Расчёты при электролитическом рафинировании сплавов благородных металлов

ПРИМЕР 1. Определить удельный расход электроэнергии, выход по энергии и массу выделившегося золота на катодах с общей площадью 5 м² за 8 ч электролиза золотого сплава плотности тока = 1200 А/м² и катодном выходе по току = 0,98. Среднее напряжение на ванне = 1,0 В. Анодный выход по току = 0,90.

РЕШЕНИЕ:

1) ток потребляемый на восстановление золота:
= 1200*5 = 6000 А;

2) масса осаждённого на катодах золота:
; г-экв/А*ч

3) удельный расход электроэнергии на анодное растворение 1 кг золота:

или ;

4) выход по энергии будет равен:

ПРИМЕР 2. Определить массу аффинированного серебра, получаемого при электролитическом рафинировании серебряного сплава в течении 24 ч при силе тока, подаваемого на электролизёры, 9000 А. Катодный выход по току – 95 %. Среднее напряжение на ванне 1,6 В. Определить расход электроэнергии на производство1 кг серебра и выход по энергии.

РЕШЕНИЕ:

1) масса осаждённого на катодах серебра:

;

2) расход электроэнергии на выделение 1 кг катодного серебра

или ;

3) выход по энергии:

ПРИМЕР 3. Суточная производительность электролизного отделения по аффинированному золоту – 200 кг. Электролиз ведут в ванне объёмом 25 л. Число катодов – 18, число анодов – 15; завешены они по 3 штуки в ряд на соответствующих штангах размер рабочей части катода 10´15 см. Рабочее напряжение на ванне – 1,4 В. Потеря напряжения в соединительных шинопроводах составляет 3 % от напряжения на ванне. Плотность тока – 1000 А/м². Катодный выход по току – 96%.
Определить число ванн электролизёров для выполнения суточной программы по золоту, расход электроэнергии на 1 кг аффинированного золота и выход по энергии.

РЕШЕНИЕ:

1) ток, потребляемый на восстановление золота на катоде в одной ванне:

2) масса золота, осаждённого на катодах одной ванны за сутки:

3) необходимое количество ванн для обеспечения суточной производительности передела (200 кг) по аффинированному золоту:
;

4) удельный расход электроэнергии на 1 кг золота:
; ;

5) выход по энергии:
; .

ПРИМЕР 4. Элктролитеческому рафинированию подвергается анодный сплав следующего состава, %:
Au – 90; Ag – 3; Pb – 2; Pt – 0,001; Pd – 0,001; Fe – 0,5; Cu – 0,5. Электролиз ведут в ванне объёмом 25 л. Количество анодов – 15, масса каждого – 2 кг. Выход анодного скрапа – 10%. Принимаем, что все примеси растворяются полностью. Содержание золота в исходном электролите – 150 г/л. Катодный выход по току – 95 %. Сила тока на ванне – 2000 А.

Определить массу полученного на катоде золота, содержание золота и металлов-примесей в отработанном электролите после растворения анодов (при условии, что электролит не менялся по ходу электролиза) и установить необходимость смены электролита.

РЕШЕНИЕ:

1) ; ; ; ;
; ;

2) удельный расход электричества на анодное растворение 1 г металла, А´г/ч:
; ;
; ;
; ;

3) удельный расход электричества на растворение 1 г анодов, А´ч/г:


где - содержание металлов в аноде, доли единиц.

4) доля электричества, затрачиваемого на растворение отдельных компонентов анода:
; ;
; ;
; ;
; .

5) масса растворившегося анода:

в том числе Au: .

6) средняя продолжительность растворения 24,3 кг золота анодов:
известно, что , откуда:
; .

7) масса золота, осаждающегося на катоде за 5,2 ч:
; .

8) концентрация в отработанном электролите станет равной:
; .

9) масса элементов примесей, растворившихся за 5,2 ч на анодах:
; .
Принимаем, что 100 % растворившегося Ag переходит в шлам в виде AgCl.
;
;

.

10)состав отработанного электролита по примесям в случае отсутствия замены электролита будет следующим:
;
; ; ;
; .

11)сравниваем состав отработанного электролита по Au и примесям с техническими условиями и делаем соответствующие выводы. Электролит не годен к дальнейшему использованию, если концентрация Au в нём ниже 100 г/л, а концентрация примесей выше следующих пределов, г/л: Cu – 90; Pt – 50; Pd – 15;Pb–1,5;Te–4;Fe–2[2].
Концентрация Pb и Fe в отработанном электролите превышает допустимое содержание. Следовательно, электролит необходимо менять в ходе электролиза.
Вывод о необходимости замены электролита свежим делают по результатам химического анализа. В процессе металлургических расчётов определяют ведущую примесь – тот металл, содержание которого раньше других достигнет предельно-допустимых концентраций в электролите.
Рассчитаем какое потребуется время электролиза при заданных условиях для достижения ПДК по все элементам:
;

; ;
; ;
;
; .
Как видно из расчётов, ведущей примесью является Pb. ПДК её в электролизе достигается за 0,371 ч.
Для поддержания концентрации Pb на необходимом уровне следует не реже, чем через 0,371 часа менять электролит. Состав отработанного, заменяемого через 0,371 ч, электролита будет следующим:
;

ПРИМЕР 5. Рассчитать материальный баланс и состав продуктов электролитического рафинирования серебра. На электролиз поступает 100 кг анодов следующего состава, %: Ag – 90,5; Au – 5,0; Pd – 0,01; Pt – 0,01; Cu – 3,2; Pb – 0,5; Bi – 0,3; Se – 0,1; Te – 0,1. Объём электролита – 300л. Выход анодного скрапа – 15 %. В таблице 11 приведено распределение серебра и примесей из растворяющейся части анода между раствором, шламом и катодами; установленное на основе экспериментальных данных.

Таблица 6.1.

Распределение металлов по продуктам электролиза.

РЕШЕНИЕ:

1) масса части анода, перешедшего в скрап: 100 ´ 0,15 = 15 кг;

2) масса анода, подвергающаяся электролитическому разложению: 100 - 15 = 85 кг;

3) масса отдельных элементов анода, перешедших в скрап:
Ag: 15 ´ 0,905 = 13,575 кг;
Au: 15 ´ 0,05 = 0,75 кг.
Аналогично рассчитываем для других элементов и полученные значения заносим в таблицу 12 и одновременно выражаем их в процентах от исходной массы анода.

4) массы отдельных элементов анода, переходящих в электролит, шлам, катоды
Ag: - на катод 85 ´ 0,905 ´ 0,99 = 76,16 кг
- в шлам 85 ´ 0,905 ´ 0,01 = 0,77 кг.
Au: - на катод 85 ´ 0,05 ´ 0,0001 = 0,000425 кг
- в шлам 85 ´ 0,05 ´ 0,9998 = 4,25 кг
- в раствор 85 ´ 0,05 ´ 0,0001 = 0,000425 кг.
Аналогично рассчитываем для других элементов и данные расчётов сводим в таблицу 12.
Из таблицы 12 следует, что при рафинировании 100 кг анодов получают 76,16 кг катодного серебра.

5) состав продуктов электролиза:
а) состав скрапа аналогичен составу исходных анодов;
б) состав шлама
; ;
; ;
; ;
; ;
; ;
в. состав раствора (при условии отсутствия обновления растворов)
; ;
; ;
; ;
; ;
г) состав катодов

;
;
; .

Поиск по сайту: