Przedmiotem wynalazku jest sposób oczyszczania kadmu o czystosci 97—99,8% wagowych do kadmu wysokiej czystosci o zawartosci kadmu do 99,994—99.999% wagowych.Znany jest sposób oczyszczania kadmu wysokiej czystosci metoda strefowego czyszczenia, metoda desty¬ lacji prózniowej, czy tez metoda elektrorafinacji na stalych lub amalgamatowych elektrodach w roztworach wodnych.Wedlug opisu patentowego kanadyjskiego nr 798839 kadm oczyszcza sie poprzez elektrolize kadmu w roztworach wodnych. Kadm wysokiej czystosci osadzono na katodzie glinowej lub kadmowej. Anoda byl kadm surowy zawierajacy zanieczyszczenia tj.Tl-0,06-0,14 Pb-0,06-0,14 Cu-0,05-0,1 Ni-0,05-0,14 Elektrolit wodny zawieral: Cd(C10)2 ^50-600, HC104-100-200g/l oraz pewne dodatki organiczne przede wszystkim „aloes" 15—20g/l. Ilosc zanieczyszczen tj. Pb, Cu, Ni, Tl mozna zminimalizowac poprzez cementacje proszkiem Zn lub siarczkami Pb i Cu lub innymi tj. wodorotlenkami.Po procesie rafinacji elektrolitycznej katoda kadmowa zawierala: Tl - 0,02-0,024 Pb-0,001-0,012 Cu-0,001-0,007 Ni-0,0001-0,0025 W opisie patentowym ZSRR nr 136565 elektrorafinacje amalgamatowa kadmu na bazie rteci przeprowadzono w elektrolizerze 4-sekcyjnym. W charakterze anody w I sekcji znajdowal sie 7,5% amalgamat Cd, który przyrzadzono z rafinowanego metalicznego kadmu, w którym suma zanieczyszczen wynosila 5,9 x 10"3% wago¬ wych. Amalgamaty i elektrolity otrzymywano elektrolitycznie.Bipolarne elektrody amalgamatowe w II, III i IV sekcji posiadaly stezenie 5% wagowych Cd w rteci.2 109253 Eektrorafinacje kadmu przeprowadzono w laboratoryjnym elektrolizerze przy gestosci pradu 400-500 A(cm2) w temperaturze 2Q-30°C.Gdy stezenie kadmu w I sekcji spadlo, dodano nowa porcje kadmu. Kadm w IV sekcji wydzielil sie w postaci gabczastego osadu. Osad ten po wyciagnieciu z elektrolizera topiono w kwarcowych tyglach. Analiza spektralna wykazala ilosc nastepujacych metali: Cu-6,8x10"* Ag-3,0x10-* Bi, Ca, Sn- 1 x 10f In - 2 x 10* Tl - 7,5 x 10* Czystosc kadmu rafinowanego wynosila 99,99996%. Ilosc zanieczyszczen w kadmie oczyszczonym zmniej¬ szyla sie o 2 rzedy.Znane sposoby oczyszczania kadmu wysokiej czystosci posiadaja szereg wad i niedogodnosci. Czyszczenie strefowe i destylacja prózniowa wymagaja bardzo drogiej i rozbudowanej aparatury oraz duzego nakladu energii.Rafinacja na stalych elektrodach jest malo efektywna. Metoda amalgamatowej elektrorafinacji w roztworach wodnych wymaga scislej kontroli przebiegu procesu. W metodzie tej wydzielaja sie substancje powodujace ko¬ rozje metali. Ponadto w obu metodach, po procesie, metale nalezy trawic, plukac i topic.Sposób oczyszczania kadmu wedlug wynalazku polega na tym, ze przygotowany amalgamat zanieczyszczo¬ nego kadmu na bazie bizmutu o stezeniu poczatkowym 40% wagowych i koncowym 15% wagowych poddaje sie procesowi elektrorafinacji w stopionej soli zawierajacej halogenek kadmu. W procesie tym mozna równiez stoso¬ wac sole o ogólnym wzorze MeX - CdX, gdzie Me oznacza metal alkaliczny, najkorzystniej Na lub K, a X ozna¬ cza chlorowce (Cl, F, Br, J).Gdy amalgamat .jest anoda do roztworu przechodzi kadm i zanieczyszczenia bardziej elektroujemne od kadmu. Metale bardziej szlachetne miedzy innymi takie jak: Hg, Au, Cu, Bi, Fe, Ni, Sn, i Pb zostaja w cieklej anodzie. Gdy amalgamat jest katoda to do amalgamatu wchodzi kadm uwolniony od zanieczyszczen bardziej elektroujemnych od kadmu miedzy innymi takich jak: Ca, Mg, Ba i Tl. Zanieczyszczenia te zostaja w roztworze.Ponowne