让大家逐步了解铟的置换与点解原理

发布时间:2018-12-04 01:47    

1、铟置换原理

铝板、锌板之所以能置换铟是由于铝(标准电位-1.7伏)锌(标准电位-0.76伏)的标准电位比铟(-0.34伏)更负,因为负电性金属可以置换正点性金属。用盐酸反萃得到的水相氯化铟溶液,加入锌块置换,即可使铟沉淀呈海绵物析出。

2、写出置换的反应式

InCl

3

  +  Al = AlCl

3

 +  In↓

2InCl

3

  + 3Zn = 3ZnCl

2

 +  2In↓

Zn   + 2HCl= H↑ +  ZnCl

2

3、置换操作注意事项

置换在钢衬胶的置换槽内进行,置换前先将干净的锌块放入置换槽中,然后将反萃液用皮管从高位槽放入置换槽,注意高位槽刻度,切勿放下有机相,放液时放下抽风罩,防止砷化氢溢出,置换最后2-3天适当放一些铝板,使置换完全置换完毕,取样化验置换后液,置换后液合乎要求后,即可捞出海绵铟。

4、压团熔炼的目的

将含水的松散海绵铟用油压机压出水分,压成致密而具有金属光泽的团块,然后在熔融烧碱覆盖下熔炼,即称为压团熔炼。目的在于使铟中的杂质Zn、Al、Pb、Sn等与烧碱生成相应的锌酸盐、铝酸盐、锡酸盐而进入渣中,从而提供纯度高的电解粗铟。

5、压团熔炼的技术条件

⑴ 湿团单重2-5公斤

  ⑵ 湿团含水<5%

  ⑶ 烧碱加入量占铟量的50-60%,以渣稀为宜

  ⑷ 熔炼温度:200-300℃

  ⑸ 每炉装料:30公斤左右

  ⑹ 熔炉时间:0.5-1小时

  ⑺ 粗铟含量>97%

6、铟与杂质和碱的反应式

2In  +  3H

2

O = In

2

O

3

  +  3H

2

  In

2

O3  +  NaOH → Na

3

InO

3

  + H

2

O↑

  Zn  +  2NaOH = Na

2

SnO

3

  +  H

2

  Sn  +  NaOH →Na

2

SnO

3

  +  H

2

  2Al  +  6 NaOH = 2Na

3

AlO

3

 + 3H

2

7、铸阳极板时碱渣为什么要回收?

铸型碱渣要求稀一点,但一般碱渣含铟比较高,其原因有两个:其一、机械夹带,其二、在溶化过程中铟与水汽作用生成氧化铟,而氧化铟与碱左右生成铟酸钠入渣。故碱渣必须回收。

8、碱渣如何回收?

 将碱渣用水洗至中性,颗粒的金属铟可以直接回收,铸阳极,而渣用3NHCl或硫酸浸出,浸出液可直接送去置换即可。

9、阳极板的一般成分(%)

  In 97-99  Cd 0.04-0.1  Pb 0.01-0.3  Sn 0.04-0.3

10、何为电解?

电解是指直流电通过电解质溶液,而引起氧化还原的过程叫电解。

11、点解的实质

电解是利用各种元素的标准电位的不同,达到分离杂志提纯金属的目的。

12、铟电解的基本原理

铟电解精炼是粗铟阳极在电解槽中,借直流电的作用进行电化学反应,从阴极上获得纯铟的过程。

13、铟电解的主要反应

在阳极上:In – 3e → In

3+

  在阴极上:In

3+

+ 3e → In

14、铟电解液的一般成分

In 60-100g/l   NaCl 60-80g/l  明胶0.5-1g/l  PH 2-2.5

15、电解应控制的技术条件

⑴ 电解液组成及添加剂

  ⑵ 电解液的PH值

  ⑶ 电流密度40-70A/m

2

  ⑷ 槽电压<0.3伏

  ⑸ 电解液的温度:20-30℃,最高不超过40℃。

16、电解液中为什么要加入NaCl?

因为电解液一般酸度不高,(PH=2-2.5)加入NaCl以提高导电率和提高氢的超电压,以提高电流效率。

17、冬季阳极布袋上出现的白色结晶物是什么?是什么原因产生的?

冬季阳极布袋上出现的白色结晶物是硫酸钠Na

2

SO

4

·nH

2

O。产生原因是加入NaCl过多,使Na

+

过剩,与电解液中的SO

4

2-

形成硫酸钠结晶析出。这种结晶物产生使槽亚升高,阴阳极短路,布袋变硬,给操作带来困难,因此电解液中NaCl不可加入过多。

18、电解液中加入明胶的作用

加入添加剂明胶可以获得致密的析出金属,因为在一定的电位下,这些添加剂被阴极表面吸附,使金属离子放电过程受到阻碍,结晶不易长大,故有助于获得较细结晶的阴极沉淀物。但明胶加入必须适量,因为加入明胶会使槽压上升,必须防止。

19、溶液的酸度怎样控制?

