. [c.211] В качестве амальгамного анода применяют 50—60%-ную амальгаму индия, которую желательно готовить при зарядке электролизера из предварительно отрафинированного индия. Промежуточные биполярные амальгамные электроды во второй, третьей и четвертой секциях, предназначенные для трехкратного переосаждения индия, готовят последовательным электролизом в специальных индиевых электролитах высокой чистоты до получения амальгам, в которых содержится 20—30% индия. В качестве электролитов применяют высококонцентрированные растворы солей индия с буферными добавками В первой секции электролизера в качестве электролита используют лимонно-хлорнокислый раствор с добавками хлорида и бромида натрия, во второй секции — бромидно-лимоннокислый раствор, в третьей — хлоридно-виннокислый раствор, в четвертой — хлоридный электролит. Эти электролиты обладают высокой разделительной способностью но отношению к сопутствующим металлам-примесям. [c.211] Для приготовления электролитов используют соли особой чистоты, а кислоты подвергают двойной перегонке в кварцевых аппаратах. После растворения соответствующих реактивов в % объема тридистиллята воды электролит тщательно очищают электролизом при низких плотностях тока (1,0—2,0 а/дм ) с ртутным катодом и платиновым анодом в электролизере из оргстекла (концентрация тока 0,5—0,8 а/л). Благодаря такой очистке содержание примесей при электролизе в течение 15—20 ч уменьшается с 10 до 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 предосторожностями 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 отрафипированном 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, TMi), 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 свинца 1. 2. 20-22, 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 я 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] Вернуться к основной статье