Статья 5. Электролиз сурьмы.КУУ. Ысманов Э. М., 1Абдалиев У. К

• Название: Ысманов Э. М., 1Абдалиев У. К
• Дата: 01.11.2021
• Размер: 29.03 Kb.
• Имя файла: Статья 5. Электролиз сурьмы.КУУ.docx
• Тип: Статья; #260787

УДК669.15.198+ 669.168
КАДАМЖАЙ СУРЬМА КОМБИНАТЫНЫН ӨНДҮРҮШТҮК ЧЫГЫНДЫЛАРЫНАН СУРЬМА МЕТАЛЛЫН ЭЛЕКТРОЛИЗ АРКЫЛУУ БӨЛҮП АЛУУ

¹Ысманов Э.М., ¹Абдалиев У.К.

1- Улуттук илимдер академиясынын Түштүк бөлүмүнүн Жаратылыш байлыктары институту; илимий кызматкер;[e-mail];[e-mail]
Статьяда Кадамжай сурьма комбинатынан чыккан өндүрүштүк чыгындылардан лабораториялык шартта электролиз процессинде металл сурьмасын алуунун технологиясы иштелип чыгарылды. Чыгындылардан, штейн жана шлак электролиз жардамында: сурьма-30 г/л, күкүрттүү натрий 25-30 г/л, жегич натрий 25-30 г/л эсебинде катоддук сурьма металлы алынды. Лабораториялык шартта электролиз процессинде 3л штейнден 20г жана шлактан 5г катоддук сурьма металлы алынары аныкталды

Ачкыч сөздөр: чөктүрүү, электролит, аралашма, процесс, тиосульфат, эритүү, байытуу, катоддук чөктүрүү, катоддук метал.
ПОЛУЧЕНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ СУРЬМЫ ИЗ ПРОМЫШЛЕННОГО ОТХОДА КАДАМЖАЙСКОГО СУРЬМЯННОГО КОМБИНАТА С ПОМОЩЬЮ ЭЛЕКТРОЛИЗА

¹Ысманов Э.М., ¹Абдалиев У.К.

1-Институт природных ресурсов Южного отделения Национальной академии наук Кыргызской Республики; научный сотрудник; [e-mail];[e-mail]

.

В статье разработано технология получения металлической сурьмы из отходов Кадамжайского сурьмянного комбината (КСК) в процессе электролиза в лабораторных условиях. Установлено что в процессе электролиза с расчетом получения в нем: сурьмы-30 г/л; сернистого натрия 25-30 г/л; едкого натра 25-30 г/л, получено катодный металл сурьмы из штейна и шлака. Показано, что в лабораторных условиях из отходов в процессе электролиза получено минимальный катодный металл сурьмы из 3 литра раствора штейна 20 г и шлака 5 г.

Ключевые слово: осаждения, электролит, примесь, процесс, тиосульфат, выщелачивание, обогащение, катодная осадка, катодный метал.
OBTAINING METAL ANTIMONY FROM THE INDUSTRIAL WASTE OF KADAMZHAI ANTIMONY COMPLEX BY MEANS OF ELECTROLYSIS

¹Ismanov E.M., ¹Abdaliev U.K.

1-Institute of natural resources in the southern branch of the National Academy of Sciences of the Kyrgyz Republic; researcher;[e-mail]; [e-mail]
In the article, technology of obtaining metal antimony from the waste of Kadamzhai antimony complex in process of electrolysis in vitro is carried out. It is established that in the process of electrolysis with the expectation of receiving it: antimony-30 g/l; sodium sulfate 25-30 g/l; caustic soda 25-30 g/l, cathodic metal antimony is obtained from the matte and slag. It is shown that in vitro of wastes in the process of electrolysis received minimum cathode metal antimony from 3 liters of solution 20g matte and slag 5g.

Key words: sedimentation, electrolyte, admixture, process, thiosulfate, leaching, enrichment, cathode sludge, cathode metal.
Известно, что методом электролиза из сульфидно-щелочных растворов можно получать сурьму с небольшим содержанием примесей, из которой последующим огневым рафинированием легко получается металл с содержанием до 99,95 %сурьмы.

Сравнительная простота метода осаждения сурьмы, возможность переработки комплексного и загрязненного различными металлами сырья, получение растворов после электролиза, пригодных существенными положительными показателями электролитического осаждения сурьма [1].

Процесс электролитического получения сурьмы заключаются в пропускании подготовленных сульфидно-щелочных растворов через электролизные ванны, в которых под действием постоянного электрического тока происходит выделение из раствора сурьмы, осаждаются на катоде.

