Войти  |  Регистрация
Авторизация
» » Цинкование проволоки и непрерывной полосы с нерастворимыми анодами

Цинкование проволоки и непрерывной полосы с нерастворимыми анодами


Принципиально можно электролитически цинковать проволоку и непрерывную полосу с растворимыми анодами, но, как нам кажется, процесс с нерастворимыми анодами имеет ряд преимуществ. Эти преимущества могут быть использованы в замкнутом процессе выщелачивания цинка из обожженных концентратов или других цинксодержащих материалов рабочим электролитом с повышенным содержанием серной кислоты по сравнению с поступающим электролитом. Осуществляя непрерывную циркуляцию, необходимо в единицу времени подводить такое количество цинка, которое выделяется на покрываемых изделиях, и отводить такое количество кислоты, которое освобождается при электролизе сульфата цинка с нерастворимыми анодами.
Вопрос о том, где рентабельнее организовать производство оцинкованной стальной проволоки или непрерывной полосы (на специально выделенной для этой цели установке на цинковом электролитном заводе или цехе или на предприятиях, производящих стальную проволоку и полосу), должен решаться в каждом конкретном случае. На первый взгляд транспортировка проволоки и полосы на цинковый завод и оцинкованной продукции по месту ее потребления кажется более рациональной.
Замена алюминиевых катодов, в которых ежесуточно сдирается цинк, непрерывным потоком стальной проволоки или полосы для получения на них прочно сцепленного цинкового покрытия сама по себе должна дать внушительный технико-экономический эффект. В самом деле, необходимость частой сдирки цинка с алюминиевых катодов обусловлена увеличением истинной катодной поверхности по мере наращивания цинка, а следовательно, снижением истинной плотности тока; при этом снижается перенапряжение водорода, увеличивается количество осаждающихся примесей, существенно снижается выход по току.
В результате все возрастающей шероховатости алюминиевых катодов труднее становится сдирать осажденный цинк — катоды приходится периодически обрабатывать стальными щетками. Эта трудоемкая операция полностью отпадает при замене алюминиевых катодов стальной проволокой или непрерывной полосой, на которой толщина хорошо сцепленного с основой цинкового покрытия регулируется в пределах 25—50—100 мкм.
Опыт работы цинковых электролитных заводов и исследования, выполненные В.В. Стендером, Ю.В. Баймаковым и их сотрудниками, говорят о возможности и целесообразности форсированного проведения процесса, т. е. повышения плотности тока по мере увеличения содержания кислоты в электролите.
От электролитов, применяемых при цинковании с растворимыми анодами, состав электролита в случае применения нерастворимых анодов отличается большей простотой. Никаких буферных соединений вводить не надо, так же как и не надо вводить соли, повышающие электропроводимость. Электролит состоит из двух основных компонентов — сульфата цинка и серной кислоты. Для улучшения структуры цинкового осадка в электролит вводят клей в количестве, не превышающем 150 мг/л.
Цинкование проволоки и непрерывной полосы с нерастворимыми анодами
Цинкование проволоки и непрерывной полосы с нерастворимыми анодами

На рис. 119 и 120 приведены поляризационные кривые для разряда ионов цинка при различном содержании клея в электролите и разряда ионов водорода на цинке в 2-н. растворе H2SO4 при различных температурах. Эти кривые показывают, что с повышением плотности тока перенапряжение выделения водорода возрастает в большей степени, чем поляризация при разряде ионов цинка, а скорость разряда ионов цинка (выраженная отношением Δi/Δφ возрастает значительно сильнее, чем для ионов водорода. Отсюда следует, что для обеспечения высоких выходов по току при электролитическом осаждении цинка из кислых растворов необходимо применять высокие плотности тока.
Цинкование проволоки и непрерывной полосы с нерастворимыми анодами

С повышением концентрации кислоты в электролите выход по току снижается, но это снижение может быть компенсировано соответствующим повышением плотности тока (рис. 121). При плотности тока 1080 а/м2 и содержании 100 г/л H2SO4 выход по току равен 97%, увеличение содержания H2SO4 до 140 г/л для той же плотности тока приводит к снижению выхода по току до 90%.
Влияние температуры и плотности тока в диапазоне от 100 до 10 000 а/м2 на выход по току при электролитическом осаждении из растворов сульфата цинка в присутствии 100 г/л H2SO4 было изучено В.В. Стендером и У. Ф. Туромшиной. Они установили, что уже при плотностях тока, превышающих 1500 а/м2, выход по току при 70° С выше (95%), чем при 30° С.
Начиная с 1933 г. в шт. Пенсильвания (США) работает установка с нерастворимыми анодами для электролитического цинкования проволоки по процессу Тейнтона. На этой установке производится 100 000 т оцинкованной проволоки в год при толщине покрытия 35, 50 И 100 мкм.
Процесс предусматривает совмещение гидрометаллургического извлечения цинка из обожженных концентратов; вместо обычно применяемых на цинковых заводах алюминиевых катодов здесь применяют стальную проволоку, которая непрерывно в несколько рядов движется через агрегат с такой скоростью, чтобы при заданной плотности тока на выходе была обеспечена необходимая толщина цинкового покрытия.
Очищенный после выщелачивания от примесей раствор подается в электролитные ванны, где поддерживается концентрация 225 г/л Zn и 200—270 г/л H2SO4. Убыль цинка в электролите в процессе электролиза и возрастание кислотности непрерывно компенсируются притоком свежего, более богатого по цинку почти нейтрального раствора.
Приток свежего раствора и слив отработанного электролита, направляемого на повторное выщелачивание концентратов, а также перемешивание выделяющимися на электродах газовыми пузырьками (Н2 и О2) обеспечивают однородность состава электролита в различных участках ванны.
Стальная проволока подвергается отжигу в расплавленном свинце, электролитически обезжиривается в расплавленной щелочи при температуре 650° С и декапируется в серной кислоте. Электроосаждение цинка осуществляется при температуре 30—35° С и плотности тока 77—220 а/дм2. В качестве нерастворимых анодов используется свинец с 1% серебра. На рис. 122 показан общий вид установки длиной 33 м; одновременно проходит 12 ниток проволоки со скоростью 15—60 м/мин в зависимости от размеров проволоки и заданной толщины покрытия.
Для предупреждения попадания в рабочую атмосферу кислотного тумана на поверхности электролита создается слой пены путем взаимодействия небольшого количества кремневой кислоты и крезола. На наших цинковых заводах пена создается при помощи мыльного корня. Вместо пены электролит можно покрывать слоем мелкотолченой пробки или полыми полиэтиленовыми шариками. Оцинкованную проволоку пропускают через вольфрамовые фильеры для сглаживания поверхности и сообщения ей блеска.
Прочность сцепления цинкового покрытия настолько велика, что проволоку можно наматывать вокруг оправы неограниченное число раз без признаков отслаивания.
Аналогичный процесс используется также для цинкования непрерывной полосы.
В Днепропетровском химико-технологическом институте выполнены исследования по установлению влияния состава электролита и режима электролиза на истинную поверхность катода в слабокислых и сильнокислых растворах сульфата цинка.
Этот вопрос имеет прямое отношение к структуре цинковых осадков, так как с увеличением истинной поверхности катода соответственно снижаются фактическая плотность тока и перенапряжение водорода. Было установлено, что истинная поверхность катодного цинка увеличивается при увеличении плотности тока, снижении кислотности электролита, повышении концентрации цинка, снижении температуры электролита и увеличении толщины цинкового покрытия.
Цинкование проволоки и непрерывной полосы с нерастворимыми анодами

Для цинкования листов и проволоки были применены кислые растворы сульфата цинка, полученные при выщелачивании цинковых концентратов. При низкой кислотности (25—50 г/л H2SO4) нельзя было применять плотность тока выше 5 а/дм2 для цинкования ленты и 200 а/дм2 для цинкования проволоки.
В кислом отработанном электролите завода «Укрцинк» были проведены опыты цинкования проволоки. Были испытаны два состава электролитов: 1) 57 г/л Zn и 156 г/л H2SO4; 2) 66 г/л Zn и 125 г/л H2SO4. В обоих электролитах получались хорошие покрытия толщиной 20 мкм при плотностях тока 500 и 1000 а/дм2 без принудительного перемешивания электролита.
Более высокой плотности тока должна соответствовать большая концентрация цинка в электролите (65—70 г/л) для предотвращения обеднения приэлектродного слоя ионами цинка.
Авторы исследования делают вывод о том, что цинкование стальной проволоки и ленты непосредственно на цинковых заводах, помимо интенсификации процесса покрытия, позволит сократить затраты энергии на производство электролитного цинка, который сейчас используется в качестве растворимых анодов при обычном методе цинкования. Сокращаются также потери цинка в виде угара при переплавке электролитного цинка.
Добавлено Serxio 23-03-2017, 23:58 Просмотров: 533
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