ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Электролиз в металлургии цинка и кадмия из "Прикладная электрохимия Издание 3" Чем выше плотность тока, тем больше перенапряжение водорода и выше выход цинка по току. [c.381] Поляризационные диаграммы для цинка и водорода (рис. 4.17) показывают, что стационарный потенциал цинка при погружении его в кислый раствор своей соли будет иметь более положительное значение, чем равновесный потенциал = = —0,8 В, так как в установлении потенциала принимает участие не только реакция 2п— -2п2+- -2е (обратной реакцией 2п2++2е— -2п пренебрегают из-за малой скорости), но и 2Н++2е— -Нг (обратной реакцией Нг— -2Н+-Ь2е пренебрегают из-за малой скорости). [c.381] б — электролизеры соответственно с горизонтальными и вертикальными электродами в — последовательно включенные ванны с нерастворимыми твердыми и растворимыми ртутными анодами г — многоячейковая ванна с биполярными электродами из амальгамы -ДЛЯ электролитической переочистки получаемого металла. [c.382] Стационарный потенциал цинка при Дн+=1 моль/л будет примерно равен —0,772 В (см. рис. 4.17,а). При указанном значении стационарного потенциала цинк, погружаемый в кислый раствор своих ионов, самопроизвольно растворяется со скоростью, соответствующей плотности тока 1/. При этом преимущественным анодным процессом будет растворение цинка, катодным — выделение водорода, а а = гк=1 с. [c.383] При поляризации внешним током картина изменяется. Вследствие малого перенапряжения при разряде и ионизации цинка и высокого перенапряжения водорода на цинке наклоны кривых поляризации цинка и водорода будут различны (для водорода 1д0 = й = О,12 В). Поэтому кривая катодной поляризации водорода при определенной плотности тока пересечет анодную кривую цинка. До достижения значения равновеснога потенциала цинка в данных условиях на катоде выделяется только водород, а цинк растворяется. При катодной поляризации электрода водород образуется уже за счет двух процессов самопроизвольного растворения цинка (процесс 2Н+4-2е— является сопряженным с процессом 2п— -2п2++2е) и внешнего катодного тока. [c.383] Скорость катодных процессов, т. е. суммарное количество выделяющегося водорода в этом случае выше скорости анодного процесса на том же электроде (2гк 1 га) и возрастает при увеличении внешней поляризации. Начиная с величины (в нашем случае —0,8 В), возникают условия, при которых возможно выделение цинка на катоде. Катодная защита цинка достигается при плотности тока з, при дальнейшем повышении плотности тока скорость ионизации цинка становится исчезающе малой и совместно с водородом начинает выделяться цинк. [c.383] Чем выше плотность тока, тем большая доля затрачиваемого электричества приходится на процесс выделения цинка, т. е. повышается его выход по току. [c.383] Линией А—В на рис. 4.17, а обозначена катодная кривая выделения водорода при большей концентрации Н+, т. е. из более кислого раствора. При определении кинетических параметров по графику видно, что сдвигается в сторону положительных значений Ес ), а скорость самопроизвольного растворения цинка увеличивается до с . Для достижения катодной защиты требуется более высокая плотность тока Нз ), следовательно, цинк начнет выделяться на катоде только при более высоких плотностях тока. [c.383] Соответственно, для получения высоких выходов цинка по току необходима еще большая плотность тока, чем в менее кислых растворах. [c.383] Реальное распределение затрачиваемого электричества между цинком и водородом, может быть определено только при сопоставлении суммарной и парциальных поляризационных кривых (рис. 4.17,6). [c.383] Такие же соотношения действительны для растворов хлоридов аналогичная картина наблюдается и для кадмия, перена-яряжение водорода на котором выше, чем на цинке. [c.384] Таким образом, кислотность электролита при электролизе увеличивается. Выход цинка по току зависит от распределения количества электричества между двумя реакциями электролиза. Аналогичные выводы и для процесса получения кадмия. [c.384] Около 40% производимого цинка используют для цинкования железа, определенное количество — в гидрометаллургии для цементации, при производстве гальванических элементов. Сплавы цинка (главным образом латуни и жидкотекучие литейные сплавы с алюминием, медью и магнием) обладают ценными свойствами и широко применяются в различных отраслях промышленности. Они пригодны также в качестве полиграфических сплавов для литья шрифтов. [c.384] Цинк встречается преимущественно в виде сульфидов, образуя минералы сфалерит (2п5), марматит (2п, Ре)5 и др. Самостоятельных цинковых руд не существует минералы цинка практически всегда сопровождают минералы свинца или меди. В этих полиметаллических рудах присутствуют также соединения железа, кадмия, в малых количествах — никеля, кобальта и некоторых редких и благородных металлов. Содержание цинка в этих рудах колеблется в пределах 0,5—15%. На заводы поступают концентраты, получаемые обычно флотационным обогащением. Они содержат не менее 40% цинка в виде сульфида, а также сульфиды и оксиды свинца, железа, меди, кадмия и др. [c.384] Наиболее мощные месторождения сосредоточены в СССР. (Алтай, Урал, Северный Кавказ и др.) и в США (Оклахома, Миссури, Теннеси и др.). [c.384] Немногим более половины производимого цинка получают пирометаллургическим способом, остальную часть — гидроэлектрометаллургическим способом. В России способ гидроэлектрометаллургии был впервые осуществлен в 1909 г. инженером Лащинским, которому принадлежит идея применения анодов из свинца. Увеличение за последние 40 лет почти в два раза мирового производства цинка следует отнести в основном за счет развития именно гидроэлектрометаллургического способа. В СССР цинк почти целиком производят этим путем. [c.385] Гидроэлектрометаллургическое получение цинка. Цинк получают в гидроэлектрометаллургии главным образом методом электроэкстракции. [c.385] Обжиг концентратов сульфидных цинковых руд ведут при такой температуре (850—900 °С), чтобы основным продуктом был оксид цинка, а сульфат цинка образовывался в малом количестве. Сульфиды сопровождающих металлов — свинца, железа, кадмия, меди — также образуют оксиды. Нежелательный смешанный оксид 2п0-Ре20з (феррит) образуется при температурах около 600 °С реакция интенсифицируется повышением температуры, но для ее протекания требуется определенное время, так как она связана с диффузией в твердом состоянии. [c.385] В настоящее время обжиг цинковых концентратов на всех заводах проводится в печах КС (см. рис. 4.2). Размер зерен 50—70 мкм. Доля концентрата, уносимого с газами и улавливаемого в виде пыли, достигает в производстве цинка 40—70% массы концентрата. Около 90% этого количества возвращается на выщелачивание. Содержание ЗОд в газах печей КС высокое (7,5—9%), поэтому такие газы могут быть использованы для производства серной кислоты. [c.385] выделяемое при окислительном обжиге, позволяет поддерживать температуру печи на уровне 900—950 °С, а в случае необходимости и выше. Имеются данные о том, что высокая скорость процесса обжига в печах КС и отсутствие постоянного контакта между отдельными оксидами металлов сильно уменьшает образование ферритов, поэтому отпадает необходимость в специальных мероприятиях для возвращения ферритного цинка из кеков в растворы для получения цинка. [c.385] Вернуться к основной статье