CC BY
13
УДК 541.135:669.215.22
Зиядуллаев А.Ш.
канд.химич.наук, доцент, преподаватель Академии ВС РУ, Ташкент,Узбекистан Зиядуллаев А.А.
Специалист УЗАВТОЙУЛ, Ташкент, Узбекистан
ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО РАСТВОРЕНИЯ МОЛИБДЕНСОДЕРЖАЩИХ СПЛАВОВ
Ключевые слов:
молибден, электрохимический способ растворения, спек молибдена, сплав никель-молибден, плотность
тока, селективное растворение.
Актуальность работы.
В металлургических производствах имеются отработанные кеки, шламы хвосты и ломы содержащие цветные и благородные металлы. Они являются техногенным сырьем для извлечения цветных и благородных металлов. Вовлечение в переработку такого металлсодежащего вторичного сырья (медный клинкер цинкового производства, лом свинца в аккумуляторном производстве, лом аффинажных ювелирных заводов и сплавы для зубных протезов, специальные припои и т.д.) - потенциальный источник дополнительного наращивания мощности производства цветных и драгоценных (благородных) металлов в металлургии Республики Узбекистан [1, 2, 3, 4, 5].
Разработка технологии электрохимического рафинирования подобных цветных и других ценных металлов из вторичного сырья является актуальной проблемой [6, 7]. Для разделения и извлечения цветных металлов предпочтение отдаётся гидрометаллургическому методу, в частности электрохимическому рафинированию.
Исследовано растворение медного клинкера, содержащего медь, цинк, кадмий, свинец, железо и благородные металлы. Растворение и выделение цветных металлов проведены из сухосульфотизированного сырья выщелачиванием 10-15 % раствора серной кислоты. В результате этого все цветные металлы переходят в раствор и благородные металлы концентрируются в кеке выщелачивания [8]. Из раствора по известным методам извлекали цветные металлы, а из кека - благородные металлы.
При восстановлении паромолибдата аммония в никелевых лодочках (сплав N1 - 63 %, Мо - 27 %) в водородной среде часть металла спекается и прилипает к внутренней поверхности лодочек.
При переработке молибдена методом порошковой металлургии возникают нерастворимые соединения молибдена, которые образуют спеки на поверхности никелевых лодочек (сплав N1 - 63 %, Мо - 27 %), прочно связанные с ней и не поддающиеся удалению, из-за чего никелевые лодочки не могут быть повторно использованы и становятся отходом производства и до настоящего времени нет способа переработки таких вторичных металлов.
Необходим поиск эффективной технологии очистки никелевых лодочек от молибденового спека, обеспечивающей их многократное использование и возвращение в производственный цикл металла, связанного в спеке.
Целью данной работы является разработка электрохимического способа растворения молибденовых соединений из никель - молибденовых спеков. Для решения этой задачи были использованы электрохимические методы, т.е. анодное растворение соединений молибдена в водном электролите молибденово-кислого аммония, дополнительно содержащее едкий калий.
Из литературных данных известно, что селективный растворитель отсутствует при электрохимическом анодном растворении молибденового соединения с поверхности сплава никель-
молибден [1-5].
Методика работы.
Для электрохимического исследования было представлено молибденсодержащее сырьё: металлический молибден, сплав никель-молибден, спек молибдена и никель - молибденовая лодочка со спеком.
Для растворения вышеуказанных образцов после многих поисков растворителя (нитрат калия, щелочной раствор щавелевой кислоты, едкий калий и др.) был подобран солевой электролит молибденовокислого аммония (КН4)бМо?024*4Н20. Однако в этом растворе растворяются молибден, спек молибдена и сама никелевая лодочка. Для нахождения селективного растворителя и потенциала растворения компонентов был использован метод поляризационного измерения. Опыты проводились на небольших электродах, приготовленных соответственно из молибденовой, никелевой пластинки и корпуса никель-молибденовой лодочки при температуре 30 0С. Поляризующий ток подавался от потенциостата П-5827. Потенциал измерялся с помощью катодного вольтметра А4-МГ [2, 8].
Результат исследования. Анализ проведенных измерений показал, что в электролит необходимо добавлять пассивирующий компонент, не препятствующий растворению молибденового спека, но пассивирующий поверхность лодочки. Таким компонентом оказалось натриевая или калиевая щелочь. При введении в солевой электролит 50-100 г/л щелочи наблюдается резкое изменение во взаимном расположении поляризационных кривых по диапазону потенциалов (рис.). Исходя из этого, для очистки никелевых лодочек нами предлагается следующий состав электролита (г/л): молибденово-кислый аммоний - 20-30, едкий калий - 50-100. В таком электролите металлический молибден остаётся в области потенциалов, когда не достигается пассивация его поверхности, а сплав N1 - Мо и металлический никель пассивируется, т.е. молибденовый спек растворяется, а сама лодочка не растворяется.
ю
I, тЛ/стг
я
о
« ад ал а.б ал : и ы и 2 д
+<р, Я
Рисунок 1 - Анодные поляризационные кривые растворения молибдена, никеля и сплава молибден-никель в щелочном электролите. Температура 30 0С.
Экспериментально был установлен режим электролиза. Процесс анодного растворения ведут при плотности тока 80 - 120 а/дм2, напряжении 5 - 6 В, температуре электролита 35 - 55 0С, рН - 9-10. Данный состав электролита и условия электролиза были использованы для анодного растворения молибдена, а также других соединений и сплавов, таких, как молибден, молибден-рений, спек молибдена-никель-молибденовая лодочка со спеком и никель-молибденовый сплав. Данные электрохимического растворения этих соединений приведены в таблице.
Из таблицы следует, что в щелочном электролите молибдена молибденовый спек растворяется, а сама лодочка остаётся в сохранности. Для проведения опытов по очистке никель-молибденовых лодочек со спеком была сконструирована специальная ванна. Выход по току составляет 55-65 %.
Таблица
Скорость анодного растворения соединений молибдена. Плотность тока 60 А/м2, температура - 25 0С, время - 2 часа
№ Соединение молибдена Состав растворителя
(NH4)6Mo7O24*4H2O (NH4>Mo7O24*KOH
Растворено, г Скорость растворения, мг/см2 час Растворено, г Скорость растворения, мг/см2 час
1 Молибден Mo 0,155 12,88 0,833 69,4
2 Мо-Re 0,4372 36,40 0,978 81,53
3 Ni-Mo лодочка со спеком 0,206 17,15 0,744 62,03
4 Спек Mo 0,139 11,52 0,821 69,23
5 Сплав Ni-Mo 0,0064 0,53 0,0002 0,018
После установления состава электролита и режима электролиза мы приступили к очистке никелевых лодочек от молибденового спека. Поверхность спека в лодочке малого размера была равна 1 дм2, а количество спека не превышало 400 г. При плотности тока 100 А/дм2 минимальное время очистки составляло 6,7 часа, а при плотности тока 30 А/дм2 соответственно сутки.
Для проведения опытов была разработана специальная конструкция электролизёра и катода в целом из нержавеющей стали, снабженная охлаждающим устройством, перфорированная стальной подставкой для лодочек (анодов), которые подсоединялись с анодной клеммой выпрямителя ВАКР-3200/24 и пластиночным катодом с вертикальным стержнем токопроводом. Между поверхностью спека (анод) и катодом была установлена перфорированная поливиниловая пластина, предохраняющая от короткого замыкания. Все лодочки ставятся на анодную решетку с промежуточным расстоянием 1,5-2 см, которая подсоединена стальным токопроводом. Объем электролита - 170 л. Высота решетки над дном ванны составляет около 75 мм с выпрямителем. Образовавшийся шлам накапливается на наклонном днище ванны и по накоплению выводится. Установлено, что в процессе анодного растворения молибдена в электролите содержание молибдена повышается до 300-400 г/л в пересчете на металл. Содержание щелочи по ходу электролиза необходимо корректировать и поддерживать на уровне 50-100 г/л. Расход щелочи на 1 кг молибдена составляет 1,17-1,80 кг вследствие образования над зеркалом электролита. При таких условиях электролиза, считая, что в каждой ванне имеется 400 г молибденового спека, можно получить насыщенные растворы 350 г/л за трое суток. Полученные в процессе анодного растворения спека молибденсодержащие растворы направляют на гидрометаллургический передел для извлечения солей молибдена.
Выводы.
Разработана электрохимическая технология очистки никелевых лодочек от молибденового спека, обеспечивающей их многократное использование и возвращение в производственный цикл металла, связанного в спеке. Проведенные подсчеты показывают достаточно высокую селективность растворения молибдена и высокую экономическую эффективность предлагаемой технологии.
Благодарность. Авторы выражают глубокую благодарность д.х.н., профессору Ишанходжаеву С. за ценные советы при подготовке статьи.
Список использованной литературы:
1. Ziyadullayev A.Sh., Ishankhodjayev S. Izuchenie zakonomernostey videleniya svetnix i blagorodnix metallov elektrohimicheskim metodom. Vestnik TashGTU, 2006, no. 2, pp. 118-121.
2. Ishankhodjayev S., Guro V.P., Ibragimov A.M., Ganiyeva G. Obogashenie i pererabotka mednogo klinkera sinkovogo zavoda AGMK. Uzbekskiy khemicheskiy junnal, 2005, no. 2, pp. 38-42.
3. N.G. Kravchenko, A.G. Maslennikov, А.А. Shiryaev. The formation of nanoclusters in nitric acid solutions containing molybdenum and zirconium (IV) // Proceedings of the Seventh European summer school on supramolecular, intermolecular, interaggregate interactions and separation chemistry, July 20-23, 2012, Moscow.
4. Yaprinseva O.A, Kolosnisin V.S., Yasik N.A., Krasnogorskaya N.N. Anodnoe rastvorenie molibdena I volframa v rastvore sulfata natriya. Jurnal prikladnoy khimii. 2002, tom 75, no. 4. pp. 678 - 679.
5. Vasko L. Elektrohimiya molibdena i volframa [Electrochemics of Molibden and Tungsten]. - Kiev, Naukova
~ 27 ~
dumka, 1977. 152 p.
6. Siganov G.A., Ishankhodjayev S. Anodnoe rastvorenie molibdena v rastvore azotno-kislogo ammoniya v prisutstvii perekisi vodoroda. Dokladi AN Uzbekistana, 1973, no. 4, pp. 30-32.
7. Ishankhodjayev S., Artikbayev T.D., Chernilovskaya A.I., Cherniy T.A. V sbomike nauchnix trudov «Himiya I himicheskaya tehnologiya redkix i svetnix metallov» [Collection of scientific works «Chemistry and chemical technology of rare and non-ferrous metals»], Tashkent, Fan, 1974, pp. 123-126.
8. Ishankhodjayev S., Ziyadullayev A.Sh., Rakhmatova N. Electrokhimicheskoe rastvorenie soedineniy molibdena. Vestnik TashGTU, 2007, no. 1, pp. 149-152.
© 3HagymaeB A.ffl., 3HagymaeB A. A., 2021
УДК 541.135:669.215.22
Зиядуллаев А.Ш.
канд. хим. наук., доцент АВС РУ, г. Ташкент, Узбекистан
Хамракулов Г.Б.
Нач.цикла АВС РУ г. Ташкент, Узбекистан
Зиядуллаева М.А.
Магистрант УзГУМЯ, г. Ташкент, Узбекистан Хусенов А.Б.
Стар.преп.АВС РУ г.Ташкент, Узбекистан
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА БИНАРНЫХ СПЛАВОВ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ
Ключевые слова
Бинарные сплавы золота с серебром и медью, селективное анодное растворение, компоненты сплава, селективное анодное растворение, электроотрицательные компоненты, пассивация анода,
катионообменная мембрана.
Актуальность работы.
В металлургических производствах имеются отработанные кеки, шламы, хвосты и ломы, содержащие цветные и благородные металлы. Они являются техногенным сырьем для извлечения цветных и благородных металлов. Вовлечение в переработку такого металлсодержащего вторичного сырья (медный клинкер цинкового производства, лом свинца в аккумуляторном производстве, лом аффинажных ювелирных заводов) - потенциальный источник дополнительного наращивания мощности производства цветных и драгоценных (благородных) металлов. Разработка технологии выделения цветных и других ценных компонентов из вторичного сырья является актуальной проблемой. Для разделения и селективного извлечения цветных металлов предпочтение отдается гидрометаллургическому методу, в частности, электрохимическому рафинированию.
Цель работы. Как известно, существует метод электрохимического рафинирования золота из солянокислых растворов, содержащих малое количество меди и других металлов [1]. В отличие от этого существует сплавы, которые содержат большое количество меди, свинца, а содержание благородных металлов уменьшено. Поэтому необходимо разработать способ для переработки вторичного сырья с
