RU2301287C2 - Method of the electrochemical purification of the zinc water solution from manganese - Google Patents
Method of the electrochemical purification of the zinc water solution from manganese Download PDFInfo
- Publication number
- RU2301287C2 RU2301287C2 RU2005123713A RU2005123713A RU2301287C2 RU 2301287 C2 RU2301287 C2 RU 2301287C2 RU 2005123713 A RU2005123713 A RU 2005123713A RU 2005123713 A RU2005123713 A RU 2005123713A RU 2301287 C2 RU2301287 C2 RU 2301287C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- zinc
- manganese
- anode
- cathode
- solution
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y02W30/54—
Landscapes
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Электрохимический способ очистки растворов цинка от марганца относится к области извлечения веществ электроэкстракцией и может быть использован в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков.The electrochemical method of purification of zinc solutions from manganese relates to the field of extraction of substances by electroextraction and can be used in non-ferrous and ferrous metallurgy, as well as for the treatment of industrial and domestic wastes.
Известны способы очистки растворов цветных металлов от марганца [Худяков И.О., Кляйн С.Э., Агеев Н.Г. Металлургия меди, никеля, сопутствующих элементов и проектирование цехов. М.: Металлургия, 1993, с.166-167] осаждением последнего из нагретых кислых растворов в присутствии окислителей.Known methods for cleaning solutions of non-ferrous metals from manganese [Khudyakov I.O., Klein S.E., Ageev N.G. Metallurgy of copper, nickel, related elements and design of workshops. M .: Metallurgy, 1993, p.166-167] by precipitation of the last of the heated acidic solutions in the presence of oxidizing agents.
Недостатком способов является то, что наряду с марганцем соосаждается значительное количество цветного металла, к тому же необходимо большое число стадий переработки для получения металла, не содержащего примеси марганца.The disadvantage of the methods is that along with manganese a significant amount of non-ferrous metal is precipitated, in addition, a large number of processing steps are necessary to obtain a metal that does not contain manganese impurities.
Наиболее близким техническим решением является способ электрохимического получения цинка из растворов, включающий выделение металлического цинка на титановом катоде и осаждение марганца в составе анодного шлама, образующегося на свинцово-серебряном аноде [А.П.Снурников. Гидрометаллургия цинка. Москва, металлургия, 1981, с.237-266].The closest technical solution is a method for the electrochemical production of zinc from solutions, including the separation of metallic zinc on a titanium cathode and the deposition of manganese in the composition of the anode sludge formed on a lead-silver anode [A.P. Snurnikov. Zinc hydrometallurgy. Moscow, metallurgy, 1981, p.237-266].
Недостатком способа является то, что не определены условия получения цинка, очищенного от примеси марганца, особенно при высоких концентрациях примеси марганца в электролите.The disadvantage of this method is that the conditions for obtaining zinc, purified from manganese impurities, are not defined, especially at high concentrations of manganese impurities in the electrolyte.
Задачей изобретения является создание эффективного способа очистки растворов цинка от марганца в технологии получения металлического цинка без ограничений по содержанию ионов марганца в исходном растворе.The objective of the invention is to provide an effective method for purification of zinc solutions from manganese in the technology for producing metallic zinc without restrictions on the content of manganese ions in the initial solution.
Технический результат, который может быть достигнут при осуществлении изобретения, заключается в получении металлического цинка высокой чистоты.The technical result that can be achieved by carrying out the invention is to obtain metallic zinc of high purity.
Этот технический результат достигается тем, что в известном способе электролитического извлечения цинка из раствора, включающем выделение металлического цинка на титановом катоде и осаждение марганца в составе анодного шлама, образующегося на свинцово-серебряном аноде, цинк извлекают из сульфатного и хлоридно-сульфатного раствора, который подают в анодную ячейку, выполненную в виде мешка из плотной фильтровальной ткани с помещенным в него анодом, и выводят из катодного пространства, отделенного от анодного пространства пористой перегородкой, при этом соблюдают молярное соотношение между ионом Mn2+ в исходном растворе и ионом MnO4 - в анолите Mn2+:MnO4 -≥3:2.This technical result is achieved by the fact that in the known method of electrolytic extraction of zinc from a solution, including the separation of metallic zinc on a titanium cathode and the deposition of manganese in the composition of the anode sludge formed on a lead-silver anode, zinc is extracted from a sulfate and chloride-sulfate solution, which is supplied into the anode cell, made in the form of a bag of dense filter cloth with an anode placed in it, and removed from the cathode space separated from the anode space by a porous orodkoy, wherein the molar ratio between the compliance Mn 2+ ion in the original solution and ion MnO 4 - in the anolyte Mn 2+: MnO 4 - ≥3: 2.
