SU834251A1

SU834251A1 - Способ электрохимического окислени РАСТВОРА дВуХВАлЕНТНОгО жЕлЕзА

Info

Publication number: SU834251A1
Application number: SU782658675A
Authority: SU
Inventors: Наталия Михайловна Смирнова; Юлия Сергеевна Мишукова; Евгений Борисович Климов; Надежда Дмитриевна Садова; Александр Георгиевич Масленников; Александр Ефимович Земсков; Николай Федорович Борисенков; София Ибрагимовна Кулакова
Original assignee: Предприятие П/Я А-1997; Предприятие П/Я В-8948
Priority date: 1978-08-30
Filing date: 1978-08-30
Publication date: 1981-05-30

Description

Изобретение относится к приклад- Проведение процесса электрохиминой электрохимии, а именно к технологии электрохимического окисления разбавленного раствора двухвалентного железа. Известен способ окисления сернокислого раствора двухвалентного железа кислородом воздуха в присутствии в качестве катализатора активированного угля [1]. . _t0

Недостатком указанного способа является низкая степень, окисления раствора двухвалентного железа (не выше 50-70%), особенно в случае разбавления растворов (при содержании двухвалентного железа менее 5 г/л).

Наиболее близкий к предлагаемому способ электрохимического окисления раствора двухвалентного железа, содержащего 50-55 г/л сульфата закиси _Μжелеза и 50-55 г/л хлористого железа, в диафрагменном электролизере при анодной и катодной плотности тока ~ 500 А/м^г Гг).

ческого окисления раствора двухвалентного железа с низкой концентрацией ( 1 г/л) в условиях известного способа характеризуется низким выходом по току 18%), высоким расходом электроэнергии (?Н 1 кВт«ч/м³)и длительностью ( ~ 40 мин) .

Цель изобретения - ускорение процесса, повышение выхода по току и снижение расхода электроэнергии.

Указанная цель достигается способом электрохимического окисления раствора двухвалентного железа в бездиафрагменном электролизере при анодной плотности тока 20-150 А/м² и соотношении анодной й катодной плотностей тока 1: Сб-40) .

Пример 1. Проводят электрохимическое окисление сернокислого раствора, содержащего 0,784 г/л железа (11) и 0,280 г/л железа (111) pH раствора 1,5. Используют электролизер ящичного типа. Анод-сетка из нержавеющей полностью переведеВыход по току соэлектроэнергии раПроводят электро10 каплотНапря³ 834251 стали. Катод - титановая пластина. Поверхность . анода равна' 204 см¹, поверхность катода - 32 см¹. Анодная плотность тока 25 А/м . Сила тока 0,5 А. Катодная плотность тока 156 А/м¹. Соотношение ^анодной и катодной плотностей 1:6.'

Результаты опыта: за 23 мин электролиза железо (I I) но в железо (111). ставил 33%. Расход вен 3,7 кВт'ч/м^.

Пример 2.

химическое окисление сернокислого раствора, содержащего 0,91 г/л железа ι (II) и 0,28 г/л железа (III). pH раствора 1,9. Электролиз ведут в стакане объемом 1 л. Анод - гофрированная сетка из нержавеющей стали. Катод - стальная трубка, помещенная по оси стакана. Анодная плотность тока 20 А/м¹. Соотношение анодной й катодной плотностей тока 1:9..Катодная плотность, тока 180 А/м². Сила тока - 13 А. Напряжение 4 В. Электролизер без диа-; фрагмы. Во избежание короткого замыкания между анодом и катодом проложена винипластовая сетка.

Результаты опыта: за 6 мин достигнута степень окисления железа, равная 95%. Выход по току составил 4^%.^Расход электроэнергии - 4,5 кВт«ч/м .

Пример 3.Проводят электрохимическое окисление сернокислого раствора того же состава, что и в примере 2. Электролизер трубчатый без диафрагмы. Анод - гофрированная нержавеющая сетка. Катод -'стальная трубка. Объем раствора 9 л. Анодная плотность тока 23 Соотношение анодной и катодной плотностей тока 1:40. Катодная плотность тока 920 А/м¹. Сила тока

А. Напряжение 6 В.

Результаты опыта: за 20 мин желе(I I) плотностью переведено в желеill I). Выход по току составил 61%;

Расход электроэнергии равен 5 кВт ч/м .

, „ - 50

Пример 4. Для окисления берут раствор следующего состава:· железо (11) - 4,5 г/л, железо (111) 1,45 г/л, pH 1,22..Условия проведения электрохимического окисления такие как в примере 2.

Результаты эксперимента следующие:, продолжительность окисления I7 мин, степень окисления 97%. Выход по току составил 56,5%. Расход электроэнергии 14,7 кВт·ч/м³.

Пример 5. Проводят электрохимическое окисление раствора, содержающего 0,95 г/л железа ( I I )и 0> 1 68 г/л · железа (ill). Электролизером служит химический стакан объемом 1л. Анод - гофрированная сетка, катод трубка.^Анодная плотность тока 150 А/м ; Соотношение анодной и тодной плотностей 1:6. Катодная· ность 900 А/м². Сила тока 18 А. жение 6 В.

Результаты опыта: за 5 мин достигнута степень окисления 86%. Выход по току составил 31%. Расход энергий 6 кВт-ч/м^.

Таким образом, предложенный способ обеспечивает электрохимическое окисление разбавленных растворов двухвалентного железа (1-5 г/л) со степенью окисления ~ 100% при более высоком выходе по току, низком расходе электроэнергии и за более короткий промежуток времени.

Окисление проводят при анодной плотности тока не более 150 А/м¹, поскольку при более высоких значениях анодной плотности тока имеет место вы’ деление кислорода, а не окисление ионов двухвалентного железа.