wydzielenie kadmu z anody amalgamatowej i osadzenie na katodzie kadmowej daje bardzo czysty produkt, ale ze spora zawartoscia Bi. Dalsze elektrolityczne wydzielenie kadmu z cieklej anody kadmowej i osa¬ dzenie na katodzie kadmowej daje kadm czystosci 99,994 - 5% wagowych — 99,999% wagowych.Amalgamat A2 wspólny dla obu sekcji I i II sporzadza sie przed wlasciwym procesem metoda elektroli¬ tycznego wydzielenia kadmu z amalgamatu Ai do czystego bizmutu (A2). Kadm Cd—1 wypelniajacy komore 3 otrzymany jest metoda elektrolitycznego wydzielenia z amalgamatu A2 na elektrodzie grafitowej, a po podwyz¬ szeniu sie poziomu kadmu w komorze 3 na elektrodzie kadmowej. Kadm Gd—1 po wypelnieniu komory 3 two¬ rzy katode w sekcji II i anode w sekcji III.Proces oczyszczania kadmu sposobem wedlug wynalazku jest bardzo prosty w uruchomieniu, eksploatacji i obsludze. Najwieksza zaleta jest uzyskanie kadmu wysokiej czystosci z kadmu dosc zanieczyszczonego oraz ciaglosc procesu. Uzycie kadmu cz.d.a. zwiekszy efektywnosc i,przedluzy ciaglosc procesu. Duza zaleta wyna¬ lazku jest hermetycznosc elektrolizera, która pozwala prowadzic proces w kazdym dostepnym pomieszczeniu.Ponadto kadm po opuszczeniu elektrolizera jest gotowym produktem i mozna go wprost zbierac do opakowan.Proces ten jest podobny do procesu rafinacji olowiu i mozna uzywac identyczne elektrolizery do rafinacji tych metali. W procesie tym zupelnie oddzielaja sie od kadmu metale: Tl, Sn, Ag, Fe, Ni, Mn. Efekt pierwszego i drugiego stopnia rafinacji przedstawiony jest w zalaczonej tabeli.Przedmiot wynalazku przedstawiony jest ponizej w przykladzie wykonania oraz na rysunku, na którym pokazany jest schematyczny przekrój podluzny elektrolizera z zaznaczonymi roztworami i amalgamatami.Rafinacje kadmu przeprowadza sie w elektrolizerze trójsekcyjnym (lub czterosekcyjnym) zbudowanym ze szkla „termisil".Przyklad. W sekcjach I, II i III znajduja sie roztwory stopionej soli RA, R2, R3 o tym samym skladzie poczatkowym. W komorze 1 znajduje sie amalgamat wyjsciowy A!, w komorze 2 znajduje sie amalgamat A2.Komora 3 wypelniona jest rafinowanym kadmem Cd—1, natomiast w komorze 4 znajduje sie rafinowany kadm Cd—2. Sekcje oddzielone sa od siebie przegrodami ai i a2. Przegroda ai oddziela roztwór Ri od R2, prze¬ groda a2 oddziela roztwór R2 od R3. Przegroda b i oddziela amalgamat Ai i A2, przegroda b2 oddziela amalga¬ mat A2 od cieklego kadmu Cd-1, przegroda b3 oddziela ciekly kadmCd-1 od rafinowanego kadmu Cd-2.Kontakt amalgamatów Ai i A2 oraz cieklego kadmu Cd-1 i Cd-2 zapewniaja kolejne elektrody grafitowe d, e2, e3 i e4. Elektrody te sa zatopione w rurkach szklanych ze szlifami dopasowanymi do otworów w pokrywach elektrolizera. Szklo izoluje grafit od roztworów. Uruchomienie procesu elektrorafinacji kadmu przedstawiono109253 3 ponizej.Do komory 4 elektrolizera wlewa sie bardzo czysty kadm, aby zakryc otwór syfonu S. Nastepnie do elektrolizera wlewa sie stopiony elektrolit lub topi suche nawazki o skladzie eutektycznym. (NaCl—43%, CdCl2 —57% mol). Po stopieniu sie soli wrzuca sie odwazony staly lub wlewa stopiony oczyszczony bizmut do komór 1 i 2. Do bizmutu znajdujacego sie w komorze 1 wrzuca sie surowy kadm wolny powierzchniowo od zanieczyszczen mechanicznych i tlenków do stezenia 30^0%. Powstaly amalgamat Ai laczymy z elektroda ei, natomiast ciekly bizmut w komorze 2 z elektroda e2. Elektrode ej laczymy z biegunem dodatnim galwanostatu, natomiast elektrode e2 z biegunem ujemnym.Rozpoczyna