29.04.2019
219.017.42af

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛОВ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области электрохимии, в частности к электролитическому получению металлов из их сульфидов. Электролиз ведут с использованием раствора электролита и положительного электрода, содержащего сульфид получаемого металла, порошок вещества, являющегося акцептором атомов серы, и порошок вещества, являющегося объемным токосъемником с электронной проводимостью. Способ является экологически безопасным и экономически эффективным.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области электрохимии, в частности к электролизному получению металлов, твердых растворов, химических соединений; изготовлению аккумуляторов и нормальных элементов.

Большая часть природных минералов меди, цинка, ртути, никеля и кобальта является сульфидными соединениями (Свойства элементов: Справ. изд./ Под ред. М.Е. Дрица, М: Металлургия, 1985, 672 с.). Получение металлов из водных растворов солей связано с осуществлением ряда технологических операций по получению этих солей из соответствующих сульфидов, которые экологически опасны. Поэтому целесообразно получать металлы непосредственно из их сульфидов, а не из их окислов и солей. Известен способ анодного разложения сульфидов металлов, например, для сульфидов никеля и меди (В.В.Стендер. Прикладная электрохимия. Харьков. Изд. Харьковского университета, 1961, стр.244). Недостатком этого процесса является то, что он оказался малопроизводительным с выходом некачественного металла.

Техническим результатом данного изобретения является разработка экологически безопасного и экономически эффективного способа получения металлов из их сульфидов электролизом нового типа.

Технический результат достигается тем, что предложен способ получения металлов, включающий электролиз с использованием нерасходуемого раствора электролита и положительного электрода, содержащего сульфид получаемого металла, при этом положительный электрод дополнительно содержит порошок вещества, являющегося акцептором атомов серы, и порошок вещества, являющегося объемным токосъемником с электронной проводимостью. В предлагаемом электролизном способе получения металлов из их сульфидов используется объемный насыпной положительный электрод, состоящий из смеси порошков и обладающий поэтому развитой внутренней поверхностью. Одним из компонентов этой смеси порошков является порошок с электронной проводимостью, который играет роль объемного токосъемника.

В качестве такого порошка используется, в частности, порошок кокса или угля. Эти два фактора интенсификации процесса разложения сульфидов используются при получении меди. Для увеличения эффективности процессов электролизного получения цинка, ртути, никеля и кобальта из их сульфидов используется дополнительный компонент смеси порошков - Cu2S, который играет роль акцептора атомов серы при их отрыве от сульфида восстанавливаемого металла.

Пример №1. Получение меди из Cu2S известным способом.

Электролиз происходил в насыщенном водном растворе CuSO4 (p) при комнатной температуре. Использовался объемный положительный электрод из смеси порошка Cu2S и дробленого кокса.

Осуществлялись следующие токообразующие реакции:

Термодинамический потенциал реакции ΔG (20°C) рассчитывался из термодинамических потенциалов сульфидов меди Cu2S и CuS [M.X.Карапетьянц, М.Л.Карапетьянц. Основные термодинамические константы неорганических и органических веществ. М.: Химия, 1968, с.470].

Из этой величины термодинамического потенциала реакции следует, что минимальное напряжение электролиза равно 0.15 В.

Рассчитанное минимальное напряжение этой электролизной реакции равно 0,41 В.

При практической реализации рассмотренных реакций установлены следующие характеристики процесса электролиза:

U [B]0.20.30.50.60.80.9
j [A/м2]0612182337

Достигнутые плотности тока j свидетельствуют о высокой производительности предложенного процесса производства меди и его сульфидов, которая соизмерима с производительностью традиционных процессов электролиза.

При увеличении напряжения и межэлектродного расстояния происходило возрастание плотности восстанавливаемого металла.

Пример №2. Получение цинка из ZnS

При производстве цинка обычно используют технологически трудоемкий и экологически вредный процесс получения ZnO из ZnS с последующим восстановлением Zn углеродом или получения ZnSO4 из ZnO и H2SO4. Кроме того, получаемый таким образом цинк содержит заметное количество примесей и поэтому требуется дополнительная операция по его очистке.

В данной работе осуществлен процесс получения цинка из его сульфида в насыщенном водном растворе ZnCl2 (p) при комнатной температуре. Объемный положительный электрод изготавливался из смеси порошков сульфидов цинка ZnS и меди Cu2S в соотношении 1 моль ZnS - 1 моль Cu2S. В качестве объемного токосъемника добавлялся толченый кокс или уголь. Молекулы Cu2S являлись акцепторами атомов серы при их отрыве от ZnS.

