Электроосаждение свинца из хлоридных растворов

Электроосаждение  свинца из хлоридных растворов

Проблема извлечения свинца из различных свинецсодержащих материалов гидрометаллургическим путем продолжает оставаться актуальной.

Наиболее изученными и  практически осуществимыми являются гидрометаллургические схемы, в  которых в качестве выщелачивающего  агента применяются концентрированные  растворы хлористых солей натрия и кальция.

Для извлечения свинца из хлоридного раствора наиболее рациональным способом может быть электролиз с получением металла на катоде в виде некомпактного (рыхлого) осадка. Это позволяет вести  процесс электролиза при повышенных плотностях тока и иметь сравнительно высокие технологические показатели.

Электролиз растворов PbCl₂ с получением на катоде некомпактного осадка можно проводить в ваннах с растворимыми или нерастворимыми анодами.

Сущность процесса электролиза  с растворимыми анодами заключается  в том, что ванна с железными  анодами и катодами заливается нейтральным  свинецсодержащим раствором и электролиз ведется по принципу истощения раствора по содержанию свинца. В процессе электролиза  с анода в раствор переходит  эквивалентное количество железо.

Для проведения полупромышленных опытов на гидроустановке были смонтированы две винипластовые ванны. В днищах ванн имелись отверстия для выпуска  отработанного электролита. В ванну  помещались железные катоды и аноды, имевшие размер 750×500мм. В начальный период электролиза производился подогрев раствора в ванне острым паром, что устраняло выпадение из раствора кристаллов хлористого свинца. После электролиза катодный свинцовый осадок собирался со дна ванны, промывался и брикетировался на гидравлическом прессе.

На опытной установке  было подвергнуто электролизу 2200л  хлоридного свинцового раствора, полученного  после выщелачивания сульфатного  свинцового кека концентрированным  раствором хлористого натрия.

Процесс электролиза протекал с высоким выходом по току и  низким расходом электроэнергии. При  плотности тока 200А/м выход по току составил 97-98% и расход электроэнергии 140-150кВт-ч/т. Напряжение на ванне при  сравнительно большом межэлектродном расстоянии (15-17см) равнялось 0,55-0,6В, при сближении электродов до 7-8см напряжение снижалось на 0,2-0,3В.

Осадок свинца на катоде получался в виде крупнокристаллических  блестящих наростов, которые по мере роста спадали на дно ванны. Свинцовый  осадок легко промывался и хорошо брикетировался.

Ввиду значительного расхода  анодного материала, а также необходимости  очистки отработанного электролита  от железа, этот метод может быть рекомендован для переработки свинцовых  полупродуктов лишь в тех случаях, когда масштабы производства не особенно велики.

С этой точки зрения более  перспективным является электролиз хлоридных растворов в ваннах с нерастворимыми анодами.

Были изучены условия  электролиза растворов  PbCl₂ в ваннах с графитовыми анодами с получением на катоде некомпактного осадка свинца. Опыты проводились в лабораторных условиях при плотностях тока на катоде от 500 до 2000А/м². Были также проведены опыты и при более высокой плотности тока, однако последние показали, что свинец выделяется на катоде в виде высокодисперсного осадка, частично взвешенного в массе электролита, и результаты электролиза в целом получаются неудовлетворительными.

В качестве материала катода были испытаны железные и свинцовые  пластины. На железном катоде некомпактный осадок свинца удерживается слабо, и  процесс электролиза протекает  неустойчиво и при повышенном расходе электроэнергии.

При электролизе со свинцовыми катодами связь осадка с поверхностью электрода более прочная, поэтому  величина действующей катодной поверхности  оказывается больше, чем геометрический размер поверхности электрода, и  выделение свинца из раствора фактически идет при плотности тока, которая  намного ниже заданной (расчетной) плотности  тока.

С увеличением плотности  тока катодный выход свинца по току снижается (таблица 1). При повышении  температуры выход по току возрастает, и особенно заметно в интервале 25-55⁰ С.

Таблица 1 - Зависимость катодного  выхода свинца по току от плотности  тока (температура электролита 55⁰С; количество электричества 1 А-час)

Из этих данных следует, что, несмотря на сравнительную низкую концентрацию свинца в исходном электролите и  глубокое истощение его, катодный выход  металла по току остается достаточно высоким. Побочный процесс выделение  водорода на катоде наблюдается лишь в начальный период и затем  в конце электролиза, когда концентрация свинца в электролите оказывается  низкой. Результаты выполненной работы показывают, что электролитический  способ извлечения свинца из хлоридного раствора является более эффективным, чем другие методы (кристаллизация и цементация).