RU1819297C

RU1819297C - Способ электрохимического разделени металлов

Info

Publication number: RU1819297C
Application number: SU884356501A
Authority: RU
Inventors: Ханулик Йозеф
Original assignee: Реситек С.А.
Priority date: 1987-09-28
Filing date: 1988-09-26
Publication date: 1993-05-30
Also published as: EP0310563A1; JPH0222488A; KR890005303A; CH671780A5; US5045160A; ZA887230B

Abstract

Использование: электрохимическое разделение смесей и сплавов металлов. Сущность: исходный материал раствор ют в электролите, в качестве которого используют борофтористоводородную кислоту или смесь борофтористоводородной кислоты и ее солей, после чего провод т цементацию ступенчатообразно последовательным контактированием полученного на предыдущей ступени раствора с металлами, имеющими уменьшающийс электрохимический потенциал . Растворенные металлы осаждают электролизом на катоде или восстанавливают химическим способом. Раствор может быть направлен последовательно в неско ь- кр соединенных между собой чеек с получением групп металлов. Совместно отделенные в группы металлы раздел ют электролизом с получением вновь растворенных металлов. Использованную борофтористоводородную кислоту регенерируют и используют в качестве растворител исходного сырь . 6 з.п. ф,-лы, 3 ил. 5 IS

Description

Изобретение касаетс способа электрохимического разделени смесей и сплавов металлов.

Задачей изобретени вл етс создание возможности .экономично, т.е. с минимальными затратами на технические вспомогательные средства и энергию, и наиболее полно отдел ть содержащиес в отходах т желые металлы и регенерировать их дл повторного использовани так, чтобы их не нужно было складировать в месте хранени и там подвергать опасности окружающую среду,

В каждом случае при практическом исполнении изобретени могут использоватьс электрохимические свойства рассматриваемых т желых металлов, в частности их электррхимическиё нормальные потенциалы по р ду напр жений. Это означает, что каждый металл в растворе своей соли металла замещаетс так называемым неблагородным металлом с меньшим электрохимическим потенциалом и выдел етс в виде металла с захватом электронов, причем неблагородный металл раствор етс как катион с отдачей электронов, - процесс , происход щий без подачи энергии извне.

На фиг.1 показана батаре последовательно соединенных отделительных чеек;

00

ю

Ч)

vl

ОС

на фиг.2 и 3 - отделительна чейка, варианты выполнени .

Устройство дл осуществлени способа состоит из батареи последовательно соединенных отделительных чеек 1-11 и установленного в конце электролизера 12. При этом кажда из чеек 1-12 имеет вход 20 и выход 21, а также разгрузочное устройство 22 дл отделенного металла.

Кажда чейка (фиг.2) посто нно содержит металл Me с определенным электрохимическим потенциалом, уменьшающимс от чейки к чейке 1-11, согласно так называемому р ду напр жений, как показано на фиг.1 соответствующими символами. Эти металлы, кроме ртути, могут быть выполнены , например, в виде шариков. Эти шарики с диаметром, например, 3-5 см расположены неплотно с зазором между ними сло ми друг возле друга и друг над другом и дают возможность протеканию электролита, который при этом омывает эти шарики,

Материал дл изготовлени чеек и соединительных линий должен быть прочным и нечувствительным к электролитному растворителю . Дл этого особенно предпочти- тельными оказались, некоторые синтетические материалы - полиэтилен и полипропилен. Однако могут использоватьс и природные материалы с плотным резиновым покрытием.

Электролит получают анодным растворением раздел емых исходных смесей или сплавов, например металлов из использованных электрических батарей, электронных печатных плат и другого электронного скрапа, а также из изношенных холодильников и автомобилей в борофтористоводород- ной кислоте (HBF4), в которой раствор ютс почти все металлы.Этот электролитный раствор через вход 20 чейки подаетс в первую чейку 1 и затем последовательно проходит через чейки 1-11, где он вступает в химически активное соприкосновение с содержащимс там металлом. При этом, например, в чейке 1, содержащей ртуть/отдел етс в виде металла растворенное в электролите золото, а эквивалентное количество ртути раствор етс как катион. В чейке 2, содержащей серебро, из электролитного раствора выдел етс более благородна по сравнению с ним ртуть, а эквивалентное количество неблагородного серебра раствор етс как катион. Затем оно выдел етс в чейке 3 с помощью меди, котора , в свою очередь, отдел етс в чейке 4 посредством свинца, и т.д.,пока выход щий из последней чейки 11 электролитный раствор не будет содержать из т желых металлов только эквивалентное количество катионов цинка, ко торые затем в электролизере 12 электроли тически могут быть выделены в виде металлического цинка. Однако, также воз- можно химически регенерировать растворенный цинк, например, посредством осаждени в виде гидроокиси и восстановлени в металлический цинк. В этом случае дл разделени исходных смесей даже не

нужны затраты электроэнергии.

Еще менее благородные металлы с еще Меньшим электрохимическим потенциалом не могут непосредственно выдел тьс из

электролитного раствора и остаютс в растворе в виде боратов фтора. Этот раствор выходит затем из устройства через последнюю чейку. Он представл ет собой в основном смесь щелочно-земельных и щелочных

металлов, как алюминий, магний, натрий, литий, которые в большинстве случаев присутствуют в исходных материалах в очень незначительных количествах и могут регенерироватьс известными технологическими способами.

Если отделительный металл используетс в виде шариков, расположенных неплотными сло ми друг над другом, как в чейках на фиг.2, то целесообразно предусмотреть

вибрационное устройство или. подобное, приводимое в действие врем от времени, чтобы освобождать шарики от осаждаемого на их внешней поверхности металла и создавать свободные поверхности. Сами шарикн постепенно по мере растворени их металла уменьшаютс в обьеме, что может привести к полному растворению. Выделенный и опускающийс вниз в чейке металл затем отгон етс чаще всего в виде кристаллического осадка в разгрузочном устройстве 22..

Скорость реакции зависит от ионообменной поверхности дл реакции и времени реакции и может быть ускорена посредством подогревани .

Вариант выполнени отделительной чейки согласно фиг.З предназначен дл использовани у бинарных систем, однако также может примен тьс дл непрерывного процесса. Ячейка состоит из трубчатого корпуса со входом 20 и выходом 21 дл электролитного раствора и оборудована установленным по направлению потока за входом чейки устройством 23 дл дозиро .ванной подачи отделительного металла. Кроме того, она также имеет разгрузочное устройством 22 дл отделенного металла и может быть снабжена, кроме того, фильтром 24 перед выходом 21 и мешалкой 25 на загрузочном устройстве 23.

Если в этой чейке осаждаетс , например , свинец с помощью цинка, то посредством загрузочного устройства 23 в электролит, содержащий растворенный свинец и проход щий через чейку, вноситс мелкий порошок цинка, предпрчтитель- но, при помешивании с помощью мешалки 25 и в избытке таким образом, что достигаетс и поддерживаетс нужна температура реакции, однако предотвращаетс спонтанна реакци и перегревание. Путем соответствующего дозировани подачи порошка цинка можно определенным образом регулировать скорость хода реакции. Отгон емый в разгрузочном устройстве 22 в виде кристаллического осадка свинец вл етс почти-чистым и содержит менее 1% цинка, состо щего из невступившего, в реакцию порошка-цинка и вымываемого с помощью борофтористоводородной кислоты, в случае необходимости, с подогревом. На выходе 21 чейки электролит более не содержит свинца , а эквивалентное выделенному свинцу; количество ионов цинка, затем или электролитически выдел етс в виде металлического цинка, или химически выводитс в осадок и подвергаетс дальнейшей переработке.

