Przedmiotem wynalazku jest sposób oczyszczania kadmu do wysokiej czystosci o zawartosci kadmu do 99,9999% wagowych z kadmu o czystosci 99,91% wagowych.Znane sa sposoby otrzymywania kadmu wysokiej czystosci metoda strefowego czyszczenia, metoda desty¬ lacji prózniowej, rektyfikacji, czy tez metoda elektrorafinacji na stalych lub amalgamatowych elektrodach w roz¬ tworach wodnych.Wedlug opisu patentowego kanadyjskiego nr 798839 kadm oczyszcza sie przez elektrolize w roztworach wodnych. Kadm wysokiej czystosci osadzano na katodzie glinowej lub kadmowej. Anoda byl kadm surowy zawierajacy zanieczyszczenia, to jest: Tl - 0,06-0,14% wagowych Cu - 0,05-0,1 % wagowych Ni - 0,05-0,14% wagowych Pb - 0,06-0,14% wagowych Jako elektrolit stosowano wodny roztwór nadchloranów kadmu oraz pewne dodatki organiczne. Zanieczy¬ szczenia, tj. Pb, Cu, Ni i Tl minimalizowano poprzez cementacje proszkiem Zn lub siarczkami Pb lub Cu. Po procesie rafinacji elektrolitycznej katoda kadmowa zawierala: Tl - 0,02-0,024% wagowych Cu - 0,001 -0,007% wagowych Ni - 0,000-0,0025% wagowych Pb - 0,001-0,012% wagowych W sposobie znanym z opisu patentowego ZSRR nr 136 565 elektrorafinacje kadmu prowadzi sie w elektro- lizerze 4-sekcyjnym z amalgamatowymi elektrodami. W kolejnych sekcjach znajdowaly sie nastepujace elektro¬ lity: I — nadchloran kadmu II — siarczan kadmu 111 - chlorek kadmu IV — nadchloran kadmu2 113 050 W charakterze anody w I sekcji znajdowal sie 7,5% amalgamat kadmu, który przyrzadzono z rafinowanego kadmu, w którym suma zanieczyszczen wynosila 5,9 x 10"3% wagowych. Amalgamaty i elektrolity otrzymano elektrolitycznie. Pozostale amalgamaty posiadaly stezenie 5% wagowych kadmu w rteci. Elektrorafinacje prze¬ prowadzono w temperaturze 20 30°C. 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: Cuó,8xlCT6 Ag3,0xl(T6 Bi, Ga, Sn ix 10"6 In2xl0-5 Ti7,5xl0"6 Znane metody oczyszczania kadmu do wysokiej czystosci posiadaja szereg niedogodnosci. Czyszczenie strefowe i destylacja prózniowa wymagaja bardzo drogiej i rozbudowanej aparatury. Rafinacja elektrolityczna na stalych elektrodach w roztworach wodnych jest malo efektywna. Metoda amalgamatowej elektrorafinacji w wod¬ nych roztworach wymaga scislej kontroli przebiegu procesu. W metodzie tej wydzielaja sie substancje, powoduja¬ ce korozje metali. Ponadto otrzymany kadm ma postac gabczastego osadu, który jest bardzo trudny do przeto¬ pienia.Oczyszczanie kadmu do wysokiej czystosci metoda elektrorafinacji amalgamatowej na bazie rteci w elektro- lizerze teflonowym, sposobem wedlug wynalazku polega na tym, ze zanieczyszczony kadm dodaje sie do rteci w ilosci 18—20% wagowych i poddaje sie elektrorafinacji w stopionej mieszaninie chlorowodorku dwumetyloami- ny i chlorku kadmu, stosowanej korzystnie w stosunku wagowym 16:9, w temperaturze 100-105°C, po czym z koncowego produktu w znany sposób metoda topienia usuwa sie rtec. W procesie tym, jesli amalgamat jest anoda do roztworu przechodzi kadm i zanieczyszczenia bardziej elektroujemne od kadmu. Metale bardziej szla¬ chetne od kadmu zostaja w cieklej anodzie.Gdy amalgamat jest katoda, to do amalgamatu wchodzi kadm uwolniony od zanieczyszczen bardziej elektroujemnych od kadmu. Zanieczyszczenia te zostaja w roztworze. Ponowne wydzielenie sie kadmu z anody amalgamatowej i osadzenie na katodzie kadmowej daje bardzo czysty kadm, ale ze spora zawartoscia rteci, która usuwa sie przy topieniu kadmu w tyglach grafitowych. Amalgamat A2 oraz A3 sporzadza sie przed wlasciwym procesem metoda elektrolitycznego wydzielania kadmu z amalgamatu Ai do czystej rteci (A2, A3).Proces oczyszczania kadmu sposobem wedlug wynalazku jest bardzo prosty w uruchomieniu, eksploatacji i obsludze. Na katodzie kadmowej otrzymuje sie dendryty, które latwo oddzielaja sie od podloza katody.Dendryty te po przemyciu woda demineralizowana i wysuszeniu mozna przetopic. Proces ten jest bardzo efek¬ tywny. Elektrolizer teflonowy jest praktycznie niezniszczalny i moze byc wykorzystany do elektrorafinacji innych metsli ta metoda. Metal bazowy, czyli rtec, jest praktycznie niewyczerpalny. Po destylacji rtec ponow¬ nie mozna uzyc w tym procesie. Proces ten nie wymaga kontroli elektrolitów, które sa jednakowe we wszystkich sekcjach. Hermetycznosc elektrolizera nie pozwala na dostanie sie zanieczyszczen do elektrolitów z zewnatrz.Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykladzie wykonania oraz na rysunku, na którym pokazany jest schematyczny przekrój podluzny elektrolizera z zaznaczonymi roztworami i amalgamatami.Przyklad. Elektrorafinacje kadmu przeprowadza sie w elektrolizerze czterosekcyjnym zbudowanym z „teflonu". W sekcjach I, II, III i IV znajduja sie roztwory stopionego chlorowodorku dwumetyloaminy i CdCl2, o tym samym skladzie poczatkowym. W komorze 1 znajduje sie amalgamat wyjsciowy Ai, w komorze 2 amalga¬ mat A2, w komorze 3 amalgamat A3. Przegroda a! oddziela roztwór R0 od Ri, przegroda a2 oddziela roztwór Rt od roztworu R2, przegroda a3 oddziela roztwory R2 iR3. Przegroda b! oddziela amalgamaty Ar iA2, przegroda b2 oddziela amalgamaty A2 i A3. Kontakt amalgamatów A!, A2 oraz A3 ze zródlem pradu zapewniaja kolejne elektrody grafitowe et, e2 i e3. Elektrody te sa szczelnie wcisniete w przegrody a!, a2 oraz a3. Urucho¬ mienie procesu elektrorafinacji kadmu przedstawiono ponizej.Do komór 1, 2 i 3 wprowadzono bardzo czysta rtec do odpowiedniego poziomu. Nastepnie do powstalych sekcji I, II, III i IV wlewano stopiona mieszanine chlorowodorku dwumetyloaminy i chlorku kadmu w stosunku molowym 4:1. Nastepnie poprzez sekcje I wrzucono kadm, który rozpuszcza sie w rteci do stezenia 18-20% wagowych. Czesc zanieczyszczen bardziej elektroujemnych od kadmu przechodzi do roztworu Rq, Elektrode ex polaczono z biegunem dodatnim, natomiast elektrode e2 z biegunem ujemnym galwanostatu i wlaczono miesza¬ dlo ni!. Rozpoczyna sie proces otrzymywania amalgamatu A2. Juz w tym etapie nastepuje proces rafinacji kadmu.Po osiagnieciu stezenia 10-15% wagowych kadmu w amalgamacie A2 biegun ujemny polaczono z elektro¬ da grafitowa e3 i wlaczono mieszadlo m2.Gdy stezenie kadmu w amalgamacie A3 osiagnelo stezenie 10-15%113 050 3 .wagowych., biegun ujemny polaczono z katoda kadmowa K i wlaczono mieszadlo m3. Kadm wysokiej czystosci wydziela sie na katodzie w postaci dendrytów. Powierzchnia katody K powinna miec powierzchnie dwukrotnie wieksza od anody amalgamatowej A3. Powierzchnia amalgamatowa anodowa A3 w sekcji IV powinna byc nieco wieks/a od pozostalych powierzchni anod i katod amalgamatowych, które sa sobie równe. Proces prowadzono w temperaturze 100-105°C\ przy gestosci pradowej katodowej i anodowej równej 40mA/cm2. Wydzielanie kadmu z anody amalgamatowej A3 prowadzono przy gestosci 30mA/cm2. W przestrzeni miedzy roztworami a pokrywami wskazane jest utrzymywanie atmosfery gazu obojetnego (N2). Gdy stezenie kadmu w amalgamacie A! spadlo do 8-10% wagowych, otwarto przykrywe Pt i dodano kadm surowy do amalgamatu A! do stezenia 18--20% wagowych bez przerywania procesu. Rafinowany kadm w postaci dendrytów przemyto woda deminera- lizowana, suszono i topiono w tyglu grafitowym pod zmniejszonym cisnieniem, które eliminuje rtec. W procesie przetapiania kadmu pod próznia oddzielono rtec.Efekt drugiego i trzeciego stopnia rafinacji przedstawiono w tablicy.Tablica Zanieczyszczenia (pierwiastek) Si Hg Pb Mg Sn Bi Al Cu Ag Zn Kadm wyjsciowy 2xl0-3 5xl0"2 2xl0"2 J x 10"3 2x 10"3 2xl0"4 5x 10"4 1 x 10"3 2xl0"4 lxl0"2 Kadm wydzielony w sekcji II 2xl0"4 2x 10-2 lxl0-3 1 x 10-4 2x i0"4 — 1 x 10"4 lx 10"4 lx 10"4 - Kadm wydzielony w sekcji III na katodzie kadmowej | 3x 10-s [ 2xlO"2 — Ix.l0-5 — — Ixl0"5 2xl0"5 3xl0"5 - [ znak ( ) oznacza niewykrywalnosc metoda analizy spektralnej Zastrzezenie patentowe Sposób oczyszczania kadmu do wysokiej czystosci metoda elektrorafinacji na amalgamatowych elektrodach w elektrolizerze wielosekcyjnym, znamienny tym, ze zanieczyszczony kadm dodaje sie do rteci w ilosci 18-20% wagowych i poddaje sie elektrorafinacji w stopionej mieszaninie chlorowodorku dwumetyloaminy i chlorku kadmu, stosowanej korzystnie w stosunku wagowym 16:9, w temperaturze 100—105°C, po czym z kon¬ cowego produktu w znany sposób metoda topienia usuwa sie rtec. /113 050 Prac. Poligr. UP PRL. Naklad 120 + 18 egz.Cena 45 zl PL