RU2123544C1 - Method of cadmium production - Google Patents

Method of cadmium production Download PDF

Info

Publication number
RU2123544C1
RU2123544C1 RU94024288A RU94024288A RU2123544C1 RU 2123544 C1 RU2123544 C1 RU 2123544C1 RU 94024288 A RU94024288 A RU 94024288A RU 94024288 A RU94024288 A RU 94024288A RU 2123544 C1 RU2123544 C1 RU 2123544C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cadmium
anode
electrolysis
current density
indifferent
Prior art date
Application number
RU94024288A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU94024288A (en
Inventor
Г.Ф. Казанцев
Н.М. Барбин
А.В. Софинский
Л.Е. Ивановский
Н.Г. Молчанова
Н.И. Москаленко
Original Assignee
Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения РАН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения РАН filed Critical Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения РАН
Priority to RU94024288A priority Critical patent/RU2123544C1/en
Publication of RU94024288A publication Critical patent/RU94024288A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2123544C1 publication Critical patent/RU2123544C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgical industry. SUBSTANCE: method of cadmium production by electrolysis includes use of alkali-carbonate melt in which cadmium oxide in the amount of 2-6 wt.% is dissolved. The process is carried out at cathode current density of 0.3-0.9 A/sq.cm, anode current density of 0.25-1.0 A/sq.cm, interpolar distance of 0.3-4.5 cm with use of liquid or indifferent solid cathode and indifferent anode which is used in the form of nickel. EFFECT: reduced capital outlays and power consumption, higher output, improved ecological conditions in electrolysis. 3 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к способам получения кадмия. The invention relates to the field of non-ferrous metallurgy, in particular to methods for producing cadmium.

Известны способы получения кадмия из кеков, пылей, возгонов растворением их кислотами, в частности серной; осаждением из раствора губчатого кадмия, растворения кадмиевой губки, очистки раствора от меди, таллия и железа. Электролиз очищенного раствора сульфата кадмия, переплавка катодного кадмия и его разливка [1, 2]. Known methods for producing cadmium from cake, dust, sublimates by dissolving them with acids, in particular sulfuric; precipitation from a solution of spongy cadmium, dissolution of a cadmium sponge, purification of the solution from copper, thallium and iron. Electrolysis of a purified solution of cadmium sulfate, remelting of cathode cadmium and its casting [1, 2].

Указанные способы многостадийны, извлечение кадмия невысокое, затрачивается много энергии и воды на извлечение металла, кроме того, необходимо использовать более активный металл для осаждения кадмия, на получение которого тоже затрачивается значительное количество энергии. These methods are multistage, cadmium recovery is low, a lot of energy and water are spent on metal extraction, in addition, it is necessary to use a more active metal to precipitate cadmium, which also requires a significant amount of energy.

Так на 1 кг кадмия надо затратить около 0,5 кг цинка или 0,2 кг алюминия. So for 1 kg of cadmium, you need to spend about 0.5 kg of zinc or 0.2 kg of aluminum.

В большинстве случаев основной стадии процесса является электролитическое извлечение кадмия из растворов с низкой плотностью тока (100 - 1000 А/м2), и плавкой полученного кадмия с дополнительным рафинированием под слоем флюса.In most cases, the main stage of the process is the electrolytic extraction of cadmium from solutions with a low current density (100 - 1000 A / m 2 ), and the melting of the obtained cadmium with additional refining under a flux layer.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения губчатого кадмия электролизом [3] хлоридного раствора, прошедшего очистные и ионообменные колонки и содержащего 15 - 30 г/л кадмия, в электролизере с графитовым анодом и алюминиевым катодом при плотности тока 100 - 1000 л/м2 и разности потенциалов 3 - 7 В. Выход кадмия составляет ≈ 90% при чистоте 98 - 98,5%, отработанный электролит направляется повторно в ионообменные колонки. Удельный расход электроэнергии составляет 2 - 4 кВт•ч/кг кадмия.The closest in technical essence is a method for producing spongy cadmium by electrolysis [3] of a chloride solution that has passed through purification and ion-exchange columns and contains 15-30 g / l of cadmium in a cell with a graphite anode and aluminum cathode at a current density of 100 - 1000 l / m 2 and a potential difference of 3 - 7 V. The cadmium yield is ≈ 90% with a purity of 98 - 98.5%, the spent electrolyte is sent again to the ion-exchange columns. The specific energy consumption is 2 - 4 kW • h / kg cadmium.

