Главная | Обратная связь

Технология получения порошков никеля и железа электролизом водных растворов.

Порошки никеля.

Стоит левее водорода, следовательно, нужно принять меры чтобы, чтобы избежать вторичного растворения.

Исходный материал: NiSO₄∙7H₂O

Растворимые аноды из электролитического никеля. Количество купороса 5 -10 г/л в пересчете на Ni²⁺. Кислотность 2-3 г/л H₂SO₄, иначе будет вторичная растворение.

Чтобы увеличить электропроводность добавляют поваренную соль 200 г/л.

40-50 г/л NH₄Cl

75-80 г/л (NH₄)₂SO₄

Наличие ионов хлора устраняет пассивацию анода.

Аммонийные соли устраняют гидролиз никеля.

Na⁺ образуют заряженный слой, затрудняя заряд. ионов никеля, следовательно, достижение необходимой дисперсности порошка (хотя и в этих условиях порошок достаточно крупный больше 100 мкм.)

Т электрода=35ºС

i_к=1-3 кА/м²

напряжение на ванне=10-15 В

ПНЭ 1 ≤74 мкм

ПНЭ 2 порошок никеля электролитич. ≤ 250 мкм

<1 г/см³ уральский никель (оч. дрогой)

Порошок железа.

В некоторых случаях может обладать уникальными свойствами ( но если из расплава)

“-” низкий выход по току.

Попутно образуется Fe(OH₃).

Растворимые аноды из втор. Сырья: чугунный лом, обрезь стали и т.д. (углерода должно быть меньше 6%, доэвтектоид).

Можно вести процесс на получение порошка получением компактного осадка.

а) для плотных осадков. Аноды помещают в мешки мембраны. Fe²⁺ 40-52 г/л, при этом FeSO₄ 120-140 г/л, т.е. резкое увеличение концентраций

H₂SO₄ 0,2-0,28 г/л

NaCl 40-50 г/л (нужна электропроводность)

Т= 50-54 ºС

U на ванне=1,5-1,7 В

i_к=450 А/м²

Особенность: Эл. ток время от времени отключают, что приводит к окислению, когда ток включают новые слои ложаться на оксид, следовательно, легко отключить.

τ=48 ч, τ_включ=5-6 ч, τ_откл=10 мин.

Дробят, промывают, классифицируют.

Крупные – на аноды

Мелкие – на восстановление.

Восстановление: Т=680-720 ºС, τ~34 ч.

5-8% О₂→< 1% О₂

б) для получения рыхлых осадков. FeSO₄ 50-60 г/л, рН=3,5-4.

NH₄Cl – 100 г/л повышает электропроводность, устранение пассивации, гидролиза. i_к= 1,2-1,25 кА/м². Выход по току 60%. Время между съемами осадок 4 часа.

Промывка (возможно этиловым спиртом), сушка, можно дополнительно измельчить.

Ленинградский политех.: получение порошков с дополнительным анодом из Pb и вспомогательной сеткой.

Цель вспомогательной сетки: восстановление Fe³⁺→Fe²⁺, что исключает необходимость корректировки электролита.

«+» Благодоря двум цепям ( растворим./ нерастворим. аноды) можно регулировать выделение Fe, переход Fe³⁺→Fe²⁺.

В кач-ве сырья можно использовать FeCl₂ при его оптимальным содержанием 30 г/л. При больших концентрациях – плотные осадки; при меньших – ультрадисперстные. Добавляют NH₄Cl ~ 100 г/л

Т эл-та=80 ºС, i_к= 1 кА/м²

Выход по току: теор. 75%, реал. ~70%.

Растворимый анод: железо-рудные окатыши. Загружаются в анодные коробки с проницаемыми мембранами (окнами) Fe – 80%.

Получение металлических порошков электролизом расплавленных сред. Общие положения. Факторы, влияющие на результат электролиза.

Получают в основном те металлы, кот нельзя получить электролизом растворов: Ti, Ta, Nb, Zr.

Электролиты: расплавы солей, м.б. хлориды и фториды К и Na, более сложные соли, кот. содержат целевой металл.

! стараются не работать с кислородосодержащими соединениями.

«+» Можно получить более высокие i_к => больше производительность, но более высокие затраты электроэнергии ( => «-»).

«-» Высокая Т (700-900 ºС) и необходимость работать с расплавом.

Защита электролизера: инертный или нейтральный газ.

«-» Осадок, кот. вкраплен в затвердевший эл-т, либо эл-т будет в парах => отмывка.

Эл-т имеет высокую ценность => вода должна растворить соль, а не разлагать ее; при отмывке кислотой не должен растворяться Ме.

«-» на аноде Cl^- и F^- => экология, коррозия и пр.

У анода выделяется газ, кот. может приводить к анодному эффекту. Эл-т «отжат» от анода и контактирует в отдельных точках = большие токи и большие напряжения => искреннее и пр.

Факторы:

- состав эл-та,

- Т процесса,

- i,

- междуэлектродное расстояние.

«-» Практически не возможно обеспечить циркуляцию между электродами => накопление примесей => загрязнение.

Чем лучше смачиваемость эл-том анода, тем меньше вероятность анодного эффекта.

Выход по току: низкий

При низких Т эл-та – высокая вязкость, при высоких Т эл-та усиливается растворение Ме; сложно создать высокую Т.

В эл-зе могут принимать участие промежуточные соединения с низкой Т испарения => потери.

Перегрев ~ 150ºС

Чем больше i, тем больше производительность, но возрастает вероятность разряда посторонних ионов => загрязнение, увеличение вероятности анодного эффекта.

Вводятся дополнительно ионы, чтобы избежать вторичного растворения.