Выделение металлов из растворов, цементацией

Скорость цементации
Скорость цементации и лимитирующие процесс стадии могут меняться во времени вследствие изменения как концентрации вытесняемого металла в растворе, так и поверхности катодных и анодных участков. В связи с
этим весь процесс от начала до конца нельзя описать одним уравнением. В общем виде зависимость скорости цементации от времени дана на рисунке.
Общий характер изменения скорости цементации во времени
Поскольку цементация может протекать в кинетической, диффузионной и промежуточных областях, удельная скорость процесса может быть описана общим уравнением гетерогенного процесса:
В случае 1/К>> δ/ D осуществляется кинетический режим; при δ/ D>>1/К
– диффузионный. Для многих случаев цементации кинетика описывается
уравнением первого порядка
Цементация некоторых металлов на цинке (например, Co, Ni, Fe) ускоряется в присутствии ионов электроположительных металлов в растворе (Cu, Sb).
Действие меди объясняется созданием электрохимических пар Cu –Zn, что приводит затем к выделению кобальта, никеля или железа на возникших катодных участках меди с меньшим перенапряжением.
В присутствии сурьмы процесс ускоряется вследствие образования
интерметаллидов (Cu3Sb или Cu2Sb).
Способы и аппаратура проведения цементации
В гидрометаллургии цветных и редких металлов наиболее распространены процессы цементации порошкообразными металлами (цинковой пылью, порошками железа и никеля). В некоторых случаях
цементацию ведут на цинковых или алюминиевых листах (например, индия на алюминии).
Цементацию порошками металлов часто проводят в каскаде аппаратов с мешалками. Раствор и дозированное количество цементатора непрерывно
поступают в первый аппарат, пульпа последовательно проходит аппараты каскада.
Другими вариантами проведения процесса служит использование цементаторов с кипящим слоем порошка и пульсационных колонн. Кипящий слой цементирующего металла создается восходящим потоком раствора,
поступающего в нижнюю часть аппарата. Интенсификации процесса и снижению расхода порошка благоприятствуют: большая поверхность металла – цементатора, высокие скорости перемещения твердых частиц относительно жидкости вследствие непрерывной циркуляции частиц, непрерывное обновление твердой фазы.
Высокоэффективными являются пульсационные аппараты. Раствор, подлежащий очистке, подают в нижнюю часть колонны, он проходит через слой гранул металла – цементатора и выходит из верхней части колонны. С помощью диафрагмы раствору и слою гранул сообщают колебательные движения, что увеличивает скорость движения их относительно друг друга и способствует снятию металла с поверхности гранул. Продукты цементации выносятся из колонны с потоком раствора. Промышленный пульсационный аппарат для очистки цинкового электролита от меди и кадмия при объеме 1 м3 пропускает 30 м3/ч раствора, при этом концентрация меди снижается с 2 – 6 г/л до следов.
1 – сборник мелкого материала;
2 – решетка;
3 – постель;
4 – корпус;
5 – указатель уровня границы;
6 – клапан;
7 – диафрагма.
Рисунок - Схема цементационной колонны с пульсациями