sie proces elektrolitycznego otrzymywania amalgamatu A2 przy czym juz w tym etapie zacho¬ dzi proces oddzielania zanieczyszczen od kadmu wydzielajacego sie do amalgamatu A2. Po osiagnieciu koncowe¬ go stezenia kadmu w bizmucie (20—30% wag.) biegun ujemny laczymy z elektroda e3 i rozpoczynamy wydziela¬ nie kadmu do komory 3. Gdy ilosc kadmu w komorze 3 wzrosnie do odpowiedniego poziomu — biegun ujemny laczymy z elektroda e4. Rozpoczyna sie wlasciwy proces elektrorafinacji. Kadm surowy rozpuszcza sie z anody amalgamatowej Ai i poprzez roztwór Rx wydziela sie na amalgamacie A2 w sekcji I. - W sekcji II kadm rozpuszcza sie z anody amalgamatowej A2 i poprzez roztwór R2 wydziela sie na katodzie z cieklego kadmu (Cd—2). W III sekcji kadm wydziela sie z katody kadmowej Cd—1 i poprzez roztwór R3 wy¬ dziela sie na katodzie z rafinowanego kadmu Cd—2. Gdy ilosc cieklego kadmu wzrosnie do odpowiedniego poziomu nastepuje samorzutny wyciek rafinowanego kadmu syfonem S na zewnatrz elektrolizera. Kadm ten jest gotowym produktem. Po dluzszej pracy elektrolizera stezenie kadmu w amalgamacie Ai maleje i gdy osiagnie stezenie okolo 15% wagowych, przerywamy doplyw pradu do elektrod. Nastepnie otwieramy przykrywe P i do komory 1 dodajemy do amalgamatu Ax odpowiednia porcje surowego kadmu do stezenia 30^40% wagowych.Po rozpuszczeniu sie kadmu w amalgamacie Ax wlaczamy przeplyw pradu i proces trwa nadal. W czasie trwania wlasciwego procesu mozna wyjac elektrody e2 i e3 z elektrolizera i otwory zamknac przykrywami (ze wzgledu na zwiekszenie powierzchni amalgamatów). Proces prowadzono przy gestosci pradu i a = i^ = 20 mi/cm2.Regeneracje przeprowadza sie gdy ilosc zanieczyszczen w rafinowanym kadmie zacznie wzrastac. Regene¬ ruje sie amalgamat A2 elektrolitycznie przy duzych gestosciach pradowych. W tym celu zmieniamy kierunek przeplywu pradu laczac elektrode ei z biegunem ujemnym zas elektrode e4 z biegunem dodatnim galwanostatu.Kadm wydziela sie z 4 komory i poprzez roztwory, ciekly kadm i amalgamat A2 do amalgamatu Ai. Proces ten mozna prowadzic do momentu, gdy ilosc kadmu w komorze 4 spadnie do odpowiedniego poziomu. Wówczas biegun dodatni laczymy z elektroda e3 i prowadzimy dalej proces regeneracji. Po tym zabiegu wymieniamy roztwór Rx, R2 i R3 oraz amalgamat A! na swiezy. Roztwór jt3 mozna wprowadzic do sekcji I w miejsce roz¬ tworu Ri. Po tym zabiegu prowadzimy nadal wlasciwy proces elektrorafinacji laczac odpowiednie bieguny galwanostatu z elektrodami: ej i e4.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób oczyszczania kadmu do wysokiej czystosci metoda elektrorafinacji amalgamatowej w elektroli- zerze wielosekcyjnym, znamienny tym, ze przygotowany amalgamat zanieczyszczonego kadmu na bazie bizmutu o stezeniu poczatkowym 40% wagowych i koncowym 15% wagowych poddaje sie procesowi elektrorafi¬ nacji w stopionej soli zawierajacej halogenek kadmu. 2. Sposób wedlug zastrz. l,znamienny tym, ze w procesie tym stosuje sie sole o ogólnym wzo¬ rze MeX- CdX, gdzie Me oznacza metal alkaliczny najkorzystniej Na lub K a X oznacza chlorowce (Cl, F, Br, J).109253 ¦ i 1 tf-^i"!'11 "ii.II • i,i,:T:i-,,i:i 111 ;r JL^L rre '¦&:¦ 111111111111111 .iiii!ji,i'|i|i I U H^ ; I' I Al 1 I! 11 i fiM |l ! I *+L i'l|"il 'i 'i1,' i 11 i ii ' 'm ' ' , I I I.' ,! i M l| ' £ -3- i!1!1!1,11 II ll'll N, li , . i I, I m ! I i ! ' i '.''l i-,al'^|»i1'1 ' IV I i -M1' ll."n |l| li i .11 IS D IX D ^ to ] CO Prac. Poligraf. UP PRL naklad 120+8 Cena 45 zl PL