Проведение электролиза при анодной плотности менее 20 А/м¹ экономически нерационально. Также только при соотношении анодной и катодной плотностей 1:(6-40) возможно окисление без диафрагм.

За счет того, что поверхность катода в 6-40 раз меньше поверхности анода, катодная плотность тока в предложенном способе в 6-40 раз выше анодной, что обеспечивает низкую поляризацию анода и высокую поляризацию катода. Тем самым создаются благоприятные условия для окисления железа (II) на аноде и затрудняется обратный процесс восстановления образующегося железа (I I1) на катоде. Поддержание соотношения анодной и катодной плотностей тока в интервале 1: <6-4θ)проведение процесса в бездиафрагменном электролизере при анод. ной плотности 20-150 А/м² позволяет проводить процесс с высоким выходом по току энергии времени соба.

и низким расходом электроза более короткий промежуток относительно известного спо—

Claims

(54) СПОСОЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ОКИСЛЕНИЯ РАСТВОРА ДВУХВАЛЕНТНОГО ЖЕЛЕЗА стали. Катод - титанова пластина. По верхность. анода равна 204 см , поверх ность катода - 32 см. Анодна плотность тока 25 А/м . Сила тока 0,5 А. Катодна плотность тока 156 . Соотношение fанодной и катодной плотностей 1:6. Результаты опыта: за 23 мин электролиза железо (II) полностью переведе но в железо (МI). Выход по току составил 33%. Расход электроэнергии равен 3,7 кВт-ч/м. Пример 2. Провод т электрохимическое окисление сернокислого раствора, содержащего 0,91 г/л железа (II) и 0,28 г/л железа (N1). рН раст вора 1,9. Электролиз ведут в стакане объемом 1 л. Анод - гофрированна сет из нержавеющей стали. Катод - стальна трубка, помещенна по оси стакана . Анодна плотность тока 20 A/wr. Соотношение анодной и катодной плотностей тока I:9..Катодна плотность. тока 180 А/м . Сила тока - 13 А. Напр жение 4 В. Электролизер без диа-: фрагмы.-Во избежание короткого замыка ни между анодом и катодом проложена винипластова сетка. Результаты опыта: за 6 мин достигнута степень окислени железа, равна 95%. Вьаход по току составил 42. .Расход электроэнергии - 4,5 кВт«ч/м . Пример 3. Провод т электрохими ческое окисление сернокислого раствор того же состава, что и в примере 2. Электролизер трубчатый без диафрагмы Анод - гофрированна нержавеюща сетка . Катод -стальна трубка. Объем раствора 9 л. Анодна плотность тока 23 А/м. Соотношение анодной и катодной плотностей тока I:40. Катодна плотность тока 920 А/м . Сила тока 18 А. Напр жение 6В.. Результаты опыта: за 20 мин железо (И) плотностью переведено в железо (III). Выход по току составил 61%; Расход электроэнергии равен 5 кВт ч/м . П р и м е р 4. Дл окислени беру раствор следующего состава:- железо (И) -4,5 г/л, железо (111) 1 ,45 г/л, рН 1,22..Услови проведени электрохимического окислени такие же как в примере 2.. Результаты эксперимента следующие: продолжительность окислени 17 мин, степень окислени 97%. Выход по току 8 1 составил 56,5%. Расход электроэнергни 14,7 кВт-ч/м. Пример 5. Провод т электрохимическое окисление раствора, содержающего 0,95 г/л железа (I I )и 0,168 г/л железа (III). Электролизером служит химический стакан объемом 1л. Анод - гофрированна сетка, катод трубка . Анодна плотность тока 150 А/м . Соотношение анодной и катодной плотностей 1:6. Катодна плотность 900 А/м Сила тока 18 А. Напр жение 6 В. Результаты опыта: за 5 мин достигнута степень окислени 86%. Выход по току составил 31%, Расход энергии б кВт-ч/м . Таким образом, предложенный способ обеспечивает электрохимическое окисление разбавленных растворов двухвалентного железа ( 1-5 г/л) со степенью окислени 100% при более высоком выходе по току, низком расходе электроэнергии и за более короткий промежуток времени. Окисление провод т при анодной плотности тока не более 150 А/м , поскольку при более высоких значени х анодной плотности тока имеет место выделение кислорода, а не окисление ионов двухвалентного железа. Проведение электролиза при анодной плотности менее 20 А/м экономически нерационально. Также только при соотношении анодной и катодной плотностей 1:(б-40) возможно окисление без диафрагм. За счет того, что поверхность катода в 6-40 раэ меньше поверхности анода, катодна плотность тока в предложенном способе в 6-40 раз вьш1е аноДной , :что обеспечивает низкую пол ризацию анода и высокую пол ризацию катода . Тей самым создаютс благопри тные услови дл окислени железа (II) на аноде и затрудн етс обратный процесс восстановлени образующегос железа (I I 1) на катоде. Поддержание соотношени .анодной и катодной плотностей тока в интервале 1:f6-4о), проведение процесса в бездиафрагменном электролизере при анодной плотности 20-150 А/м позвол ет проводить процесс с высоким выходом по току и низким расходом электроэнергии за более короткий промежуток времени относительно известного способа . 5 Формула изобретени Способ электрохимического окисле ни раствора двухвалентного железа, отличающийс тем, что, с целью повышени выхода по току, ускорени процесса и снижени расход электроэнергии, процесс ведут в без диафрагменном электролизере при анод ной плотности тока 20-150 А/м и соотношении анодной и катодной плотностей тока 1:(б-40). 1 Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Unit process in hydrometallurgy . 1963, Dallas, Texas, February, New-Jork-London, v.2, p. 24-28.
2. Авторское свидетельство СССР по за вке № 1885757/23-26 с приоритетом от 19 феврал 1973 (прототип)