Нерастворимый анод для получения электролизом из водных электролитов металлов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистическик

Республик ((((996523

Ф ( ъ .г

/ (63 ) Дополнительное к авт. свил-ву (51 } М. Кд.

С 25 С 7/02 (22) Заявлено 2 1.05.8 1 (21) 3291565/22-02 с присоединением заявки М (23 ) fl р иорк тет

Опубликовано 15.02.83. Бюллетень _#_u 6

Дата опубликования описания 15.02.83

Гееудврствеккмв квмктвт яO декам кзввретекий и втврмтий (53 } УД К669.347..3 (088.8) (72) Авторы изобретения

10. N . Сизов и Х. Ш. Габитов

Усть-Каменогорский строительно-llopo>KHhllf и Усть-Каменогорский свинцово-цинковый к им. В, И. Ленина

- .

t г (7I) Заявители

Ф г-. (54} НЕРАСТВОРИМЫЙ AHOI1 ЛЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ

ЭЛГКТРЗЛИЗОМ ИЗ ВОПНЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ (й(ЕТА ЛЛОВ

Изобретение относится к производству металлов электролизом из водных растворов и может быть использовано при электролизе цинка, кадмия, l меди.

Известен нерастворимый анод для получения электролизом. из водных растворов металлов, выполненный из материала на .основе титана Pl) .

Наиболее близким к изобретению то по технической сути и достигаемомч результату является нерастворимый анод для получения электролиэом из водных раствором металлов, выполненный из материала на основе титана, содержатций

10-15% марганца. Анод из такого сплава обладает малым,по сравнению со свинцовым, весом (20 -25 кг), высокой прочностью (800-1200 мн/т ) и коррозионной стойкостьк (0,12-0,14 г/мйч((2 ) Однако титано-марганцовистым сплавом ирису(пи и недостатки, ограничиваютцие их использование в качестве нерастворимых анодов. При содержании в сплаве до 5-8 . марганца он обладает высокой коррозионной стойкостью и хорошей обрабатываемостью резанием, но потенциал выделения кислорода на аноде из такого сплава высок и составляет, например, при плотности тока

500 A/ì 3,8-4,6 В, т.е. при его иопользовании расход энергии возрастет и

1,5-2 раза по сравнению со свинцовосеребряным анодом. Увеличение содержания марганца в сплаве до 10-16% нозволяет понизить потенциал выделения кислорода на аноде до 3,2-3,4 В, однако при этом резко снижается коррозионная стойкость за счет анодного раст ворения марганца в электролит. Кроме того, резко возрастает твердость сплава и он поддается обработке только абразивными инструментами, что затрудняет изготовление анодов требуемых ра=ьмеров и формы.

Для изготовления нерастворимых анодов целесообразно испольэовать сила(ь(996523 титана со свинцом, Для получения сплавов титан-свинец возможно применение метода диффузионного насыщения титана свинцом.

Цель изобретения - сокращение удельного расхода электроэнергии, увеличение корроэионной стойкости и снижение себестоимости

Цель достигается тем, что нерастворимый анод для получения из водных элек- 1р тролитов металлов, например, меди, цинка,,кадмия, выполненный из материала на основе титана, выполнен из титана, насьпценного с поверхности свинцом до

10-25 вес.% 1$

Глубина насыщенного слоя 0,8-1,2 мм.

Концентрация свинца в слое изменяется от 25% на поверхности до 10% на расстоянии 0,7б, мм от поверхности (при толщине слоя 1,0 мм).

26

В качестве основы для изготовления используются листы технически чистого титана ВТ 1-0, а также сплавов титана ВТ-5 (5% АЕ, остальное Т1 ) и ОТ4-0 (4,25% Д6, 1,4% МИ,остальное Т ), Насыщение свинцом проводят по следующей технологии: очистка поверхности листа от окислов;погружение листов в расплавленный свинец; выдержка в течение 2-6 ч при постоянной температуре; извлечение листов из свинца и охлаждение в струе воздуха.

В табл. 1 приведена зависимость глубины диффузионного слоя (Д ) от темпера3S туры () и времени въщержки (ь ) показана

Скорость насьпцения титана свинцом при 700эС и ниже очень мала. Максимальная глубина слоя при 700 С и вью 40 держке в течение 10 ч составляет

0,125 мм.

