Гальванохимическое извлечение металлов (часть 1)

Гальванохимическая обработка является родственным цементации электрохимическим процессом, альтернативным для существующих процессов извлечения металлов Сu, Cr, Mo, W, Ni, Zn, As, Pb, U. В основу этого процесса положен принцип работы короткозамкнутого гальванического элемента на контакте смеси токопроводящих материалов (железококс, алюминий-кокс, железо-медь), образующих множество гальванопар. За счет разности электрохимических потенциалов без наложения тока от внешнего источника железо (алюминий) поляризуются анодно и переходят в раствор. Кокс (медь) в гальванопаре поляризуются катодно. Кислород восстанавливается на катоде до гидроксильных ионов. В присутствий кислорода на катоде протекает реакция: 2Н2О + O2 + 4е = 4ОН- и Меn + ne- = Me. На аноде идет реакция: Fe + 2ОН- = Fe(OH)2 + 2е-; и далее: 4Fe(OH)2 + О2= 4FeOOH + 2Н2О. При достижении в растворе мольного соотношения Fe(III):Fe(II) = 3:1 образуется магнетит: Fe3+ + 2Fe3+ + 8OН = Fe3O4 + 4Н2О.
Происходит контактное вытеснение металлов (цементация), восстановление цветных металлов и поливалентных анионов, а также захват образующимся оксигидратом железа путем соосаждения, ионного обмена, комплексообразования, сорбции примесей на свежеобразованных поверхностях гидроксидов железа (алюминия), включение анионов в коллоидную мицеллу гидроксидов железа с образованием нерастворимых оксигидроксидкомплексов. Основной вклад в осаждение металлов из растворов при гальваноочистке принадлежит гидролитическому осаждению примесей и сорбции на оксигидрате железа. Растворенные примеси переводятся в твердофазные осадки цветных металлов. Микротоки, образующиеся в поле гальванопары, губительно действуют на патогенную микрофлору сточных вод, тем самым обеспечивая глубокое их обеззараживание. В основу создания бессточных систем водопользования закладываются двухстадийные схемы очистки сточных вод с использованием гальванопар железо-кокс для удаления катионов и алюминий (сплав Д19Д16) - кокс для удаления анионов, что обеспечивает снижение общего солесодержания на 60-75% и достижения ПДК по токсичным компонентам. Например, осадок гальванопары алюминий-кокс не содержит токсичных компонентов и представлен оксисульфатами алюминия типа Al2(OH)2(SO4)2 и AI2(OH)4SO4. Данный продукт используется в качестве коагулянта при очистке бытовых сточных вод, а также при производстве керамики и цемента. Использована возможность увеличения плотности тока в поле гальванопары за счет таких материалов в качестве катода, которые имели бы более положительный стандартный потенциал, чем медь (+0.22 В), а также получения в поле гальванопары железосодержащего коагулянта с более высоким содержанием железа. Обработку ведут с использованием катода, выполненного в виде механической смеси кокса с пиролюзитом в соотношении (2-3):1. Для очистки от фенола использовали в качестве анода пиролюзит, а катодом служили перфорированные пластины из нержавеющей стали 12Х18Н10Т. В таблицах 4.4, 4,5 показаны результаты гальванохимической очистки, полученные на различных технологических растворах, оборотных, сточных и шахтных водах в ряде организаций: «Казмеханобр», Иреа-Пензмаш, МИСиС, «Интер-Эко», Союзцветметовтаматика, ВНИИ химической технологии, ИПКОН РАН, в Новосибирском государственном проектно-изыскательном институте «ВНИПИЭТ», Бурятском институте естественных наук СО РАН.

---