Указанный процесс имеет следующие недостатки: применение водных электролитов отрицательно влияет на окружающую среду при попадании использованного электролита в почву и воду рек и озер, низкая плотность тока требует большого количества электролизеров, т. е. больших капитальных вложений в оборудование и площадь цеха, большое количество ручного труда на сдирку катодов. This process has the following disadvantages: the use of aqueous electrolytes negatively affects the environment when the used electrolyte enters the soil and water of rivers and lakes, low current density requires a large number of electrolyzers, i.e., large capital investments in equipment and workshop area, a large number of manual labor for cathode stripping.

Требуется дополнительная энергия на плавку твердых катодных осадков, частично при этом окисляющихся. Additional energy is required for the melting of solid cathode deposits, which are partially oxidized.

Целью настоящего изобретения является увеличение производительности, снижение капитальных вложений, улучшение экологической обстановки при электролизе, снижение расхода электроэнергии. Поставленная цель достигается тем, что окись кадмия растворяют в щелочно-карбонатном расплаве, содержащем 80 - 90% щелочи натрия или калия и 10 - 20% карбоната (натрия, калия или кальция), при температуре 450 - 550oC и восстанавливают электролизом при катодной плотности тока 0,2 - 1,5 А/см2, предпочтительно 0,3 - 0,9 А/см2. В процессе электролиза жидкий кадмий осаждается на катоде, а кислород выделяется на индифферентном аноде. Межполюсное расстояние поддерживают в пределах 2 - 5 см, предпочтительно 3,5 - 4,5 см. Концентрацию оксида кадмия поддерживают в пределах 3 - 6% (вес.).The aim of the present invention is to increase productivity, reduce capital investment, improve the environmental situation during electrolysis, reduce energy consumption. This goal is achieved by the fact that cadmium oxide is dissolved in an alkaline-carbonate melt containing 80 - 90% alkali of sodium or potassium and 10 - 20% carbonate (sodium, potassium or calcium) at a temperature of 450 - 550 o C and restored by electrolysis at the cathode current density 0.2 - 1.5 A / cm 2, preferably 0.3 - 0.9 A / cm 2. During electrolysis, liquid cadmium is deposited at the cathode, and oxygen is released at the indifferent anode. The interpolar distance is maintained within 2-5 cm, preferably 3.5-4.5 cm. The concentration of cadmium oxide is maintained within 3-6% (wt.).

В качестве материала индифферентного анода используют никель. Nickel is used as the material of the indifferent anode.

Снижение катодной плотности тока ниже 0,3 А/см2 приводит к снижению производительности, тогда процесс становится невыгодным, а повышение плотности тока выше 0,9 А/см2, приводит к некоторому снижению выхода по току (42 - 55%) и большому перерасходу электроэнергии за счет увеличения омического напряжения в электролите.A decrease in the cathodic current density below 0.3 A / cm 2 leads to a decrease in productivity, then the process becomes unprofitable, and an increase in the current density above 0.9 A / cm 2 leads to a certain decrease in current efficiency (42 - 55%) and a large overexpenditure of electricity by increasing the ohmic voltage in the electrolyte.

Межполюсное расстояние в пределах 3,5 - 4,5 см наиболее выгодно, так как в этих пределах достигаются максимальный выход по току и наибольшее омическое сопротивление в межполюсном зазоре. При концентрации CdO ниже 3% резко снижается выход по току вследствие недостатка ионов кадмия в электролите при высоких плотностях тока, а при концентрации более 6% (вес.) в электролите создаются густые вязкие осадки нерастворенного оксида кадмия. The interpolar distance in the range of 3.5 - 4.5 cm is most advantageous, since within these limits the maximum current efficiency and the greatest ohmic resistance in the interpolar gap are achieved. At a CdO concentration below 3%, the current efficiency sharply decreases due to the lack of cadmium ions in the electrolyte at high current densities, and at a concentration of more than 6% (weight), thick viscous precipitates of undissolved cadmium oxide are created in the electrolyte.