В табл. 2 приведена зависимость потенциала анода (g ) и скорости коррозии (1/ ) от плотности тока (a ) на

4S аноде.

При температурах выше 850 С скорость насыщения титана свинцом высока, однако параллельно с насьпцением поверхности происходит растворение титана в свинце, что нежелательно из-эа потери титана и загрязнения свинца.

Заметного увеличения глубины слоя получить при этом не удается. Поэтому оптимальным диапазоном температур для насьпцения титана свинцом является

750-850 С.

Электрохимические параметры предлагаемых материалов исследуют потенциостатическим методом, а также в лабораторном электролизе (табл. 2).

Аноды (табл. 2), полученные путем насьпцения технического титака ВТ1-0 (сплавы 1 и 2), а также сплавов титана

ВТ-5 (.сплав Э) и ОТ4-0 (сплав 4) имеют более низкий потенциал выделения кислорода и меньшую скорость коррозии, чем сплавы титана с марганцем (сплавы 5 и 6).

Для сравнения приведены характеристикин и свинцово-серебряного электрода (сплав 7).

При приблизительно равных потенциалах выделения кислорода скорость коррозии свинцово-серебряного электрода в

7-10 раз больше, чем предлагаемого.

Можно =делать также вывод, что анод из тйтана, насьпценного свинцом, можно использовать при плотностях тока 750Аlм

2 и выше, тка как скорость коррозии при увеличении плотности тока возрастает незначительно. Таким образом, предлагаемый материал сочетает в себе положительные свойства известных нерастворимых анодов — высокую коррозионную стойкость, прочность и малый вес, характерные для сплавов титан-марганец (при концентрации марганца менее 10%), и невысокий потенциал выделения кислорода, характерный для свинцов -серебряного сплава. Кроме того, он позволяет вести электролиз при более высоких плотностях тока (например, 750 Аl м ) и и повысить, таким образом, производительность процесса электролиза. Стоимость изготовления такого анода снижается в

2 раза и составляет 57,6 руб. на 1 анод.

99 0523

Время С; ч

0,05

700

0,18

750

0,3

0,45

800

l,Î

0,4

850

0,75

1,2

0,45, 900

0,8

1,3

0,09

2,0

260

0,11

2.2

500

0,12

2,7

750

2,2

250

500

2,8

750

250

500

Температура, OC

1 Титан-75

Свинец-25

2 Титан-90

Свинец-10

3 Титан-73, 5

Алюминий-4, 5

Таблица 1

Глубина слоя, Д, мм

0,08

0,11

0,35

0,65

Таблица 2

0,08

0,10

О, ll

2,0 0,09 .

2,25 О. 11

996523

Прололж иио табл.

Потенциал

Скорость к орро.-. ии, г/м ч отность

K8ð

А lм анода, В

Свинец-22

0,12

2,8

750

2,05 0,09

250

4 Титан-74,8

2,3

О, 115

500

Алюминий-4, О

Марганец-1,2

2,9

О, 125

750

Свинец-2 О

0,12

4,8

250

5 Титан-9 1, 6

0,13

5,25

500

Марганец-8, 4

О, 14

5,8

750

3,5

250

3,7

500

6 Титан-84

4,0

Марганец-16

750

2,08 0,7

250

7 Свинец-99

2, 15 0,85

Серебро-1

500

2,25 1,4

750

Составитель В. Красина

Редактор T. Парфенова Техред А.Бабинец Корректор А. Ференц

Заказ 855/41

Тираж 641 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Формула изобретения

Нерастворимый анод для получения эпектролизом из водных электролитов метеллов, например меди, цинка, кадмия, выполненный из материала на основе титана, отличающийся тем, что, с целью сокращения удельного расхода электроэнергии, увеличения коррозионной

0,13

0,20

0,95 стойкости и снижения себестоимости, он выполнен из титана, насыщенного с поверхности свинцом до 10-25 вес.%.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии N 46-21085, кл. 13 (7)2 134. 1971.

2. Патент Японии М 45-41201, кл. 13 (7)З 134, 1970.