Способ электролитического восстановления трехвалентного катиона железа

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECFMiЛИН (1% (11) (59 4 С 25 В 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

|В . 13

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTWI (21) 375831 1/22-02 (22) 22. 06. 84 (46) 15.03.86.Бюл . 1(- 10 (71) Химико-металлургический институт АН КаэССР (72) С.Е.Дюсембаева, А.Баешов, А.А.Жарменов, М.Ш,Шарипов, Б.E.Êo êàêîâ и К.Н,Аушарипова (53) 669.177.179(088.8) (56) ЖПХ, т ° 10, вып. 4, 1937, с.607-617.

ЖПХ, т.46, вып.l, 1973, с.197-199. (54)(57) 1.СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО

ВОССТАНОВЛЕНИЯ ТРЕХВАЛЕНТНОГО КАТИОНА ЖЕЛЕЗА иэ растворов до двухвалент. ного в присутствии соли титана (LV), включающий диафрагменный электролиз, отличающийся тем, что, с целью снижения эксплуатацион.ных затрат, перед подачей раствора в диафрагменный электролиэер проводят электролиз в беэдиафрагменном электролизере при соотношении площадей электродов 8„ : ба =(25-40):1 до степени восстановления трехвалент ного катиона железа 25-30Х.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что восстановление трехвалентного катиона железа проводят в присутствии 2,5-3 5 г/л титана.

1217927 2

Изобретение относится к металлур- гии цветных металлов и может быть использовано длй предварительного восстановления трехвалентного катиона железа до двухвалентного состояния. ,Целью изобретения является снижение эксплуатационных затрат.

В результате проведенных экспериментов по изучению влияния концентрации титана на электролитическое восстановление трехвалентного катиона железа в бездиафрагменном электролизере установлено, что увеличение выхода но току двухвалентного катиона железа происходит до концентрации титана 2,5-3,5 г/л, после чего выход по току Fe возрастает очень медленно. Исследование влияния соотношения площадей анода (.S ) i като+ да (5„) на выход по току Ре позволяет выбрать оптимальное соотношение площадей электродов 5< а (25-401:1

Установлено также, что Fe " можно восстановить в бездиафрагменном электролнэере до степени восстановления (Я) равном 25-30Х без снижения выхода по току Fe по сравнению с диафрагмен4 ным электролизом, Это позволяет сократить количество диафрагменных электролизеров, так как в них необходимо восстановить только. оставшуюся часть Ре (70-753), П р н м е р 1. В стакане емкостью 75 мл радиально вдоль стенок расположен катод из свинцовой фольги. В середину стакана опускается свинцовый пруток, который служит анодом. В стакан заливают 50 мл раствора, содержащего 4,5 г/л

Ре + 20 г/л Н 804 . Добавляют 3 г/л титана в виде двойного сульфата аммония и титанила. Рабочая площадь катода составляет 50 см, анода

1,67 см, т.е.8„18 30:1, а катодная плотность тока равна 100 А/м

Через электролизер пропускают

108 А с электричества, после чего

8+ в растворе остается 330 г/л Fe u

1,20 г/л Fe . Выход по току (ВТ)

Ре2 составляет 95,71Х иf < w 26,67Х, Затем этот раствор заливают в катодную камеру диафрагменного электролизера, в качестве диафрагмы используют анионитовую мембрану ИА 41л, В этом электролизере площади свин2 цовых катода и анода равны 16 см

Плотность тока составляет 100 А/м .

В анолит подается подкисленная дистиллированная Вода (0> <0 =.1 r/ë) ° н, ю

После прохождения 381 А с электричества состав католита следующий, г/л: Fe 0,08 и Fe 4,42.BT z+ =

72 в 8X ý Е + 98 22Х.

В целом через два электролизера пропущено 108+381=489 А с электричества, при этом достигается степень восстановления Ре — 98,22Х, 8+ с выходом по току 79,17Х.

Примеры24. Этиопытыпроводят аналогично примеру 1, изменив площадь анодов в бездиафрагменном электролизере, концентрацию титана и количество пропущенного электричества. Опыт 4 проводят сразу в диафрагменном электролизере без предварительного применения бездиафрагменного. Режимы электролиза всех опытов и их результаты сведены в таблицу.

На основе полученных результатов рассчитано на сколько сократится необходимое количество диафрагмен-. ных электролиэеров (т.е. площадь катодов, необходимых для обеспечения восстановления определенного коли30 чества Fe в течение суток). Расчет проведен для производительности

I т/сут Fe

Необходимое количество электричества определяется из следующей

26,8 (000

35 формулы: Q= --128 КА ч элек56 Вт„тричества теоретически восстанавливает 56 кг железа). Значение ВТ а+ берем из примера 4, оно равно 79,52Х

40 или в долях единицы 0,7952. Подставляя, получаем Q =60 1, 8 кА, ч /сут, 601,В кА ч о 24 ч, т,е. Д 25 кА=

24ч

=25000A; I=i S, где i = плотность

45 тока, а 6 — площадь электрода.

Учитывая, что плотность тока i

100 А/м, необходимая площадь ка2

Д 20000 тодов составляет 8 —.**

=200 (м )

По предлагаемому способу 25-30Х

$+

Ре восстанавливается в бездиафрагменном электролизере, т.е. в диафрагменном электролизере необходимо восстановить 0,70-0,75 Fe . Из примеров 1-3 можно рассчитать, что сред2+ ний выход Fe по току составляет

73,33Х или в долях единиц 0,7333.

Количество диафрагменных электроли1217927 жает эксплуатационные затраты. Кроме того, данный способ характеризует ся достаточно высоким выходом по то-, ку Fe и минимальным расходом соли ам

5 . титана зеров сокращается в среднем на 21,2Х на столько же сокращается количество потребляемого диафрагменного материала. Это увеличивает эффективность процесса восстановления и сниБездиафрагменный электролиз

Содержание ти8 8„:8<1 Q» С s» СР + ВТРца+ Ре + см А с г/л г/л Ж Ж тана, г/л

1 3,0

2 2,5

1,67 30:I 108 3,30 1,20 95,71 26,67

1,25 40:1 123 3,16 1,34 94,05 29,85

3 3,5

2,00 25:! 99 3,37 1,13 98,8 25,02

4 3,5

Продолжение таблицы

Диафрагменный электролиз

Общее Пример В

Q» СF СFezi» ВТF z+» FC" ° 0

А.с г/л г/л Ж 7 А.с

TFåéÔ

381 0,08 4,42 72,8 98,22

489 79,17

369 0,08 4,42 72 0 98,20

492 77,40

378 0,07 4,43 75,2 98,45

480 0,07 4,43 79,5 98,40 нс

CFF

=4,5 г/л; Сн =20 г/л; 8„50 см мл» Й„100 А/м

Примечание.

V 50

Составитель В.Кривошеин

Редактор А.Долинич ТехредО.Ващишина Корректор,Л.Пилипенко

Заказ 1085/33 Тираж 615 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул.Проектная, 4

Пример

477 80;02

480 79,52