stringtranslate.com

Электролиз

Технология электрорафинирования, преобразующая отработанное коммерческое ядерное топливо в металл.

Электролиз , также называемый электроэкстракцией , представляет собой электроосаждение металлов из их руд , которые были помещены в раствор с помощью процесса, обычно называемого выщелачиванием. Электроочистка использует похожий процесс для удаления примесей из металла. Оба процесса используют гальванопокрытие в больших масштабах и являются важными методами для экономичной и простой очистки цветных металлов . Получающиеся металлы называются электролизными .

При электролизе электрический ток пропускается от инертного анода через выщелачивающий раствор, содержащий растворенные ионы металла, так что металл восстанавливается по мере его восстановления и осаждения в процессе гальванизации на катоде . При электролизе анод состоит из неочищенного металла (например, меди ), который должен быть очищен. Неочищенный металлический анод окисляется, и металл растворяется в растворе. Ионы металла мигрируют через электролит к катоду, где осаждается чистый металл. [1] Нерастворимые твердые примеси, осаждающиеся под анодом, часто содержат ценные редкие элементы, такие как золото , серебро и селен .

История

Электрорафинирование меди

Электролиз — старейший промышленный электролитический процесс. Английский химик Гемфри Дэви впервые получил металлический натрий в элементарной форме в 1807 году путем электролиза расплавленного гидроксида натрия .

Электроочистку меди впервые экспериментально продемонстрировал Максимилиан, герцог Лейхтенбергский, в 1847 году. [2]

Джеймс Элкингтон запатентовал коммерческий процесс в 1865 году и открыл первый успешный завод в Пембри , Уэльс, в 1870 году . [3] Первым коммерческим заводом в Соединенных Штатах была компания Balbach and Sons Refining and Smelting Company в Ньюарке, штат Нью-Джерси, в 1883 году.

Приложения

Никель и медь часто получают электролизом. [4] Эти металлы обладают некоторыми благородными свойствами, что позволяет восстанавливать их растворимые катионные формы до чистой металлической формы при слабых приложенных потенциалах между катодом и анодом.

Процесс

Аппарат для электролитического рафинирования меди

Большинство металлических руд содержат металлы, представляющие интерес (например, золото , медь , никель ) в некоторых окисленных состояниях, и поэтому целью большинства металлургических операций является их химическое восстановление до чистой металлической формы. Вопрос в том, как преобразовать сильно загрязненные металлические руды в очищенные сыпучие металлы. Для выполнения этих задач был разработан широкий спектр операций, одной из которых является электролиз. В идеальном случае руда извлекается в раствор, который затем подвергается электролизу . Металл осаждается на катоде . В практическом смысле этот идеализированный процесс осложняется некоторыми или всеми из следующих соображений: содержание металла низкое (обычно несколько процентов), другие металлы осаждаются конкурируя с желаемым, руда нелегко или эффективно растворяется. По этим причинам электролиз обычно используется только для очищенных растворов желаемого металла, например, цианидных экстрактов золотых руд. [5]

Поскольку скорость осаждения металла связана с доступной площадью поверхности, важно поддерживать правильно работающие катоды. Существуют два типа катодов: плоские и сетчатые катоды, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Плоские катоды можно очищать и использовать повторно, а покрытый металл восстанавливать либо механическим соскабливанием катода (или, если электролизованный металл имеет более низкую температуру плавления, чем катод, нагревая катод до температуры плавления электролизованного металла, заставляя электролизованный металл превращаться в жидкость и отделяться от катода, который остается твердым). Сетчатые катоды имеют гораздо более высокую скорость осаждения по сравнению с плоскими катодами из-за их большей площади поверхности. Однако сетчатые катоды не подлежат повторному использованию и должны быть отправлены на переработку. В качестве альтернативы можно использовать стартовые катоды из предварительно очищенных металлов, которые становятся неотъемлемой частью готового металла, готового к прокатке или дальнейшей обработке. [1]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab Управление по оценке технологий Конгресса США (1988). Медь, технология и конкурентоспособность. DIANE Publishing. стр. 142–143. ISBN 9781428922457.
  2. ^ Уотт, Александр (1886). "XXIX. Электрометаллургия". Электроосаждение. Практический трактат по электролизу золота, серебра, меди, никеля и других металлов и сплавов . Лондон: Crosby Lockwood and Son. стр. 395. OCLC  3398104. Раннее исследование этого предмета было сделано Максимиллианом, герцогом Лейхтенбергским, в 1847 году., Воспроизведено Read Books (2008)
  3. ^ Джон Бейкер Каннингтон Кершоу, Электрометаллургия, BiblioBazaar, LLC, 2008. ISBN 9780559681899 
  4. ^ Керфут, Дерек GE (2005). «Никель». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a17_157. ISBN 978-3527306732.
  5. ^ Реннер, Герман; Шламп, Гюнтер; Холлманн, Дитер; Люшоу, Ганс Мартин; Тьюс, Питер; Ротаут, Йозеф; Дерманн, Клаус; Кнедлер, Альфонс; Хехт, Кристиан; Шлотт, Мартин; Дризельманн, Ральф; Питер, Катрин; Шиле, Райнер (2000). «Золото, золотые сплавы и соединения золота». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . дои : 10.1002/14356007.a12_499. ISBN 3527306730.

Внешние ссылки