Войти  |  Регистрация
Авторизация
» » Схемы и режим электролиза получения цинка

Схемы и режим электролиза получения цинка



По условиям проведения электролиза электролизные заводы можно разделить на три основные группы:
1. Заводы, работающие с плотностью тока 350—500 a/м2 и кислотностью отработанного электролита 90—120 г/л H2SO4 (так называемая стандартная схема).
2. Заводы, работающие с плотностью тока 500—600 и кислотностью отработанного электролита 150—200 г/л H2SO4 (интенсифицированная схема).
3. Заводы, работающие с плотностью тока 1000 и кислотностью электролита 300 г/л (метод Тейнтона).
В настоящее время на всех цинкэлектролитных заводах первой группы наблюдается тенденция к интенсификации процесса путем повышения плотности тока и кислотности отработанного электролита. В результате этого уменьшаются различия между первыми двумя группами заводов. При работе с высокой плотностью тока сокращаются затраты на капитальное строительство электролизных цехов и расход цветных металлов на ошиновку и для электродов. Однако повышение плотности тока при неизменном составе электролита приводит к возрастанию напряжения на ваннах, ухудшению структуры катодного цинка, возрастанию расхода электроэнергии. Каждой плотности тока соответствует определенная кислотность, при которой расход электроэнергии минимальный. Чем выше плотность тока, тем большая кислотность соответствует этому минимуму.
Повышение кислотности отработанного электролита, давая возможность повысить плотность тока, позволяет также интенсифицировать процесс приготовления растворов, так как они получаются более концентрированными и количество их, необходимое для выделения единицы цинка, уменьшается. Однако получение более концентрированных растворов усложняет их приготовление.
При насыщенном цинком растворе затрудняются операции отстаивания и фильтрации, требуется подогрев раствора и более жесткий контроль за накапливанием в нем примесей. При электролизе с плотностью тока в пределах 500—600 и кислотностью отработанного электролита до 150 г/л приготовление раствора можно осуществлять с применением стандартного оборудования заводов первой группы.
По методу Тейнтона электролизу подвергают растворы с содержанием 250—300 г/л цинка; фильтрацию таких концентрированных растворов приходится вести при высокой температуре в специальной кислотоупорной аппаратуре. Равным образом затрудняется проведение операций осветления пульпы и выщелачивания обожженного концентрата отработанным электролитом с высокой концентрацией серной кислоты (250—300 г/л).
Все это лишило метод Тейнтона каких-либо экономических преимуществ по сравнению со стандартным методом электролиза и послужило препятствием к его широкому распространению в мировой практике.
Только один завод в Келлоге (США) построен и продолжает работать по методу Тейнтона. На наиболее интенсифицированном режиме работают заводы в Koрпyc-Кристи (США) и в Серро-де-Паско (Перу). Применяемый на этих заводах режим является как бы промежуточным между стандартным процессом и методом Тейнтона.
Основные данные, характеризующие работу цинкэлектролитных цехов, приведены в табл. 62.
Схемы и режим электролиза получения цинка
Схемы и режим электролиза получения цинка

Основная тенденция на всех заводах — работать с наиболее чистыми растворами. Глубокая очистка растворов от мышьяка, сурьмы, кобальта позволяет вести электролиз при относительно высокой температуре (40 °С) и высокой кислотности. Te заводы, на которых на электролиз поступают растворы с высоким содержанием примесей, вынуждены либо работать при низкой температуре (Анаконда), либо мириться с низким выходом цинка по току (Нампхо).
Повышение плотности тока и кислотности отработанного электролита вызывает некоторое снижение выхода цинка по току даже при применении хорошо очищенных растворов (завод в Koрпус-Кристи). Наиболее высокий выход цинка по току получают на заводах, где электролиз ведут при низкой плотности тока (Анаконда, Рисдон, Брокен-Хилл). Ho процесс при низкой плотности тока мало производителен, поэтому естественна тенденция советских и зарубежных предприятий работать с более высокой плотностью тока, несмотря на некоторое снижение выхода цинка по току.
На отечественных заводах электролиз проводят при плотности тока 500—550 а/м2. Опыты в промышленном масштабе показали, что повышение плотности тока с 500 до 700 a/м2 позволяет повысить производительность электролитной ванны на 40% при увеличении удельного расхода электроэнергии на 6%, что экономически целесообразно.
В качестве добавки, улучшающей показатели электролиза, на большинстве заводов применяют столярный клей. Расход клея составляет от 0,1 до 0,55 кг на 1 т чушкового цинка (табл. 63). Чем больше в электролите примесей, тем выше должен быть расход клея. Так как избыточное содержание клея неблагоприятно отражается на показателях процесса электролиза, то практику работы с загрязненными растворами и повышенным содержанием клея следует признать нецелесообразной.
На заводе в Рисдоне эффективное действие оказывает комбинированная добавка: 24 мг/л клея +10 мг/л β-нафтола + 0,05 мг/л Sb. Ho возможно, что высокий выход цинка по току на этом заводе обусловлен не только применением этой добавки, но и тем, что электролиз проводят при низкой плотности тока (290 а/м2).
Схемы и режим электролиза получения цинка

На заводах, работающих с высокой плотностью тока, клей разрушается образующимся на аноде озоном, на этих заводах применяют смесь жидкого стекла и гуммиарабика. Добавка в электролит углекислого стронция (SrCO3) на заводе в Монсато позволяет получать цинк с низким содержанием свинца (0,002%).
На одном из наших заводов показано, что можно снизить содержание свинца в цинке до 0,0037—0,0048% при расходе 1,0—2,0 кг SrCO3 на 1 т цинка.
На заводе «Электроцинк» для повышения выхода цинка по току применяют добавку сурьмы, которую вводят в виде Sb2(SО4)3 или KSb*C4H4О6*1/2H2O (рвотный камень). Начальная концентрация сурьмы в поступающем электролите, составляющая 0,4—0,7 м/л, вследствие осаждения сурьмы на катоде и в анодный шлам в процессе электролиза снижается. Положительное действие сурьмы связано, по-видимому, с ее способностью парализовать вредное действие избытка органических веществ. Попытки вводить сурьму на других отечественных заводах неизменно приводили к снижению выхода цинка по току при содержании сурьмы в поступающем электролите выше 0,2 мг/л. Разовую добавку небольших количеств сурьмы на ряде заводов России (0,1—0,15 мг/л) используют для устранения трудной сдирки катодного цинка, для этого сурьму добавляют непосредственно в ванны перед сдиркой цинка (УКСЦК).
Чтобы предупредить выделение в атмосферу цеха сернокислотного тумана, в электролитные ванны вводят пенообразующие добавки. На крупнейших заводах в Грэйт-Фоллсе, Анаконде, Трейле и др. не вводят пенообразующих добавок. На заводе в Келлоге и Kopнус-Кристи применяемая комбинированная добавка гуммиарабика и жидкого стекла образует на поверхности прочный слой пены. На заводах в Косако, Акита, Флин-Флоне применяют выжимки соевых бобов.
На отечественных заводах в качестве пенообразующей добавки применяют мыльный корень (сапонин). В последние годы некоторые заводы стали испытывать затруднения в связи с быстрым разрушением мыльной пены, которое вызывается присутствием в электролите остатков ксантогената. Подобрать более устойчивое, чем мыльный корень, пенообразующее вещество не удалось. Относительно устойчивую пену образует альбумин (бычья кровь) и экстракт солодкового корня. Он и технический альбумин могут частично заменить мыльный корень и использоваться в смеси с ним.
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent