Тошкент кимё –технология институти силикат материаллари ва нодир, камёб металлар технологияси кафедраси

Очистка адсорбцией. Для предотвращения вредного влияния избытка вводимых посторонних соединений на процесс электролиза, их удаляют ад-сорбцией. В качестве адсорбентов используют активированный уголь и ионообменные смолы, глины, гидроксиды железа и алюминия, диоксид марганца.
Лекция 5. Очистка цементацией.
Очистка цементацией основано на принципе, сходном с работой галь-ванических элементов и электрохимической коррозией технических метал-лов содержащих примеси с низким перенапряжением водорода. При этом в общей химической реакции окисление (анодный процесс) и восстановление (катодный процесс) протекают на разных участках одной и той же частицы металла, энергетически для этого более выгодных, что возможно из-за нали-чия проводящей среды. Поэтому скорость реакции вытеснения типа СиSO₄ + Zn = Cu + ZnSO₄ определяется скоростями анодного (Zn→ Zn²⁺+2е) и катодного (Cu²⁺+2е →Сu) процессов, которые зависят от своего потенциала и других факторов, характеризующих любой электрохимический процесс. Процесс цементации может в зависимости от условий протекать при замедленных диффузии или собственно электрохи-мической стадии.
Скорость вытеснения металла с электроположительным потенциалом металлом с электроотрицательным или менее электроположительным по-тенциалом непостоянна во времени. Если М₁- металл, имеющий более отри-цательный потенциал (например цинк), а М₂ –более положительный (напри-мер медь), то при появлении первых же количеств меди на поверхности це-ментирующих зерен цинка образуется короткозамкнутая гальваническая па-ра. Прохождение тока через электроды М₁ и М₂ вызывает их поляризацию, которая выражается сдвигом потенциала М₁, работающего анодом, к более положительным значениям (кривая 1), и сдвигом потенциала М₂ , работаю-щего катодом, к более отрицательным значениям (кривая 2). Пересечение этих кривых характеризует определенный компромиссный (стандартный) потенциал Е^!_с и ток i^!_c.
Такое положение могло бы сохраниться, если бы поверхности М₁ и М₂ не изменялись в процессе цементации. Однако, поверхность цементирующе-го металла М_1, образующего анодные участки, постепенно покрывается вы-деляемым металлом М₂, поверхность анодов уменьшается, а катодов увели-чивается. Влияние катодных положительных участков на величину Е_с воз-растает, и Е_с сдвигается в сторону положительных значений, а i^!_c уменьша-ется. Чтобы увеличить поверхность анодных участков, цементирующий металл вводят в процесс в виде дисперсного порошка.
Кроме исходных потенциалов обоих металлов и их поляризуемости при прохождении тока, определенную роль играют и другие факторы, обычно влияющие на скорость любого электрохимического процесса. Так при ма-лом значении С_М2+ в растворе и значительной скорости собственно электро-химической стадии, на скорость цементации решающее влияние могут ока-зывать скорость диффузии ионов М₂^z+ к поверхности зерен, а также диффу-зия ионов металла М₁ в глубь раствора через слой осевшего на нем вытес-ненного металла (накопление ионов М₁ у его поверхности может затормо-зить дальнейшее его растворение).
В этом случае цементация протекает в диффузионной области.
Очень важным фактором является концентрация водородных ионов в растворе, так как они могут выполнять роль металла М₂^z+ и замедлять вы-деление этих ионов из раствора, увеличивая расход цементирующего метал-ла. С другой стороны, слишком малая концентрация Н⁺ (высокий рН) приве-дет к появлению малорастворимых соединений основного характера, кото-рые, осев на М₁, уменьшают его активную поверхность. Помимо ионов во-дорода, роль М₂^z+ может выполнять растворенный в электролите кислород: восстанавливаясь при более положительных потенциалах, он забирает элек-троны, предназначенные для восстановления ионов металла М₂^z+ поэтому удаление ионов М₂^z+ из раствора замедляется. Следовательно, при удалении из растворов кислорода процесс цементации протекает полнее, что особенно важно для извлечения из раствора последних малых количеств цементируе-мого металла.
С одной стороны увеличение температуры увеличивает скорость диффу-зии и электропроводимость, снижает поляризацию М₂ и способствует уда-лению кислорода из раствора, а с другой - она ощутима снижает перенапря-жение водорода, увеличивая непроизводительный расход цементирующего металла.
Конец процесса цементации – наиболее ответственная стадия, посколь-ку она определяет конечную степень чистоты раствора. При малой остаточ-ной концентрации ион М₂^z+ выделяется при предельном токе и возможность протекания нежелательных процессов ( разряд Н⁺ , восстановление кисло-рода и др.) значительно возрастает. Скорость протекания этих конкурирую-щих процессов следует, по возможности, уменьшить путем регулирования перечисленных выше параметров. При совместном контактном вытеснении нескольких ионов, процесс может осложниться. В этом случае целесообраз-нее проводить ступенчатую цементацию, вводя последовательно строго ограниченные количества цементирующего металла.