生产中酸度一般控制在PH2-2.5.溶液PH过低使氢的超电压直线降低,氢气析出,使铟的电流效率下降。若PH太高>3,则Na盐反生水解,杂志也会水解沉淀,污染阴极表面,影像质量。

20、电解液中杂质浓度如何控制?

为了获得较纯的电解铟,应该严格控制溶液中杂志的浓度,含Cd<1g/l,Pb、Sn<10mg/l。电解液必须清洁明亮,无杂质,当含Cd超过指定值时应进行处理,机械杂质高时可进行过滤处理或反置换岗位用。

21、电解液的温度怎么控制?

电解液的温度一般在20-30℃为好,若温度升高,则扩散加速,杂质通过电化污染阴极铟的可能性增加,此外,溶液温度提高,氢超电压显著下降,使铟的电流效率下降和恶化阴级铟的纯度。最高不能超过40℃,否则必须采取冷却降温措施,冬季气温低Na

2

SnO

3

易结晶出来,需采取保温措施。

22、什么叫槽压?

槽电压就是电解槽内相邻阴阳极之间的电压降,以伏特(V)表示

23、什么叫电流密度?

单位电极有效表面通过的电流强度,称为电流密度。电流密度用Dk表示,它是铟电解的主要技术条件之一。

                                       A

24、槽电压与那些因素有关?

槽电压与电解液成分(包括NaCl、明胶加入量、添加剂等)、电解液温度、酸度(PH)、电流密度Dk、周期、极距、阳极品位等因素有关。

  槽电压对质量的影响是一个复杂的关系,所以要降低槽电压除将各接触点擦干净外,更主要是从电解液的温度着手,尽量降低电解液的电阻,适当提高电解液的温度,降低电流密度,减小极距,缩短周期,适当加一些NaCl,少加一点明胶,电解液适当加以搅拌,提高铟阳极的品位,都有利于降低槽压。

25、电解过程中电流密度如何选择?

应考虑以下几个方面:

  ⑴ 电解液中杂质情况,对于某些放电过程受电化动力学控制的杂质,则随阴极电流密度的提高,它污染阴极的程度将增加,因此要求采用较低的电流密度。

  ⑵ 阳极板质量,阳极杂质含量高,宜采用较低的电流密度。

  ⑶ 周期,刚开槽阳极泥层薄,电流密度可开大一点,后几天,阳极泥层增厚,槽压上升,电流密度可适当降低一些对稳定质量有好处。

  ⑷ 面积,每槽装6片阳极比装5片阳极在开同样的电流情况下电流密度小一些,因此装6片阳极比装5片阳极的电流密度可开大一些。

26、铟电解精炼过程中的杂志点位

粗铟中一般含有Ag、Cu、Zn、Sb、As、Sn、Tl、Cd、Fe、Al等杂质,杂质元素标准点位如表所示:

标准电位(V

-0.76     

-0.4

-0.34

0

-0.136

0.244

0.34

元素

Zn

2+

/Zn

Cd

2+

/Cd

In

3+

/In

H

+

/H

Sn

2+

/Sn

As

3+

/As

Cu

2+

/Cu

根据各种杂志和In的标准电位的不同可以分为以下三种:

⑴ 正电性金属杂志

Cu、Ag、As等这些杂质由于标准电位正值很大,而铟阳极溶化时极化值很低,因此,这些杂志将不溶解,而基本上全部进入阳极泥中。若是采用流动隔膜将阴阳极空间分开,或用滤纸和耐酸纤维织物(尼龙袋),将阳极包住,即可防止阳极泥污染阴极产物

⑵负电性金属杂质

这类杂质与In一道在阳极氧化而进入电解液中,但这类杂质负电性杂质更大,而浓度比较低,一般不会在阴极上析出,属于这类杂质的有Al、Fe、Zn等。

⑶标准电位与In相近的金属杂质

这类杂质有Sn、Pb、Cd等,这些金属必须在反萃液置换是处理,控制粗铟的含量。

27、Cd>1g/l时怎样处理

⑴方法一,采用(15-30%)N235+5%仲辛醇+煤油萃取除Cd,O/B=1/1-1.5,水洗O/B=2/1,酸化1-2NHCl或H

2

SO

4

,酸化至PH为2-2.5,整个过程在单级萃取槽中进行,一般情况下处理一次,电解液含Cd可降至<50mg/l以下,可返回使用。

  ⑵方法二,电解液含Cd可采用732阳离子和717阴离子组成的离子交换柱进行交换,电解液重新返回使用。

  ⑶送置换岗位置换,重新造新电解液。

28、获得精铟对电解液有何要求?

