Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет),
Владикавказ, Россия:
В. М. Зароченцев, доцент кафедры информационных технологий и систем, канд. техн. наук, эл. почта: vlazarm@gmail.com
А. Л. Рутковский, профессор кафедры металлургии цветных металлов и автоматизации металлургических процессов, докт. техн. наук
И. И. Болотаева, доцент кафедры информационных технологий и систем, канд. техн. наук
Владикавказский филиал Финансового университета при Правительстве РФ, Владикавказ, Россия:
М. А. Ковалева, заведующая кафедрой «Корпоративные инфокоммуникационные системы», канд. техн. наук
Для проведения процесса электролиза щелочных растворов с получением диоксида свинца на аноде и свинцовой губки на катоде желательно иметь высокую концентрацию свинца на катоде и низкую — на аноде. Для предотвращения обрывов губки с поверхности катода и замыканий электродов требуется вести электролиз при пониженных плотностях тока, чтобы увеличить сцепление губки с катодом, либо разделить катод и анод сеткой из диэлектрика. Для улучшения технологических условий электролиза было предложено разделить католит и анолит пористой свинцовой губкой, одновременно являющейся проточным катодом; в качестве основы для наращивания губки использовать металлическую сетку, ряд параллельных стержней или пластин или иной проницаемый для раствора катод. Предлагаемый способ электролиза позволяет осаждать свинцовую губку преимущественно с тыльной стороны катода, что предотвращает попадание катодного осадка на анод и замыкание электродов. Поскольку катодная губка закрывает все поперечное сечение ванны, происходит разделение богатого раствора между катодами и бедного раствора около анодов, что повышает степень истощения раствора, позволяет уменьшить концентрацию свинца около анодов и управлять процессами образования оксидов свинца на аноде. Также данный способ позволяет значительно повысить плотность тока при низком расходе электроэнергии и высокой чистоте получаемой свинцовой губки по сравнению с известными способами, когда разрастание губчатого осадка в стороны ограничено поперечным сечением ванны (от 200–300 до 400–500 А/м2). Способ осаждения свинца в фильтрующем слое катодной губки позволяет значительно понизить расход электроэнергии, повысить чистоту катодных осадков и уменьшить концентрацию свинца в отработанном электролите по сравнению с интенсивными способами электролиза; процесс не требует повышения температуры, следовательно, нет необходимости в специальной аппаратуре для предотвращения образования щелочных паров.
1. Анна С., Яри А., Олоф Ф. Щелочное выщелачивание цинка из пыли электродуговых печей по производству нержавеющей стали // Физико-химические проблемы переработки минерального сырья. 2014. № 51. С. 293–302.
2. Eacott J. G., Robinson M. C., Busse E. Techno-economic feasibility of zinc and lead recovery from electric-arc furnace baghouse dust // CIM Bulletin. 1984. Vol. 77, Iss. 866. P. 41.
3. Youcai Z., Stanforth R. Selective separation of lead from alkaline zinc solution by sulfide precipitation // Separation Science and Technology. 2001. Vol. 36. P. 2561–2570.
4. Bakke P. Extraction of metal products from MSWI fly ash // 4th Hydrometallurgy Seminar. 2018. Olso, Norway. — URL: hydromet.no/Presentasjoner/Oslo%202018/Norsep%20Hydromet%20ed.pdf (дата обращения: 11.11.2021).
5. Fedje K. K., Andersson S. Zinc recovery from Waste-to-Energy fly ash – A pilot test study // Waste Management. 2020. No. 118. P. 90–98.
6. Мамяченков С. В., Якорнов С. А., Анисимова О. С., Блудова Д. И. Обзор результатов исследований электролитического получения цинковых порошков из щелочных растворов // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2019. Т. 23, № 2. С. 367–394.
7. Якорнов С. А., Паньшин А. М., Козлов П. А., Ивакин Д. А. Изучение термодинамики и кинетики процесса взаимодействия оксида цинка в составе прокаленной пыли электродуговых печей с NaOH // Цветные металлы. 2017. № 10. С. 57–62. DOI: 10.17580/tsm.2017.10.06
8. Сергеев В. А., Сергеева Ю. Ф., Мамяченков C. B., Анисимова О. С., Карелов C. B. Переработка техногенных свинецсодержащих промпродуктов с использованием растворов комплексообразователей // Металлург. 2013. № 1. С. 83–85.
9. Hui-Gang W., Nannan J., Wenwu L. Efficient and selective hydrothermal extraction of zinc from zinc-containing electric arc furnace dust using a novel bifunctional agent // Hydrometallurgy. 2016. Vol. 116. P. 107–112.
10. Попов А. А. К вопросу проблемы утилизации цинксодержащей пыли сталеплавильных производств // Интернет-журнал «Науковедение». 2015. Т. 7, № 2. С. 116–126.
11. Анисимова О. С., Сергеев В. А., Мамяченков C. B., Карелов C. B., Сергеева Ю. Ф. Электроэкстракция свинца из свинцово-трилонатного раствора // Известия вузов. Цветная металлургия. 2013. № 1. С. 17–21.
12. Болдырев Е. И., Иванова Н. Д., Власенко Н. Е. Извлечение цинка методом биполярного электрода из низкокон центрированных растворов // Украинский химический журнал. 1998. Т. 64, № 7-8. С. 114–117.
13. Варенцов В. К. Применение электрохимических процессов и реакторов с трехмерными электродами для решения экологических проблем гальванотехники // Журнал экологической химии. 1993. № 4. С. 335–341.
14. Пат. 1475985 СССР. Способ выделения свинца / Е. В. Маргулис, Н. В. Ходов, В. М. Зароченцев, П. Е. Маргулис, Э. А. Арчинова и др. ; заявл. 09.09.1987 ; опубл. 30.04.1989, Бюл. № 16.
15. Пат. 908109 СССР. Многокамерный проточный электролизер / В. Е. Дементьев, В. М. Тулов, В. В. Абрамов, А. А. Пунишко ; заявл. 12.03.1979 ; опубл. 27.03.1995, Бюл. № 9.
16. Пат. 2039132 РФ 93033274/02. Многокамерный проточный электролизер / П. М. Корякина, В. М. Червонин ; заявл. 25.06.1993 ; опубл. 09.07.1995, Бюл. № 9.
17. Багоцкий В. С. Основы электрохимии. — М. : Химия, 1988. — 400 с.
18. Феттер К. Электрохимическая кинетика : пер. с нем.; под ред. Я. М. Колотыркина. — М. : Химия, 1967. — 856 с.
19. Сиберт У. М. Цепи, сигналы, системы : в 2 ч. Ч. 1. — М. : Мир, 1988. — 336 с.