Электролит приготовляется в расчетом получения в нем примерно следующих количеств основных составных частей: сурьмы 50-60 г/л, сернистого натрия 40-60 г/л, едкого натра 50-60 г/л. Электролиз происходит не прерывно: в электролизную ванну с одного конца подается электролит, сурьма выделяется на катодах ванны, при этом электролит обедняется сурьмой едким натром и одновременно обогащается сернистым натрием. Выведенный с другого конца ванны обедненный электролит с повышением содержанием сернистого натрия используется для выщелачивания сурьмы из исходного сырья, т.е. снова обогащается сурьмой и вновь направляется на электролиз.

Этот электролит, именуемый оборотным, в зависимости от количества проходящего тока в единицу времени, скорости подачи готового электролита в ванны, его состава и количества высаживаемой сурьмы содержит различную концентрацию сурьмы, сернистого натрия и едкого натрия.

В процесс электролиза, помимо сернистого натрия, образуются и другие соли; сульфат натрия, углекислый натрий, тиосульфат натрия, полисульфаты Na_nS_m, которые накапливаются в электролите и отрицательно виляют на процесс. Для освобождения электролита от этих солей часть обратного электролита от этих солей часть оборотного электролита выводится из цикла основного электролиза от отдельные ванны, где электролизом выделяются сурьма до содержания 3-5 г/л. Отработанный электролит этих ванн выводится из процесса. Выводим часть раствора компенсируется за счет добавления в основной оборотный электролит соответствующего количества воды [2].

Наряду с накоплением в электролите балластных солей происходит окисление тиоантимонита натрия на до тиоантимоната натрия. В электролизных ваннах при промышленном электролизе сурьмы с повышенной анодной плотностью тока вся сурьма представлена тиоантимонитом натрия [3].

В последнее время предложен способ улучшения энергетических показателей процесса электролиза сурьмы путем восстановления электролита металлической сурьмы или железом [3-5]. Одного этот метод не нашел промышленного применения из-за чрезмерного высокого расхода сурьмы.

После очистки и осаждение мышьяка и железо с химическими методом, в лабораторных условиях электролит приготовили с расчетом получения в нем примерно следующих количеств основных составных частей: Сурьмы-30 г/л; сернистого натрия 25-30 г/л; едкого натра 25-30 г/л. Электролиз происходит непрерывного в электролизную ванну с одного конца подается электролит, сурьма выделяется на катодных ванны, при этом электролит обедняется сурьмой и едким натром и одновременно обогащается сернистым натрием: 2Na₃SbS₃+6NaOH=2Sb+6Na₂S+3H₂O+1½О₂.

При электролитическом осаждении сурьмы составные части электролита диссоцируют следующим образом:

Na₃SbS₃⇄ 3Na⁺+ SbS₃^-2;

SbS₃^-2⇄Sb⁺³+3S^-2;

Na₂S ⇄ 2Na⁺+S^-2;

NaOH⇄Na⁺+OH^-;

H₂O⇄H⁺+OH^-.

Образующиеся в процесс электролиза так называемые «баластные» соли также в растворе диссоцируют на катионы и анионы:

Na₂S₂O₃⇄ 2Na⁺+S₂O₃^-2;

Na₂S₂⇄ 2Na⁺+S₂^-2;

Na₂CO₃⇄ 2Na⁺+CO₃^-2;

Na₂SO₃⇄ 2Na⁺+SO₃^-2;

Na₂SO₄⇄ 2Na⁺+SO₄^-2.

В катодном процессе разряд ионов сурьмы с образованием металлической сурьмы, осаждаются на катоде: Sb⁺³+3e→ 3Sb.

Также и разряд ионов водорода с выделением газообразного водорода:

H⁺+e→ H.

Выделившийся на катоде атомарный водород восстоновливает сурьму и растворе сульфосоли с образованием гидросернистого натрия по реакции:

Na₃SbS₃+3H = Sb+3NaHS.

Гидросернистого натрия взаимодействует с атомарным кислородом по реакции: 4NaHS+O₂ = 2H₂O+2Na₂S₂.

В анодном процессе при электролитическом выделении сурьма из сульфосоли в растворе едкого и сернистого натрия на аноде основными являются два электрохимическим процесса: разряд ионов гидроксила с образованием воды и кислорода 2OH^- + 2e = H₂O + ½O₂.

Разряд ионов серы с образованием элементарной серы S^-2-2e=S.

Последняя образует с сернистым натрием полисульфид натрия:

Na₂S+S=Na₂S₂.

Кроме этого, у аноде происходит окисления атомарным кислородом полисульфиды натрия до тиосульфата: Na₂S₂+3O= Na₂S₂O₃.

Разряд аниона он не является вредным собственно для процесса, так как при этом образуется вода и кислород, не оказывающие вредного влияние.

Явление разряды серы с образованием в растворе полисульфида натрия вредны, так как последний способен восстановление на катоде вместо сурьмы. Помимо затрат электроэнергии, полисульфид, как и тиосульфат натрия, растворяет сурьму, выделившуюся на катоде, и переводит ее в раствор.

Протекают эти явления по следующим реакциям:

2Sb+3Na₂S₂=2Na₃SbS₃;

2Sb+ 3Na₂S₂O₃+3Na₂S=2Na₃SbS₃+3Na₂SO₃.

Поэтому при проведении электролиза необходимо стремиться максимально снизить образование полисульфида натрия.

В качестве средств борьбы с вредным влиянием полисульфида и тиосульфата натрия на ход электролиза возможно проведение процесса с так называемыми диафрагмами. Практически осуществление диафрагменного процесса электролиза вызывает ряд затруднений, которые осложняют работу. Для выщелачивании из отходов К.С.К. брали по 1000 грамм из штейна и 1000 грамм шлака.

В лабораторных условиях электролизные ванны подготовки следующим размером 22,5х16х13 см листа. Объем для электролита 3,0 литр. Размер катодного листа до боков ванны 2-3 см и до дна ванны не менее 3-4 см. Разноименные электроды в ванны устанавливается на расстоянии 4-5 см.

Катодный часть представляют из стали 10,5х10,5 см.

Анодный часть спаренного электрода собой пять шесть прудков из полосового железа 12,5х 2 мм.

Экспериментальных основных показателей электролиза является следующие:

– концентрация электролита сурьмы не должен быть не ниже 20 г/л и др. вещества;

– температура в ваннах поддерживается в пределах 50-60⁰С;

– скорости циркуляции электролита 1,5 л/мин;

– напряжение на электролизных ваннах колеблется от 2,6 В до 3,5 В;

– практически катодное плотность тока должен быть Дк=30 а/см³;

– при электролизе сурьмы наращивание катодной сурьмы производится круглый сутки. Прекращение подачи электрического тока ведет к растворению в электролите катодного осадка. Катодный осадок представляют плотную, но очень хрупкую массу, поэтому удаление ее с катода осуществляется сбиванием ударами молотка сверху электрода. Сбивание катодного осадка производится 48 и 72 часа т.е. 2 и 3 суток. В лабораторных условиях процессе электролиза получили следующие данные (Таблица 1).

Таблица 1.

№	Наименование пробы	Объем электролита, литр	Полученный катодный металл сурьмы, грамм
1	Штейн	3	20
2	Шлак	3	5

ВЫВОДЫ:

─ Установлено, что в процессе электролиза с расчетом получения в нем: сурьмы-30 г/л; сернистого натрия 25-30 г/л; едкого натра 25-30 г/л, получено катодный металл сурьмы из штейна и шлака;

─ Показано, что в лабораторных условиях из отходов в процессе электролиза получено минимальный катодный металл сурьмы из 3 литра раствора штейна 20 г и шлака 5 г.
ЛИТЕРАТУРА

1. 
   Худяков, И.Ф. Комплек­сное использование сырья при переработке лома и отхо­дов тяжелых цветных металлов. [Текст] / И.Ф. Худяков, А.П. Дорошкевич, С.В. Карелов. – М.: Металлургия, 1985. -157 с.
   
2. 
   Шиянов, А.Г. Производства сурьмы [Текст] / А.Г. Шиянов. –М,1960. – 177с.
   
3. 
   Чазова, Л.А. Цветные металлы [Текст] / Л.А.Чазова, М.Аскаров, В.И. Журавлев // Воронеж, 1971.– №-2. – С.17-18.
   
4. 
   Мельников, С.М.Сурьма[Текст] / С.М. Мельников. – М.:Металлургия, 1977. – 534 с.
   
5. 
   Букин, В.И. Переработка производственных отходов и вторичных сырьевых ресурсов, содержащих редкие, благородные и цветные металлы [Текст] / В.И. Букин, М.С. Игумнов и др. – М.: Деловая столица, 2002. - 224 с.