DOC《电解法从铅阳极泥提取铋的研究》

2、异极距50mm、电解时间24h、电解液循环量50ml/min.考察电解液温度变化对电流效率、电耗及阴极铋纯度的影响.电解液温度变化对电流效率和电耗的影响如表3所示,电解液温度变化对阴极铋纯度的影响如图2所示. 表3 温度对电流效率和电耗的影响 Table

3 Effects of temperature on current efficiency and power consumption 温度 (℃) 电流效率 (%) 电能消耗 (kW・h・tC1Bi)

25 98.33 144.50

30 98.28 136.87

35 98.02 134.12

40 97.88 131.43

45 97.65 129.78 从表3可以看出,随着电解液温度的提高,电流效率呈逐渐下降的趋势,当温度高于30℃后,电流效率下降幅度增大,这可能是因为温度的升高使得阴极上的副反应增加.另一方面,随着电解液温度的提高,电耗不断下降,这是由于升高温度有利于加快离子的扩散速度,减少浓差极化,降低电解液的比电阻,从而有利于槽电压和电耗的降低[18].然而,升高温度会加剧电解液的蒸发,使得电解液的腐蚀性增大.因此,不宜采用较高的电解液温度. 图2 电解液温度对阴极铋纯度的影响 Fig

2 Effect of temperature on purity of the cathode bismuth 从图2可以看出,当电解液温度的高于30℃后,阴极铋的纯度下降明显,而杂质元素锑、铜、铅、银的含量均随着电解液温度的提高而有所上升.这是由于提高电解液温度促进了阳极酸溶,使得金属元素化学溶解加快[19,20],大量杂质离子进入电解液,随着电解的进行,杂质离子浓度不断提高,从而在阴极析出,使得阴极铋的纯度下降.综合以上试验结果,电解液温度为30℃时,阴极铋纯度较高,电流效率与电能消耗都较适宜,故选取30℃作为最佳电解温度. 2.2 电流密度对电解过程的影响 保持电解液中Bi离子浓度120g/L、NaCl 80g/L、游离盐酸100g/L,控制电解温度30℃、异极距50mm、电解时间24h、电解液循环量50ml/min.考察电流密度变化对电流效率、电耗及阴极铋纯度的影响.不同电流密度对电流效率和电能消耗的影响如表4所示,不同电流密度对阴极铋纯度的影响如图3所示. 表4 电流密度对电流效率和电耗的影响 Table

4 Effects of current density on current efficiency and power consumption 电流密度 (A・mC2) 电流效率 (%) 电能消耗 (kW・h・tC1Bi)

110 97.67 108.13

130 97.85 123.21

150 98.28 136.87

170 98.65 151.82

190 98.84 184.55 从表4可以看出,随着电流密度的增大,电流效率升高,电能消耗增大.这是由于电流密度提高,使得电解槽电压升高,因此电能消耗也随之升高;

电流密度升高后,阴极沉积速度加快,单位铋产量也随之升高,从而使得电流效率也提高.若电流密度太低,则单位铋产量较低,生产效率低,因此可综合二者找到较佳的电流密度. 图3 电流密度对阴极铋纯度的影响 Fig

3 Effect of current density on purity of the cathode bismuth 从图3可以看出,随着电流密度的增加,阴极铋的纯度有所下降,杂质金属锑、铜、铅含量明显上升.这是由于,在电解过程中,阳极表面的过电位随着电流密度的提高而提高,氧化强度也随之提高,导致一些在低电流密度下不能被氧化溶解的杂质金属在高电流密度下被氧化溶解[21].加之提高电流密度,阴极附近电解液中铋离子浓度贫化加剧,若无法及时补充铋离子,则杂质离子就会在阴极沉积,从而降低阴极铋的纯度[18].当电流密度高于150A・mC2后,阴极铋纯度下降较为明显.综上所述,在电流密度为150A・mC2时,阴极铋纯度较高,结合电流效率、电能消耗以及单位铋产量,粗铋电解电流密度选取150A・mC2较适宜. 2.3 酸度对电解过程的影响 保持电解液中Bi离子浓度120g/L、NaCl 80g/L,控制电流密度150A/m