  电解液要求清亮,无水解物,含In 60-100g/l NaCl 60-100g/l Cd <1g/l Pb、Sn各<0.01g/l 明胶 0.5-0.1g/l PH= 2-2.5

29、电解对阳极有何要求?

要求阳极平整、表面光滑,无飞边毛刺,厚薄均匀,重量在3-5公斤(至少能电解一个周期)

30、电解槽电路如何连接?

同一槽阴、阳极为并联,相邻两槽间线路联接为串联。

31、析出In含Cd高时如何处理?

⑴ 方法一,采用甘油碘化钾法除Cd。

  将铟放置在盛有甘油的打搪瓷面盆内,加热溶化,之后加入碘、碘化钾,不断搅拌,使碘、碘化钾与铟中的Cd生成络合物(K

2

CdI

4

)溶于甘油,使Cd与In分离,达到提纯的目的,其反应如下:

  Cd  +  I

2

 = CdI2      CdI

2

  +  2Kl = K

2

CdI

4

终点加碘使红色不消失为终点,要求含Cd<0.0015%

  ⑵真空蒸馏法:

  此法基于金属镉与铟的沸点不同,(铟为2072℃,镉为765℃),以利用铟、镉在同一温度下,具有不同的蒸汽压,达到分离的目的。

32、甘油碘化出Cd的操作条件

⑴ 溶化温度160-180℃

  ⑵ 每20公斤加甘油1-1.5公斤,碘化钾100-150g,碘分次加,加至碘不褪色为终点。

33、氯化法除Tl的原理

  氯化物熔盐萃取法是在ZnCl

2

和NH

4

Cl(重量比=3:1)组成的熔盐中具有选择性的溶解度,在熔盐层的覆盖下于250℃熔炼铟时,铊首先成氯化物进入熔体,其反应式为

2Tl  +  NH

4

Cl → 2TlCl  +  NH

3

  +  H

2

,经5-10分钟,熔融盐的颜色慢慢由暗色变成深黄色,经一定时间后将渣倒出,从而将铊除去。

34、氯化法出Tl的操作方法

⑴ In︰NH

4

Cl︰ZnCl

2

=1000∶15∶45

  ⑵ 温度260-280℃

  ⑶ 时间1小时

  ⑷ 终点为黄色

35、如何求电流效率

点解中常说的电流效率一般指阴极的电流效率,即阴极实际析出的金属量与理论析出金属量之比。           

36、精铟的质量有何要求?

精铟质量必须符合YS/T 257-1998或GB6607-86标准

  化学成分(%)In≥99.993 杂质总和不大于0.0007,具体如下:Cu≤0.0005 Zn≤0.0015

Pb≤1.0010 Sn≤0.0015 Fe≤0.0008 Tl≤0.0010 Cd≤0.0015 As≤0.0005 Al≤0.0007或

In≥99.99,杂质总和不大于0.001,具体如下:Cu≤0.0005 Zn≤0.002 Pb≤0.0015 Sn≤0.002 Fe≤0.001Tl≤0.001 Cd≤0.0015 As≤0.0005

  物理规格:铟锭为银白色长方梯锭,铟锭表面应光洁,不得有熔渣及外来夹杂物,锭表面缩坑不大于30×2×2mm,其规格为110×(30±3mm)锭重分为2000g±100g,500g±50g两种。铟锭采用经杀菌消毒处理的特殊木箱包装。每箱重20-30Kg。

37、铟的运输、储存

铟锭包装采用集装箱或遮蓬运输,铟锭包装件垛码堆放,高度不超过五箱。铟锭融化时温度不宜过高,加酸溶化时应保持适度酸度,启封使用产品时不能用手直接拿取。铟锭用聚乙烯薄膜密封包装置入木箱内,每箱净重20-30Kg,箱内附标签,标明批号和净重,铟锭周围用碎纸或塑料泡沫塞紧,以防震动,以免损坏物品规格。

38、电解液的配制

取含量在99.99%以上的精铟15-20公斤,放于干净的搪瓷面盆中,加甘油适量于电炉上熔铸后,将甘油全部刮净,然后将电炉电压调至约200伏,使铟仍然保持在熔融状态不至冷却凝结即可。

  另取几个干净的搪瓷面盆装2/3的蒸馏水,取一个搪瓷杯洗净擦干备用,用搪瓷杯将铟舀起,缓慢向猪油蒸馏水的搪瓷面盆注入,同时并加以搅拌,使铟冷却成尽量小的颗粒状或长条状,冷却完毕后,用蒸馏水再洗一次。将700g以上的铟粒放于脸盆中,加半搪瓷H

2

O,加约500mlH

2

SO

4

缓缓加热,若反应过于强烈应降低温度并添加水,其反应式为