Основы электролиза: Что такое электрохимическое извлечение?

//Основы электролиза: Что такое электрохимическое извлечение?

Электрохимическое извлечение широко используется в современной промышленности при переработке металла, его добыче, аффинаже и очистке сточных вод. Электрохимическое извлечение – один из самых первых открытых методов электролиза, оно было предложено английским химиком Гемфри Дэви (Humphry Davy) в 1807. Спустя 66 долгих лет Аффинажная и плавильная компания Бальбаха и сыновей (Balbach and Sons Refining and Smelting Company) использовала его в первом коммерческом аффинажном заводе, вскоре после чего стала второй по величине металлоперерабатывающей компанией в Соединенных штатах.

 

Современные технологии должны извиниться перед экологией.”

-Уэнделл Берри

 

Но прежде, чем мы углубимся в понимание электрохимического извлечения, давайте более подробно рассмотрим, что такое процесс электролиза, так как электрохимическое извлечение является электролитическим процессом.

Электролиты это растворы, содержащие большую концентрацию ионов, обеспечивающих прохождение электрического тока. Электролитические процессы основаны на явлении электролиза, т. е. окислительно-восстановительных процессах, происходящих в электролите и на электродах при прохождении через электролит постоянного тока. Электролит состоит из положительно и отрицательно заряженных ионов (катионов и анионов). При пропускании через раствор постоянного тока положительно заряженные ионы (катионы) притягиваются к катоду, а отрицательно заряженные ионы (анионы) – к аноду. Подобные процессы называют электролитическими; электрохимическое извлечение основано на том же принципе.

В электролите для электрохимического извлечения содержатся растворенные металлы, которые и должны быть извлечены. Процесс электролитической очистки, используемый для повышения чистоты металлов очень похож на процесс электролитического извлечения. Оба метода применяются для получения цветных металлов (например, меди и серебра) и в обоих методах используется гальваническое осаждение целевого металла.

Типовая установка для электрохимического извлечения состоит из бака, выпрямителя и насоса. Катоды и аноды смонтированы в баке. Насос заполняет бак раствором электролита. С выпрямителя на катоды и аноды подается постоянное напряжение, вследствие чего из-за разности электрических потенциалов начинается перемещение катионов к катоду. В процессе работы установки положительно заряженные ионы осаждаются на катодах. Важно отметить, что по мере осаждения целевого металла на катоде его концентрация в растворе падает и темпы осаждения снижаются. При снижении темпов осаждения ниже границы практической применимости катоды с осажденным на них чистым металлом извлекаются из установки. В случае переработки жидких отходов раствор (сточные воды) очищается или концентрация цветных металлов в нем значительно снижается, так что он может в дальнейшем использоваться для химического осаждения или быть вторично использован в производственном процессе.

электрохимическое извлечение металлов

Электрохимическое извлечение практически не изменялось, но 20 лет назад появились передовые технологии электролиза, основанные на использовании цилиндрических ячеек с высокой скоростью протока, повышающей объемы массопереноса. Ячейки способны работать при низкой концентрации и обеспечивают выпуск продукции высокой степени чистоты даже в присутствии примесей. Первая цилиндрическая электролизная ячейка была разработана и выпущена на рынок компанией Electrometals под названием emew, что означает Electrometals electrowinning (электрохимическое извлечение по методу Electrometals). Преимущества цилиндрических ячеек расширили область применения электрохимического извлечения за пределы простой очистки металлов, позволив использовать его для переработки, утилизации твердых отходов, очистки сточных вод и даже в таких высокотехнологичных областях как производство полупроводников.

электрохимическое извлечение металлов

Несмотря на то, что электрохимическое извлечение в основном используется для получения цветных металлов, таких как медь, никель, олово, кадмий или благородных металлов вроде золота, серебра и платины, также оно может использоваться и в отраслях производства, требующих очистки сточных вод. Электролизный цех может работать 24 часа в сутки 7 дней в неделю и предоставляет следующие преимущества:

  • Сокращение объема отходов и использования воды
  • Повышение качества управления производственным процессом
  • Соответствие экологическим требованиям
  • Извлеченные металлы могут быть проданы с целью получения прибыли
  • Технология сертифицирована и обеспечивает стабильный результат

Учитывая все это технология электрохимического извлечения остается основой технологического процесса в горнодобывающей, металлоперерабатывающей и металлообрабатывающей промышленностях, предоставляя значительные экономические и экологические преимущества.