Большаков - Химия и технология редких и рассеянных элементов (т.1) (1108616), страница 84
Текст из файла (страница 84)
Для начала цементации рекомендуется добавить к раствору -20 мл/л соляной кислоты (она растворяет пассивирующую окисную пленку с поверхности алюминия) и нагреть его до 60'. Когда начинается цементация индия, нагревание прекращают, так как реакция проходит с выделением тепла. Цементацня на алюминии при наличии примесей идет не до конца — в растворе остается до 0,5 г/л индия; этот остаток приходится осаждать цинковой пылью [1061.
Губчатый индий легко окисляется идля пассивирования должен сутки храниться под водой. Чтобы получить компактный металл, губку брикетируют и переплавляют под слоем щелочи или парафина. Если индий выделяют электролизом, то рекомендуются сульфатные растворы, содержащие 8 — !О г/л серной кислоты.
Катодная плотность тока !00 — !50 А/м'", напряжение 2 В [!1. Катоды из нержавеющей стали, аноды графитовые. Чтобы катодный осадок был плотным, добавляют к электролиту органическую кислоту (муравьиную, уксусную, щавелевую, винную и т. п.) или ее соль. Было предложено [125[ электролитическое выделение индия из сульфидно-щелочной ванны. Исходный раствор с концентрацией индия -50 г/л получают, растворяя 1п(ОН), в насьпценном растворе [4ааЯ. Электролиз ведут с диафрагмой до остаточной концентрации индия -10 г/л. Отработанный электролит регенерируют действием Ва5. На заводе в Дуисбурге индий получают из концентрированной индиевой амальгамь! (-80еа! 1п) путем электролитического разложения в расплаве 1пС! при 250'. Катодом служит расплав индия [!26[. Экономическое сравнение различных способов получения индия.
Как видно в табл. 38, затраты на извлечение металла и производительность труда в значительной степени определяются содержанием индия в исходном сырье. При равных условиях экстракционная технология позволяет получать индий с меньшей себестоимостью при лучшем извлечении и более высокой производительности труда. Таблипа 38 Экономика извлечения индия из различных видов сырья (127! ар в ко 5о, ом о мНЯ Я.' .
о ° а о о м м оу м ' а м о. 3 'но йо. 3 Сущность технохагннсснаа схемы аю $ о. о, с са Исхахнас сырье Свинцовые (0,005% 1и) Свинцовые (0,025% 1п) Сульфатизацня, фосфатное осаждение, амальгамация Сульфатизация, зкстракционное выделение, амальтамация Кислотное выщелачивание, гидролитическое осаждеиие, амальгамацня Кислотное выщелачивание, гидролитическое осаждение, злектролнз Сульфатизация, зкстракционное выделение, цементация и злектролиз 474 60 80 пыли пыли 266 50 80 140 58 Вельц-окислы (О 05а4 1п) 60 55 Вельц-окислы (0,03% 1и) 60 330 125 194 103 130 Свинцовые кеки (0,025% 1п) 88 Примечание.
1!аниме приведены в расче~е на мощность цеха 2 т индяя в год. — 318— Получение индия высокой чистоты. Индий, полученный нз побочных продуктов цинкового нли свинцового производства, содержит в качестве примесей свинец, медь, кадмий, железо, цинк, алюминий иногда олово, никель и другие элементы, а при амальгамном процессе — и ртуть. Частично удаляют примеси уже описанными методами. На некоторых специфических способах очистки остановимся подробнее. Плавка под слоем щелочи. Полученную в процессе цементации или электролиза губку индия переплавляют под слоем расплавленного едкого патра. Этим достигается, помимо получения компактного металла, очистка от большей части цинка или алюминия, на которых производилась цементация, а также от ряда других примесей, растворяющихся в расплавленной щелочи.
Вместо переплавки под щелочью иногда применяют плавку под глицерином с добавкой хлорида аммония. Прн этом содержание примесей цинка, кадмия и железа может быть снижено до десятитысячных долей процента ! ! П !. Рафинирование последовательной цемент а ц и е й П !8!. Сначала исходный технический индий растворяют, нагревая в серной кислоте. Нерастворившнйся остаток, содержащий медь, серебро и свинец, отфильтровывают, а из кислого раствора цементируют примеси на листах чернового индия.
При этом удаляются медь, сурьма, висмут, серебро и большая часть олова. Вторая операция цементации имеет целью удалить кадмий и таллий, которые не цементируются на индии. Их можно осадить из раствора цинком, но при этом наряду с примесями осаждается индий, осадок которого покрывает цинк и мешает дальнейшей очистке, Чтобы уменьшить выделение индия, цементируют, во-первых, из более разбавленного и более кислого раствора, во-вторых, вместо чистого пинка берут сплав его с 1',д индия и 0,3'Уд кадмия. Чтобы операция была успешной, надо иметь свежую аитивную поверхность у пластин сплава, для чего сплав ежедневно переплавляют.
В третьей операции цементации осаждают из раствора сам индий на листах алюминия высокой чистоты. Этот способ рафинирования дает хорошие результаты, но он малопроизводителен и требует точного соблюдения условий работы. Х л о р и д н ы й м е т о д. Основан на фракционном образовании хлоридов и диспропорционировании низших хлоридов индия [1281. Расплавленный индий обрабатывают при 250' 5 — 10 мин смесью трех частей ХпС1д и одной части ННдС!.
Таллий преимущественно переходит в солевой расплав: 2Т! + 2ЫН4С! = 2Т!С1 + 2МНд + Ыд (19) Удалив таллий, солевой шлак снимают. Металл снова обрабатывается подобным образом. Расход НН4С! возмещают, добавляя свежую соль. Индий постепенно переходит в расплав в виде низших хлоридов. Процесс продолжают до тех пор, пока не останется лишь небольшой королек металла ( !ОЙ), в котором концентрируются примеси свинца, меди, олова, серебра, сурьмы и т. д. По другому варианту этого способа П291, индий плавят под насыщенным раствором УпС1„имеющим температуру кипения выше 160', к которому добавляют концентрированную соляную кислоту.
Полученный при растворении солевой шлаи (или раствор) с низшими хлоридами индия отделяют от королька металла и растворяют в воде. При этом низшие хлориды диспропорционируют, выделяя металлический индий, например 1и С!д —— . !иС!д+ 1и (20! По охлаждении раствор слегка подкисляют соляной кислотой, чтобы выделившиеся частичии индия собрались в губку. Раствор, содержащий около половины всего индия вместе с примесью кадмия и избытком цинка, отделяют. Цементацией или электролизом из него выделяют индий и пускают в оборот.
Раствор упаривают, хлорид цинка, снова используют. Губку промывают дистиллированной водой и переплавляют. Для дополнительной очистки ее растворяют в соляной кислоте, и индий выделяют электрол!!зод!. Этот процесс позволяет получать металл с содержанием суммы примесей около 0,0019д. Недостаток его — большое количество оборотных материалов, а также необходимость использования ЕпС1д высокой чистоты. Предложено рафинировать индий, пропуская над ним пары 1пС1,. Образовавшийся 1пС1 конденсируется и разлагается в деионизированной воде, куда добавляют немного соляной кислоты. Полученную — 319— губку высушивают, брикетируют и переплавляют в ваиууме, а оставшийся в растворе трихлорид индия регенерируют. Такой процесс резко снижает содержание примесей меди, свинца, никеля, цинка, кадмия и др. [130).
Другие методы химического рафинирован и я. Находит применение иодидный способ. Индий расплавляют под слоем глицеринового раствора К1 с иодом [129). Примеси, обладающие большим по сравнению с индием сродством к иоду, такие, как кадмий и таллий, переходят в глицериновый раствор, где связываются в иодидцый комплекс: (21) Свинец и олово — трудноудаляемые примеси. Они практически не удаляются из индия при кристаллофизической очистке; недостаточно эффективны для очистки от них и электролитические методы. Из числа предложенных отметим способ соосаждения с сульфатом бария [13П изоморфногос пим сульфата свинца. (Коэффициент распределения свинца между раствором и осадком 6,5 10 '.) Повторяя операцию, можно удалить свинец до концентрации менее 1 1О '%.
Частично удаляется также олово. Предложено несколько вариантов экстракционной очистки индия. Экстракцию ведутлибо из сильно солянокислой (8 — 10 н.) или бромистоводородной (4 н.) среды, либо из менее концентрированных солянокислых растворов (5 н.) с таким расчетом, чтобы извлечь примеси, а индий оставить в водной фазе. В качеств экстрагентов применяют, например, изопропиловый эфир или трибутилфосфат [!32). Р афин ирование дистилляцией. Летучиепримеси (цинк, кадмий, ртуть) удаляют из индия дистилляцией в вакууме. Выдержка при температуре выше 600 несколько часов под давлением менее 1О ' мм рт.
ст. позволяет достаточно глубоко очистить индий от этих примесей. Свинец и олово — также более летучие металлы, чем индий, но их содержание при такой обработке снижается незначительно [1ЗЗ!. Э л е к т р о л и т и ч е с к о е р а ф и н и р о в а н и е. Для очистки индия применяют электролиз из слабокислого раствора (рН около 2 — 3).
Электролитом служит раствор хлоридов индия и натрия или аммония (например, 60 г!л индия, 30 г'л ХН,С1) с небольшим количеством желатины или клея. Хлорид натрия (или аммония) увеличивает электропроводность электролита. Желатина (или клей) способствует получению ровного плотного осадка. Электролиз ведут в кварцевых или керамических сосудах. Катоды делают из титана или из тонких листов очищенного индия. Содержащиеся в анодном индии примеси свинца, олова, меди, висмута и т.
п. большей частью переходят в шлам, для собирания которого аноды заключают в хлопчатобумажные мешки, При электролизе создают плотность тока 100 †2 Аlм', температуру до 40' [134). Для лучшей очистки индия предложен электролиз в ваннах с диафрагмой и непрерывной очисткой электролита путем цементации на металлическом индии. Таким путем можно снизить содержание + свинца, олова и меди на два порядка (!35!.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