Сущность способа поясняется схемой конструкции электролизера, изображенной на чертеже и данными табл.1-7, в которых указаны условия проведения электроэкстракции (табл.1-2), результаты спектрального (табл.3) и рентгенофазового (табл.4-5) анализов катодного цинка, фазовый состав анодных шламов (табл.6-7).The essence of the method is illustrated by the design diagram of the electrolyzer, shown in the drawing and the data of table 1-7, which indicate the conditions for electroextraction (table 1-2), the results of spectral (table 3) and x-ray phase (table 4-5) cathodic analyzes zinc, the phase composition of the anode sludge (table 6-7).
Известно что цинк электролитически выделяется из раствора. По справочным данным стандартный электродный потенциал реакцииIt is known that zinc is electrolytically released from solution. According to the reference data, the standard electrode potential of the reaction
Zn2++2e→ZnZn 2+ + 2e → Zn
равен Е0=-0,763 В.equal to E 0 = -0.763 Century
Катион Mn2+ окисляется на аноде по реакциямMn 2+ cation is oxidized at the anode by reactions
Mn2+-2е+6Н2О=MnO2+Н3О+,Mn 2+ -2e + 6H 2 O = MnO 2 + H 3 O + ,
Mn2+-5е+2O2=MnO4 -.Mn 2+ -5e + 2O 2 = MnO 4 - .
Анион MnO4 - восстанавливается на катоде по реакцииAnion MnO 4 - is reduced at the cathode by the reaction
но Mn2+ на катоде не восстанавливается, т.к. электродный потенциал Е (Mn2+/Mn0)=-1,18 B.but Mn 2+ at the cathode is not restored, because electrode potential E (Mn 2+ / Mn 0 ) = - 1.18 B.
Анионы марганца идут к аноду и выделяются на свинцовом аноде в составе анодного шлама.Manganese anions go to the anode and stand out on the lead anode as part of the anode sludge.
Хлоридно-сульфатные растворы получали добавлением к раствору сульфата цинка хлоридов ZnCl2 или NaCl, при этом количество хлориона не превышало той концентрации, при которой образующийся при электролизе хлор мог бы выделиться в виде газа; расчет проводили с учетом того, что выделяющийся за время эксперимента хлор находится в электролите в растворенном состоянии.Chloride-sulfate solutions were prepared by adding ZnCl 2 or NaCl chlorides to the zinc sulfate solution, while the amount of chlorion did not exceed the concentration at which chlorine formed during electrolysis could be released as a gas; the calculation was carried out taking into account the fact that chlorine released during the experiment is in the dissolved state in the electrolyte.
Электрохимическим способом из сульфатных и хлоридно-сульфатных растворов цинка (II) и марганца (II) получен катодный металл, который по данным спектрального и рентгенофазового анализов содержит марганец в количестве, не превышающем 1 мас.%.Using the electrochemical method, cathode metal was obtained from sulfate and chloride-sulfate solutions of zinc (II) and manganese (II), which, according to spectral and X-ray phase analysis, contains manganese in an amount not exceeding 1 wt.%.
При электрохимическом выделении катодного цинка из растворов марганец селективно выделяется в составе анодного шлама.During the electrochemical separation of cathode zinc from solutions, manganese is selectively released in the composition of the anode sludge.
На чертеже дана схема электролизера. Анод помещали в ячейку из плотной фильтровальной ткани - анодный мешок, раствор подавали в анодную ячейку - анодный мешок и выводили из катодного пространства, катодное и анодное пространство отделены пористой перегородкой.The drawing shows a diagram of the electrolyzer. The anode was placed in a cell from a dense filter cloth - an anode bag, the solution was fed into the anode cell - an anode bag and removed from the cathode space, the cathode and anode space were separated by a porous septum.