При снижении температуры ниже 450oC резко падает выход по току (до 20% и ниже), электролит загустевает, а при температурах 550 - 600oC хотя и достаточно высокий выход по току (60 - 70%), электролит интенсивно испаряется, корродирует корпус и конструкция электролизера.When the temperature drops below 450 o C, the current efficiency drops sharply (up to 20% and lower), the electrolyte thickens, and at temperatures of 550 - 600 o C, although a fairly high current output (60 - 70%), the electrolyte intensively evaporates, corrodes body and design of the electrolyzer.

Применение оксида кадмия удешевляет процесс, позволяет осуществить более экологически чистый процесс, так как на катоде выделяется жидкий металл, а на аноде - чистый кислород. The use of cadmium oxide reduces the cost of the process, allows for a more environmentally friendly process, since liquid metal is released at the cathode, and pure oxygen is released at the anode.

Низкая температура процесса 470 - 550oC позволяет применять Ст.3 в конструкции электролизера, при электролизе используются сравнительно дешевые химические соединения, а при указанных температурах процесса испарение расплава незначительно, в то же время электропроводность электролита высокая и при плотностях тока 0,5 - 0,6 А/см2, или 5000 - 6000 А/м2, напряжение на электролизере не более 3 - 3,5 В. Этим достигается экономия электроэнергии, так как удельный расход составляет 1,3 - 1,5 кВт•ч/кг кадмия, что намного ниже, чем у прототипа. Производительность на 1 м2 площади электролизера в 5 - 50 раз выше, чем электролизера, в котором применяются водные электролиты.The low temperature of the process 470 - 550 o C allows the use of Article 3 in the design of the electrolysis cell, relatively cheap chemical compounds are used in the electrolysis, and at the indicated process temperatures the evaporation of the melt is negligible, at the same time, the electrolyte conductivity is high at current densities of 0.5 - 0 , 6 A / cm 2 , or 5000 - 6000 A / m 2 , the voltage on the electrolyzer is not more than 3 - 3.5 V. This ensures energy savings, since the specific consumption is 1.3 - 1.5 kW • h / kg cadmium, which is much lower than that of the prototype. Productivity per 1 m 2 of electrolytic cell area is 5 to 50 times higher than that of an electrolytic cell in which aqueous electrolytes are used.

Поэтому будет экономия как на капитальных вложениях за счет оборудования и здания цеха, так и за счет производительности труда. Therefore, there will be savings both in capital investments due to equipment and the building of the workshop, and due to labor productivity.

Фактически 8 - 10 электролизеров на силу тока 50 кА переработают весь кадмий, добываемый в России. In fact, 8 to 10 electrolyzers with a current strength of 50 kA recycle all the cadmium mined in Russia.

Кадмий получается в жидком виде, его не нужно переплавлять, т.е. тратить дополнительную энергию, в то же время можно отливать в слитки и полуфабрикаты. Cadmium is obtained in liquid form, it does not need to be melted, i.e. spend additional energy, at the same time it can be cast into ingots and semi-finished products.

Пример 1. В тигле из окиси бериллия диаметром 43 мм и высотой 95 мм наплавили 100 г NaOH и 25 г Na2CO3; прогрели при 500 - 550" в течение 2 ч для удаления влаги, затем опустили 2 плоских никелевых электрода равных диаметру тигля, расположенных горизонтально, на расстоянии 40 мм друг от друга. Токоподводы к ним из никелевой проволоки были защищены трубками из окиси бериллия для предотвращения замыкания. Нижний токоподвод служил катодом, верхний - анодом. В течение 1,5 ч пропускали постоянный ток для разложения воды силой тока 1,2 А и напряжением 1,17 В.Example 1. In a crucible of beryllium oxide with a diameter of 43 mm and a height of 95 mm, 100 g of NaOH and 25 g of Na 2 CO 3 were melted; heated at 500 - 550 "for 2 hours to remove moisture, then lowered 2 flat nickel electrodes equal to the diameter of the crucible, located horizontally, at a distance of 40 mm from each other. The current leads to them from nickel wire were protected by beryllium oxide tubes to prevent shorting The lower current supply served as the cathode, and the upper one served as the anode. A direct current was passed for 1.5 hours to decompose water with a current strength of 1.2 A and a voltage of 1.17 V.