Фильтр 24 должен предотвращать за-, хват вивоенного в избытке порошка цинк а и осажденного свинца электролитом.;

Кроме того, по направлению потока за фильтром 24 и перед выходом 21 из чейки j может быть предусмотрено аналитическое устройство 26, которое может работать не-j прерывно и посто нно контролировать npo-j ход щий поток электролита в отношении содержащихс ионов металла, в описывав- мом примере ионов свинца и цинка, поэто- му подача цинка может дозироватьс в соответствии с этим, например, при по влении ионов свинца - повышатьс .j

При определенных услови х в зависимости от природы перерабатываемого исходного материала может оказатьс целесообразным выдел ть металлы н.е отдельно один за другим, как это иллюстриру-j етс на фиг.1, а группами металлов, причем j несколько металлов с одинаковым электро-) химическим потенциалом одновременно, замещаютс одним или несколькими менее j благородными по своим электрохимическим свойствам металлами и выдел ютс , и j эта группа выделенных совместно металлов; затем раздел етс электролитически или; другим известным металлургическим спо-; собом. Металлы, которые при этом аследст- , вне своего меньшего электрохимического потенциала снова переход т в раствор, могут затем повторно осаждатьс на каком-либо соответственно менее благородном по

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

электрохимическим свойствам металле, Например , можно выдел ть одновременно из электролитного раствора первую группу благородных по электрохимическим свойствам металлов, как золото, ртуть, серебро и медь, с помощью свинца, а вторую группу менее благородных металлов, как свинец, никель, кобальт, кадмий, железо, хром, - с помощью цинка, который затем может выдел тьс непосредственно на катоде с помощью других, еще имеющихс металлов, как треть группа, или осаждатьс химиче- . ски. Четверта группа содержит только неблагородные металлы, которые не могут непосредственно выдел тьс из раствора, как алюминий, магний, натрий, калий, литий .

В зависимости от потребностей и цели эту разбивку раздел емых металлов можно делать более широкой или узкой на группы максимум с трем катионами.

В каждой форме выполнени с помощью предложенных способа и устройства в любом случае возможно разделение смесей и сплавов металлов на основании разных электрохимических потенциалов их металлических компонентов без затрат энергии таким образом, что отдельные металлы могут направл тьс дл утилизации, вследствие чего не только решаетс важна проблема защиты окружающей среды, но и достигаетс материальна польза.

Вследствие того что при применении предложенного в изобретении способа делаетс возможным полное разделение смесей и сплавов металлов и регенераци всех их компонентов, отходы, которые ранее были более или менее бесполезными, станов тс ценным источником металлического сырь . С помощью изобретени может создаватьс и поддерживатьс замкнутый цикл имеющихс металлов, в котором только небольшие, неизбежные по технологическим причинам потери должны замещатьс или пополн тьс ..

Это рециклирование используемых материалов может предпочтительным способом происходить также у электролитного растворител посредством того, например, что при использовании борофтористоводородной кислоты образующа с снова во врем электролиза цинка в электролизере в эквивалентном количестве кислота при необходимости после соответствующей очистки вновь направл етс дл получени электролита..

Claims

1. Способ электрохимического разделени металлов, преимущественно из отходов , включающий их растворение в

растворителе и цементацию, отличающийс тем, что, с целью обеспечени селективного выделени металлов, в качестве растворител используют борофтористо- водородную кислоту, а цементацию провод т последовательным контактированием полученного на предыдущей ступени раствора с металлами, имеющими уменьшающийс электрохимический потенциал.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с тем, что в качестве растворител используют борофтористоводородную кислоту в си с ее сол ми.

3. Способ по п. 1, отличающийс тем, что раствор направл ют последовательно в несколько соединенных между собой чеек с получением групп металлов.

4. Способ по пп.1 и 3, о т л и ч а ю щ и й- с тем. что совместно отделенные в группы металлы раздел ют электролизом с получением вновь растворенных металлов. .

5. Способ по пп.1 и 4, отличающий- с тем, что растворенные металлы осаждают электролизом на катоде.

6. Способ по пп.1 и 4, отличающий- с тем, что растворенные металлы осаждают химическим способом.

7. Способ по п.1,отличающийс тем, что использованную борофтористоводородную кислоту регенерируют и используют в качестве растворител исходного сырь ..

i- Hg Ag Cu Pb 5n Ni Co CcT Fe Cr Zn

Au Hg Ag Си Pb Sn Ni . Co Cd ..Fe Cr 12 . /

ooo ooo

№.

Cr Q

21

-Me

22 Фи.

-Ь-HBI-Reoe/.

20-21

Т

22 . Фиг.Ъ