При таком способе электроэкстракции анионы марганца MnO4 -, образующиеся на аноде, не могут появляться в катодном пространстве, так как, например, содержащиеся в исходном растворе катионы Mn2+ могут взаимодействовать с анионами MnO4 - по реакцииWith this method of electroextraction, manganese anions MnO 4 - formed on the anode cannot appear in the cathode space, since, for example, Mn 2+ cations contained in the initial solution can interact with MnO 4 - by the reaction
Таким образом, марганец выводится в анодный шлам в виде MnO2 по реакции (2), при этом исключается попадание MnO4 - в катодное пространство, что исключает восстанавление аниона MnO4 - на катоде по реакции (1). MnO2 и и другие труднорастворимые соединения марганца в составе анодного шлама накапливаются в ячейке из плотной фильтровальной ткани - анодном мешке и не попадают в катодное пространство, а наличие пористой перегородки также препятствует прохождению частиц анодного шлама к катоду.Thus, manganese is discharged into the anode sludge in the form of MnO 2 by reaction (2), while MnO 4 - is excluded from entering the cathode space, which excludes the reduction of the MnO 4 - anion on the cathode by reaction (1). MnO 2 and other sparingly soluble manganese compounds in the anode sludge are accumulated in the cell from a dense filter cloth - the anode bag and do not enter the cathode space, and the presence of a porous septum also prevents the passage of anode sludge particles to the cathode.
Такой способ подачи исходного раствора в электролизер и вывода отработанного электролита повышает качество поверхности катодного цинка, снижает содержание в нем марганца. При этом содержание ионов марганца в исходном растворе не ограничивается, особенно, если, согласно реакции (2), соблюдается следующее молярное соотношение между ионом Mn2+ в исходном растворе и ионом MnO4 - в анолите Mn2+:MnO4 -≥3:2.This method of supplying the initial solution to the electrolyzer and withdrawing the spent electrolyte improves the surface quality of the cathode zinc, reduces the content of manganese in it. The content of manganese ions in the original solution is not limited, particularly if, according to the reaction (2), the following molar ratio is observed between the Mn 2+ ion in the original solution and ion MnO 4 - in the anolyte Mn 2+: MnO 4 - ≥3: 2.
Концентрация ионов цинка (II) в исходном растворе находилась в пределах 15-40 г/дм3 по Zn, ионов марганца (II) - в пределах 0,05-15 г/дм3 по Mn, сила тока 0,5-1,5 А, плотность тока 200-300 А/м2, скорость потока 2-3 см3/мин.The concentration of zinc (II) ions in the initial solution was in the range of 15-40 g / dm 3 in Zn, manganese (II) ions in the range of 0.05-15 g / dm 3 in Mn, the current strength was 0.5-1, 5 A, current density 200-300 A / m 2 , flow rate 2-3 cm 3 / min.
Примеры практического применения.Examples of practical application.
В табл.1-7 представлены результаты электроэкстракции из сульфатных и хлоридно-сульфатных растворов никеля.Table 1-7 presents the results of electroextraction from sulfate and chloride-sulfate solutions of nickel.
Анод-свинец, содержащий 1% серебра, катод-титан.Lead anode containing 1% silver, titanium cathode.
В табл.1 и 2 даны основные параметры процесса электролиза из раствора сульфатов (табл.1) и из растворов сульфатов и хлоридов (табл.2).Tables 1 and 2 give the main parameters of the electrolysis process from a solution of sulfates (Table 1) and from solutions of sulfates and chlorides (Table 2).
Цинк, выделяющийся на катоде, имел блестящую ровную поверхность и содержал незначительное количество примеси марганца.The zinc released at the cathode had a shiny, even surface and contained a small amount of manganese impurity.
В табл.3 дана концентрация марганца в образцах катодного цинка табл.1 и 2.Table 3 gives the concentration of manganese in the samples of cathodic zinc of table 1 and 2.
Результаты спектрального анализа свидетельствуют о высокой степени селективности извлечения цинка на катоде в процессе электрохимической очистки его от ионов марганца (II), содержание марганца в катодном цинке не превышало 0,98%.The results of spectral analysis indicate a high degree of selectivity of zinc extraction at the cathode during its electrochemical purification from manganese (II) ions, the manganese content in cathode zinc did not exceed 0.98%.