Затем периодически загружали в расплав окись кадмия и увеличили ток до 10 А, поддерживая концентрацию кадмия ≈ 5%. На аноде стал выделяться кислород, на катоде жидкий кадмий. После пропускания 54,2 А/ч ток отключили, извлекли электроды и содержимое тигля вылили в графитовую изложницу. Then, cadmium oxide was periodically loaded into the melt and the current was increased to 10 A, maintaining a cadmium concentration of ≈ 5%. At the anode, oxygen began to be released, at the cathode, liquid cadmium. After passing 54.2 A / h, the current was turned off, the electrodes were removed and the contents of the crucible were poured into a graphite mold.

Получили 41 г металлического кадмия в виде слитка, выход по току составил 97,85%. Received 41 g of metallic cadmium in the form of an ingot, the current efficiency was 97.85%.

Пример 2. В том же тигле наплавили 100 г КОН и 25 г Na2CO3, прогрели при 500 - 550oC в течение 2 ч, провели электролиз воды в течение 1,5 ч, загрузили оксид кадмия порциями по 5 г через равные промежутки времени при плотности тока 0,5 А/см2.Example 2. In the same crucible, 100 g of KOH and 25 g of Na 2 CO 3 were melted, heated at 500 - 550 o C for 2 hours, water was electrolyzed for 1.5 hours, cadmium oxide was charged in portions of 5 g in equal time intervals at a current density of 0.5 A / cm 2 .

После пропускания 42,949 А/ч ток отключили, извлекли металлические электроды и содержимое тигля вылили в изложницу, отделили корольки кадмия и взвесили, выход по току составил 20%. After passing 42.949 A / h, the current was turned off, the metal electrodes were removed and the contents of the crucible were poured into the mold, cadmium kings were separated and weighed, the current efficiency was 20%.

Меняя плотность тока, межполюсное расстояние, температуру и содержание кадмия в электролите, а также состав электролита, получили следующие результаты, показанные в табл. 1. By varying the current density, interpolar distance, temperature and cadmium content in the electrolyte, as well as the composition of the electrolyte, the following results were obtained, shown in table. one.

Химический состав металла из некоторых опытов показан в табл. 2, где N пробы соответствует N опыта по табл. 1. The chemical composition of the metal from some experiments is shown in table. 2, where N samples correspond to N experience in table. one.

Источники информации. Sources of information.

1. Диев Н. П. , Гофман И.П. Металлургия свинца и цинка. -М.: Металлургиздат, 1961, с. 388 - 401. 1. Diev N.P., Hoffman I.P. Metallurgy of lead and zinc. -M .: Metallurgizdat, 1961, p. 388-401.

2. Получение кадмия на заводе Puhe-Zink в Dattelu /ФРГ/ Dic Kadmiumgewiannung bci der Puhr-Zink CmbH in Datteu. Sch Schmidt Wilhelm "Erzmetall", 1979, 32, N 12, 522 - 524 (нем. ред. анг., франц., исп.). 2. Cadmium production at the Puhe-Zink plant in Dattelu / Germany / Dic Kadmiumgewiannung bci der Puhr-Zink CmbH in Datteu. Sch Schmidt Wilhelm "Erzmetall", 1979, 32, N 12, 522-524 (German, English, French, Spanish).

3. Способ получения губчатого кадмия электролизом Vladuleseu Constantin Marius, Velea Teodor, Cornea Andrei, Obadan Merun. Procedeu de obtinere a buretelui de cadmiu pe cale electrochimica /Interpriderea metalurgica de metale neferoase/ пат. СРР, кл. 22 B 17/04, N 66983, заявл. 15.12.75, N 81200, опубл. 30.09.78. 3. A method for producing spongy cadmium by electrolysis of Vladuleseu Constantin Marius, Velea Teodor, Cornea Andrei, Obadan Merun. Procedeu de obtinere a buretelui de cadmiu pe cale electrochimica / Interpriderea metalurgica de metale neferoase / US Pat. CPP, cl. 22 B 17/04, N 66983, claimed. 12/15/75, N 81200, publ. 09/30/78.

