SU903383A1 - Электрохимический способ восстановлени металлов с переменной валентностью - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к гидрометаллургии металлов, обладающих переменной валентностью, и может быть использовано vB металлургической и химической промышленности .

В современной гидрометаллургии металлов , обладающих переменной валентностью , широко используетс  электрохимический способ их восстановлени  в водных растворах электролитов с.целью получени  низких валентных форм и их соединений, наиболее пригодных дл  аффинажных и других процессов.

Известен электрохимический способ восстановлени  металлов с переменной валентностью, в частности урана, в электролизере с диафрагмой, раздел ющей анолит и католит, с использованием искоаного раствора в качестве католита СП.

Дл  известного способа характерны .следуюише электрохимические реакции: на катоде: , .

иОз «е

с последующей химической реакцией

- иОа - -2НгО на аноде: .,

2 НзО + А 2 есуммарна  электрохимическа  реакци 

иоГ

в табл. 1 приведены основные показатели известного способа восстановлени  сульфата уранила до урана (1У) в серно10 кислом растворе с: концентрацией HjSCW 58 г/л и концентрацией урана (1У) 70 г/л.фи t 41°С.

Данные табл. 1 показывают, что затраты электроэнергии на восстановление

5 1 кг и (1У) составл ют 1,244 - 2,6 кВт- ч при изменении плотности тока 200 - 800 А/м.

Однако известный электрохимический способ восстановлени  металлов из-за

20 высоких затрат электроэнергии остаетс  дорогосто щим. Снизить затраты электроэнергии за счет изменени  режимов электролиза практически невозможно. Целью изобретени   вл етс  снижений напр жени  на электролизере. Указшша  цель достигаетс  электрохимическим способом восстановлени  металлов с переменной валентностью в электролизере с диафрагмой, раздел ющей анолит и католит, с исполызованиек исходного раствора в качестве катсшита, причем iqjouecc восстановлени  ведут при. одновременной подаче сернистого ангидрида в анолит и католит. Способ осуществл ют в диафрагменном электролизере, а сернистый ангидрид подают одновременно в катодное и анодное пространство электролизера, В католит газ барботируют через раствор электролита, а в анолит через пористую стенку газопроницаемого графитного анода , рабочий слой которого промотирован платиновым катализатором от 1 до 2 мг на 1 см. В качестве катода используют свинец ют и графтйрованную ткань ТВШ-8О Электрохимический способ осуществл ют согласно одновременному протеканию следующих реакций,, например дл  восстановле1ш  сульфата уранила до урана (УХ): на катоде: - Н - -и -2НзО на аноде: ) Ре . суммарна  peajfotHH;. иОг. Данные-реакции дают возможность снизить равновесный потенциал в 1федложенном способе более чем в два раза. . Пример 1. Электрохимическому восстановлению подвергают водный раствор католита, содержащий сульфат. уранила с концентрацией 70 г/л ОСУ) и 50-6О г/л избыточной серной кислоты, через который непрерьтно подают газообразный сернистый адгидрид и поддерживают концентрацию газа 5-10 г/л. В исходный раствор анолита с концентрацией 80-100 г/л Н)Ог непрерывно подают газообразный сернистый ангигц)ид через пористую стенку графитного анода, 1ричем скорость его подачи определ етс  плотностью анодного тока. Плотность ано ного, и катодного тока поддерживают в 15)еделах 500 - 2ООО А/м, 1федпочтительно до 1ООО А/м. Напр же}ше на. электролизере находитс  в пределах 1,4 2.3 В при 40-50 С. Основные показатели способа представ лены в табл. 2. Пример 2. Осуществл   операции , как указано в примере 1, подают исходный раствор католита с концентрацией Рвэ,(ЗОг)а 4О г/л, серной кис- . оть iO-2O г/л и сернистого ангидрида, на электрохимическое восстановление e - Fe. В качестве анолита подают раствор, содержащий 70-80 г/л серной кислоты и газообразный SO. Электролиз ведут при плотности тока 20О 1000 А/м и напр жении 1,2 - 2,1 В. Затраты электроэнергии на восстановление 1 кг Fe при плотности тока 500 А/м составл ют 1,27 кВт-ч ; при плотности тока 1ООО 1,53 кВт.ч. Пример 3. Осуществл   операции, как указано в примере 1, подают исходный раствор католита с концентрацией СИ 30 г/д в виде Сг g (60)0,. Концентраци  свободной серной кислоты 801ОО г/л, а сернистого ангидрида 5-1Ог/л. Электролиз ведут при плотности тока 300 - 10ОО А/м и напр  кении 1,28 1 ,65 В. Выход продукта по току 70 8О% , а затраты 1 кг 1,51 кВт. ч. Пример 4. Осуществл   операции , как указано в примере 1, подают исходный раствор католита с концентрацией 45-50 г/л в виде сульфата титанила. Содержание свободной серной кислоты 1ОО-125 г/п, а сернистого ангидрида 5-7,5 г/л. Электролиз ведут TSpK плотности тока 2000 - 1ООО А/м и напр жении 0,85 - 1,24 В. Выход по току 68-75%, а затраты электроэнергии на 1 кг Ti 0,5 0 ,7 кВт-ч. Пример 5. Осуществл   опера1Ц1И , как показано в примере 1, подают исходный раствор католита с концентрацией плутони  40-45 г/л а виде сульфата плутонила. Концентраци  свободной серной кислоты в католите 85-1ОО г/л, а содержание сернистого ангидрида 56 г/л. Электролиз ведут при плотности тока 250 - 1000 А/м и напр жении 1,8 - 2,2 В. Выход по току PU составл ет 62 1-75,5%, .Затраты электроэнергии на получение 1 кг Ри 1,15 - 1,2 кВт .ч. Предложе1 шый электрохимический способ восстановлени  ионов металлов в водных растворах электролитов позвол ет в 3-4 раза снизить напр жение на электролизере и, следовательно, затраты электроэнергии по сравнению с известным способом. Кроме того, способ позвол ет получать восстановленный металл высокой чистоты и одновременно серную кислоту, котора  может быть использована в 15 оизводстве,

Та б, липа 1

Claims (1)

1. Журнал прикладной химии, 1972, т. 45, с. НО,