В табл.4-5 даны фазовые составы поверхностных слоев цинка со стороны титанового катода (табл.4) и со стороны раствора электролита (табл.5) по данным рентгенофазового анализа. Из данных табл.4-5 следует, что поверхностные слои загрязнены электролитом, причем в поверхностном слое, обращенном к титановому катоду, количество оксидных и солевых загрязнений меньше, чем в поверхностном слое, обращенном к раствору электролита.Table 4-5 shows the phase compositions of the surface layers of zinc from the side of the titanium cathode (Table 4) and from the side of the electrolyte solution (Table 5) according to the X-ray phase analysis. From the data in Tables 4-5 it follows that the surface layers are contaminated with electrolyte, and in the surface layer facing the titanium cathode, the amount of oxide and salt contaminants is less than in the surface layer facing the electrolyte solution.
В табл.6 дан фазовый состав анодного шлама, полученного в условиях опытов табл.1-2, по данным рентгенофазового анализа.Table 6 gives the phase composition of the anode sludge obtained under the conditions of the experiments of Tables 1-2, according to x-ray phase analysis.
В табл.7 дан фазовый состав анодного шлама ОАО «Электроцинк», г.Владикавказ, РСО-Алания, при этом состав катодного цинка соответствовал составам цинка, представленным в табл.4-5.Table 7 gives the phase composition of the anode sludge of OJSC “Electrozinc”, Vladikavkaz, North Ossetia-Alania, while the composition of the cathode zinc corresponds to the zinc compositions presented in tables 4-5.
В анодном шламе обнаружены сульфаты свинца, марганца, цинка и серебра, оксиды и гидроксиды этих металлов различной степени окисления, оксидные фазы сложного состава, содержащие различные металлы, находящиеся в различном валентном состоянии.Sulphates of lead, manganese, zinc and silver, oxides and hydroxides of these metals of various degrees of oxidation, oxide phases of complex composition containing various metals in different valence states were found in the anode sludge.
По данным химического анализа определен состав анодного шлама, полученного электролизом раствора сульфата цинка ОАО «Электроцинк», г.Владикавказ, РСО-Алания, мас.%: MnO2 - 53,9; PbO2 - 15; Ag2O - 0,06; примеси - остальное.According to chemical analysis, the composition of the anode sludge obtained by electrolysis of a solution of zinc sulfate of OJSC “Electrozinc”, Vladikavkaz, North Ossetia-Alania, wt.%: MnO 2 - 53.9; PbO 2 - 15; Ag 2 O - 0.06; impurities - the rest.
В производстве металлического цинка электрохимический способ очистки растворов цинка от марганца по сравнению с прототипом имеет ряд преимуществ, включающий высокую степень очистки цинка от марганца, хорошее качество поверхности катодного цинка, отсутствие ограничений по содержанию ионов марганца в исходном растворе, возможность создания безотходной технологии при утилизации анодного шлама, экологическую безопасность процесса.In the production of zinc metal, the electrochemical method for cleaning zinc solutions from manganese in comparison with the prototype has several advantages, including a high degree of zinc purification from manganese, good surface quality of cathode zinc, no restrictions on the content of manganese ions in the initial solution, the possibility of creating a waste-free technology for the disposal of anode sludge, environmental safety of the process.
При электролитическом выделении цинка отпадает необходимость в организации специальных стадий очистки растворов цинка от примеси марганца, что сокращает количество обслуживающего персонала.With the electrolytic release of zinc, there is no need to organize special stages of cleaning zinc solutions from manganese impurities, which reduces the number of staff.
Разработанный способ подачи исходного раствора и вывода отработанного электролита позволяет сделать процесс непрерывным, автоматизированным, что повышает производительность, извлечение и качество металла.The developed method of supplying the initial solution and withdrawing the spent electrolyte allows us to make the process continuous, automated, which increases the productivity, extraction and quality of the metal.
Параметры электролиза раствора сульфатов цинка (II) и марганца (II). Объем раствора 1 дм3, t=20-40°СTable 1
The electrolysis parameters of a solution of zinc (II) sulfates and manganese (II). The volume of the solution is 1 dm 3 , t = 20-40 ° C
Параметры электролиза раствора сульфатов и хлоридов цинка (II) и марганца (II)
Объем раствора 1 дм3, t=20-40°Сtable 2
The electrolysis parameters of a solution of sulfates and chlorides of zinc (II) and manganese (II)
The volume of the solution is 1 dm 3 , t = 20-40 ° C
Концентрация марганца в образцах катодного цинка табл.1 и 2
по данным спектрального анализа.Table 3
Manganese concentration in cathode zinc samples, Tables 1 and 2
according to spectral analysis.