Claims (2)

1. Способ получения кадмия путем электролиза, отличающийся тем, что при электролизе используют щелочно-карбонатный расплав, в котором растворяют оксид кадмия в количестве 2 - 6 вес.% при 450-550oC, и процесс проводят при катодной плотности тока 0,3 - 0,9 А/см2, анодной плотности 0,25 - 1,0 А/см2, межполюсном расстоянии 3,0 - 4,5 см с применением жидкого или индифферентного твердого катода и индифферентного анода.1. The method of producing cadmium by electrolysis, characterized in that the electrolysis uses an alkaline carbonate melt in which cadmium oxide is dissolved in an amount of 2-6 wt.% At 450-550 o C, and the process is carried out at a cathodic current density of 0.3 - 0.9 A / cm 2 , anode density 0.25 - 1.0 A / cm 2 , interpolar distance 3.0 - 4.5 cm using a liquid or indifferent solid cathode and an indifferent anode. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве щелочно-карбонатного расплава используют следующие составы, вес.%:
NaOH - 80 - Na2CO3 - 20
KOH - 80 - Na2CO3 - 20
NaOH - 80 - CACO3 - 20
NaOH - 80 - Mg CO3 - 20
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве анода используют никель.
2. The method according to claim 1, characterized in that as the alkaline carbonate melt, the following compositions are used, wt.%:
NaOH - 80 - Na 2 CO 3 - 20
KOH - 80 - Na 2 CO 3 - 20
NaOH - 80 - CACO 3 - 20
NaOH - 80 - Mg CO 3 - 20
3. The method according to claim 1, characterized in that nickel is used as the anode.
RU94024288A 1994-06-29 1994-06-29 Method of cadmium production RU2123544C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94024288A RU2123544C1 (en) 1994-06-29 1994-06-29 Method of cadmium production

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94024288A RU2123544C1 (en) 1994-06-29 1994-06-29 Method of cadmium production

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU94024288A RU94024288A (en) 1996-04-20
RU2123544C1 true RU2123544C1 (en) 1998-12-20

Family

ID=20157810

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU94024288A RU2123544C1 (en) 1994-06-29 1994-06-29 Method of cadmium production

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2123544C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Н.П.Диев, И.П.Герман. Металлургия свинца и цинка. - М.: Металлургиздат, 1961, с. 388 - 401. "Erzmetall", 1979, 32, N 12522-524. Патент СРР N 66983, Кл. C 22 B 17/04, заявл. 15.12.75, N 81200, опубл.30.09.78. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU94024288A (en) 1996-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5024737A (en) Process for producing a reactive metal-magnesium alloy
KR101684813B1 (en) Electrolysis tank used for aluminum electrolysis and electrolysis process using the electrolyzer
CN1186478C (en) Waste lead battery lead recovery process
CN110468279B (en) Method for recovering lead from lead plaster material of waste lead storage battery
WO2016130675A1 (en) Electrowinning process to recover high purity lead
CN103898553A (en) Method for producing calcium metal by performing electrodeposition and refining synchronously
US4882017A (en) Method and apparatus for making light metal-alkali metal master alloy using alkali metal-containing scrap
CN101054686A (en) Process for purifying zinc from casting zinc residue
RU2123544C1 (en) Method of cadmium production
KR100614890B1 (en) Method for manufacturing the high purity Indium and the apparatus therefor
US20230392273A1 (en) Method for manufacturing recycled aluminum, manufacturing equipment, manufacturing system, recycled aluminum, and processed aluminum product
US2742415A (en) Electrodeposition of arsenic from acid electrolytes
CN102108519A (en) Method for recovering zinc and aluminum by simultaneously electrolyzing hot-dipped zinc and aluminum slag through ionic membrane
CN115305507A (en) Method for producing metal aluminum by electrolyzing aluminum oxide through molten salt
US3755112A (en) Electrowinning of copper
US4108741A (en) Process for production of aluminum
Rao Electrolytic production of magnesium: effect of current density
JPS5993894A (en) Electrolytic winning of metallic mg using low density bath
CN1332069C (en) Method for producing refined aluminum by cryolite-alumina fused salt electrolysis process
JPS6015714B2 (en) Method of electrolytically extracting bulk zinc using a hydrogen anode
US2521217A (en) Electrolyzing indium oxide in fused caustic electrolyte
US3020221A (en) Process for producing sodium
JPS55145175A (en) Recovering method of copper by electrolysis of copper chloride etching solution and its apparatus
US2850443A (en) Method of treating alloys
JPH0213031B2 (en)