> Одночасно з залізом з розчину видаляються миш'як, сурма і частково кремнієва кислота.
Перед надходженням розчину на електроліз його очищають від міді та кадмію. В основі очищення розчину від міді та кадмію лежить процес цементації, заснований на витіснення з розчину одного металу іншим металом, який характеризується більш негативним електродним потенціалом, ніж витісняється з розчину метал. Для очищення від міді і кадмію в якості цементатора використовується цинкова пил. В процесі очищення в розчині протікають реакції:
Zn + CuSO4=Cu + ZnSO4 (28)
Zn + CdSO4=Cd + ZnSO4 (29)
Витрата цинкового пилу перевищує необхідне стехиометрическое кількість, тому що частина його розчиняється в розчині сірчаної кислоти. Крім того, підвищена витрата пилу пов'язаний також з тим, що осаждающиеся на поверхні частинок цинку мідь і кадмій екранують внутрішню частину цинкової частинки, що перешкоджає її повне використання.
Випав осад металів відфільтровують на фільтрах Диффенбахія. Мідно-кадмієвий кек складається з міді, кадмію і надлишку цинкового пилу. Він характеризується наступним складом (%): Сu - 2-8; Cd - 6-8; Zn - 30-40. У мідно-кадмиевом кеке концентрується також талій. Кек направляють на переробку з метою вилучення з нього міді, кадмію, цинку і талію.
Спеціальної очищення нейтрального розчину від кобальту і хлору не виробляють. Вони накопичуються в електроліті. Видалення цих домішок здійснюється в міру їх накопичення шляхом тимчасового виведення частини електроліту з процесу циркуляції. Цю частину електроліту очищають від хлору і кобальту і повертають у процес циркуляції. Тим самим призупиняють накопичення цих домішок в електроліті.
Очищення від хлору виробляють при накопиченні його в розчині до 100 мг/л. Хлор видаляють додаванням в розчин свежеосаждённой цементної міді. Мідь утворює з хлором малорастворимое з'єднання СuCl, яке випадає в осад.
Видалення кобальту проводиться додаванням в електроліт ксантогенату натрію і мідного купоросу. Кобальтовий кек, що містить 4% Со, придатний для вилучення металевого кобальту.
7 Електролітичне осадження цинку
На електроліз надходить очищений від домішок електроліт, являє собою розчин сульфату цинку в сірчаної кислоти.
В якості катода в процесі електролізу цинку використовується сплав алюмінію з 1% Ag. Як тільки поверхня алюмінію покриється шаром цинку, катод буде являти собою цинковий електрод.
У процесі електролізу на катоді можливий розряд іонів водню і цинку:
Zn2 + + 2e=Zn (30)
H + + 2e=H2 (31)
Потенціал розряду іонів водню (= 0 В) набагато позитивніше потенціалу розряду іонів цинку (= - 0,76 В). Тому на катоді повинен в першу чергу виділятися водень. Насправді цього не відбувається, оскільки виділення водню на цинку відбувається з великим перенапруженням. Це призводить до того, що потенціал виділення водню стає отрицательнее потенціалу виділення цинку. Тому в процесі електролітичного отримання цинку частка водню, що виділяється на катоді, не перевищує 5%. Тому в процесі електролізу цинку необхідно створювати умови для високого перенапруги розряду іонів водню. Чим більше різниця потенціалів розряду іонів цинку і водню, тим менш імовірно виділення водню на катоді разом з цинком, тим вище вихід по току для цинку.
Виділення цинку на катоді відбувається з малим перенапруженням. Його потенціал практично визначається рівнянням Нернста:
=+ lnCZn (32)
З рівняння видно, що вище концентрація іонів цинку, тим позитивніше потенціал розряду іонів цинку.
Потенціал розряду іонів водню визначається рівнянням
=0 + lnCН + + (33)
де - перенапруження, В.
Збільшення концентрації іонів водню в електроліті буде зрушувати потенціал розряду іонів водню в позитивну сторону, а що виникає перенапруження в негативну сторону. Величина перенапруги розряду іонів водню залежить від щільності струму і температури. Зі збільшенням щільності струму і пониженням температури перенапруження виділення водню на катоді зростає. Тому для отримання високого виходу по струму для цинку процес електролізу необхідно вести при високих щільності струму і знижених температурах.
Як анода використовується сплав свинцю з 1% Ag. Анод є нерозчинним. У процесі електролізу цинку на ньому послідовно протікають наступні процеси. Спочатку при потенціалі анода - 0,34 В відбувається розчинення свинцю, який в сірчанокисле розчині утворює малорозчинну сіль PbSO4.
Pb2 + + 2e + SO42 +=PbSO4 (34)
Сульфат свинцю кристалізується на поверхні анода, утворюючи на ньому п...