Фазовый состав анодного шлама по данным рентгенофазового анализаTable 6
Phase composition of the anode sludge according to x-ray phase analysis
Фазовый состав анодного шлама по данным РФА.Table 7
The phase composition of the anode sludge according to the XRD.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005123713A RU2301287C2 (en) | 2005-07-26 | 2005-07-26 | Method of the electrochemical purification of the zinc water solution from manganese |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005123713A RU2301287C2 (en) | 2005-07-26 | 2005-07-26 | Method of the electrochemical purification of the zinc water solution from manganese |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005123713A RU2005123713A (en) | 2007-02-20 |
RU2301287C2 true RU2301287C2 (en) | 2007-06-20 |
Family
ID=37863040
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005123713A RU2301287C2 (en) | 2005-07-26 | 2005-07-26 | Method of the electrochemical purification of the zinc water solution from manganese |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2301287C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2677447C2 (en) * | 2017-02-13 | 2019-01-16 | Лидия Алексеевна Воропанова | Electroextraction of cobalt from aqueous solutions of cobalt and manganese sulfates in dynamic conditions |
-
2005
- 2005-07-26 RU RU2005123713A patent/RU2301287C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
СНУРНИКОВ А.П. Гидрометаллургия цинка. Москва, Металлургия, 1981, с.237-266. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2677447C2 (en) * | 2017-02-13 | 2019-01-16 | Лидия Алексеевна Воропанова | Electroextraction of cobalt from aqueous solutions of cobalt and manganese sulfates in dynamic conditions |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005123713A (en) | 2007-02-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2111270C1 (en) | Method and installation for extracting and leaching metals from mineral raw materials | |
US4028199A (en) | Method of producing metal powder | |
CN104641018B (en) | Method and apparatus for being produced from metal salt solution or reclaiming hydrochloric acid | |
US5785833A (en) | Process for removing iron from tin-plating electrolytes | |
JP7237209B2 (en) | Substance removal from water | |
CN106868544B (en) | A method of the selective removal univalent anion impurity from sulfuric acid system electrolyte | |
JP2007119854A (en) | Electrowinning method for metal manganese and high purity metal manganese | |
CN102633326A (en) | Ion exchange membrane electrolysis method for treating acid waste water containing chloride in copper metallurgy process | |
DE2203222A1 (en) | Process for producing metallic copper | |
NO139096B (en) | PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF HIGH-RIGHT ELECTROLYTE COPPER BY REDUCTION ELECTROLYSIS | |
WO2018115580A1 (en) | A method of recovering copper from a dilute metal containing solution | |
RU2301287C2 (en) | Method of the electrochemical purification of the zinc water solution from manganese | |
EP0474936A1 (en) | Electrochemical process for purifying chromium-containing wastes | |
DE3686393T2 (en) | METHOD AND DEVICE FOR PURIFYING GOLD. | |
CA1121301A (en) | Selective removal of bismuth and antimony from copper electrolyte by salt addition | |
CN104651880B (en) | The method that a kind of decopper(ing) point cyanogen simultaneous PROCESS FOR TREATMENT silver smelts the lean solution containing cyanogen | |
CA1265092A (en) | Procedure for copper chloride aqueous electrolysis | |
CN106396164A (en) | Industrial acidic wastewater treatment process | |
JP7201196B2 (en) | Zinc recovery method | |
RU2516304C2 (en) | ELECTROCHEMICAL REACTOR OF FILTER PRESS TYPE FOR EXTRACTION OF GOLD (Au) AND SILVER (Ag) IN FORM OF POWDER | |
Boyanov et al. | Removal of copper and cadmium from hydrometallurgical leach solutions by fluidised bed electrolysis | |
RU2209839C2 (en) | Electrochemical method of cleaning aqueous solutions of copper from manganese | |
CN106319564B (en) | A kind of method of the method and electrolytic metal ion of metallic copper, Treatment of Copper ion waste water | |
Ahmadi et al. | Dechlorination from sulphate aqueous solutions of zinc electrolysis by electrochemical method | |
KR20040052844A (en) | The nickel collecting method from waste nickel fluid and oxidic acid nickel sludge |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070727 |