Опыты осуществлялись при визуальном контроле над процессом электролизного осаждения цинка на отрицательном электроде и многократном взвешивании этого электрода до и после процесса.

Токообразующая реакция данного процесса:

Термодинамический потенциал этой реакции ΔG (20°С)=+158.38 кДж/моль.

Рассчитанное минимальное напряжение электролиза равно 1,0 В.

Приведем электрические параметры процесса, осуществленного в лабораторном опыте.

U [B]1.21.31.41.5
j [A/м2]0162040

Достигнутые величины плотности тока (при соизмеримых напряжениях) значительно больше, чем при электролизе меди из Cu2S. Причина этого увеличения плотности тока - введение акцепторов атомов серы в положительный электрод в виде порошка Cu2S.

Удовлетворительное качество получаемого металла (его плотность и химическая чистота) достигались при межэлектродном расстоянии >1-2 см.

В данном процессе отсутствует возможность загрязнения медью получаемого цинка (даже при высоком напряжении электролиза). Действительно, при U>1,7 В термодинамически разрешенной является токообразующая реакция с образованием CuCl2

Однако, ZnS взаимодействует с CuCl2 по следующей самопроизвольной реакции:

Термодинамически такая реакция разрешена при комнатной температуре.

Поэтому медь не появляется на отрицательном электроде.

Пример 3. Возможность получения никеля и кобальта из их сульфидов.

Предлагается новый процесс получения никеля из сульфидов, например из природного соединения NiS. Для осуществления этого процесса положительный электрод изготавливается из смеси порошков NiS и Cu2S (в соотношении: 1 моль NiS - 1 моль Cu2S) и порошка дробленого кокса. Возможно использование двух электролитов: или NiCl2 (p), или NiSO4 (р). Выбор между этими электролитами может быть сделан только в ходе опытов, в которых будут установлены условия достижения максимальной плотности тока.

Токообразующая реакция предложенного процесса (на примере использования NiCl2 (р)):

Термодинамический потенциал этой реакции ΔG (20°C) равен:

ΔG (200°C)=-50,62 кДж/моль.

Исходя из этой величины ΔG (20°С) для величины ЭДС, образующейся в ходе осуществления предложенного процесса получения Ni из NiS, получаем: ЭДС=0,3 В.

Однако величина плотности тока этого процесса, по-видимому, является очень маленькой и, соответственно, ничтожной производительность такого процесса производства никеля.

Поэтому, чтобы процесс стал производительным, необходима внешняя ЭДС. Возможно, что заметная плотность тока может достигаться при малом напряжении, необходимом лишь для «перегонки» на отрицательный электрод мелкодисперсного никеля, возникающего в ходе самопроизвольной реакции (7) внутри положительного электрода.

Заметим, что медь не может возникнуть на отрицательном никелевом электроде, так как не может возникнуть в растворе соль меди из-за существования следующей самопроизвольной реакции:

Термодинамический потенциал этой реакции равен: ΔG (20°C)=-113,01 кДж/моль.

Анализ возможности получения никеля из NiS полностью относится к получению кобальта из CoS.

Способполученияметаллов,включающийэлектролизсиспользованиемраствораэлектролитаиположительногоэлектрода,содержащегосульфидполучаемогометалла,отличающийсятем,чтоположительныйэлектроддополнительносодержитпорошоквещества,являющегосяакцептороматомовсеры,ипорошоквещества,являющегосяобъемнымтокосъемникомсэлектроннойпроводимостью.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-7 of 7 items.
01.03.2019
№219.016.ca22

Высокопрочная немагнитная коррозионно-стойкая свариваемая сталь

Высокопрочная немагнитная коррозионно-стойкая свариваемая сталь может быть использована в машиностроении, приборостроении, специальном судостроении и буровой технике. Сталь содержит компоненты в следующем соотношении, мас. %: углерод 0,04-0,90, кремний 0,10-0,60, марганец 5,0-12,0, хром 19-21,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02205889
Дата охранного документа: 10.06.2003
11.03.2019
№219.016.d637

Способ получения аморфной ленты из металлических сплавов методом спиннингования

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству аморфных лент при сверхбыстрой закалке жидких сплавов. Способ получения аморфной ленты из металлических сплавов включает плавление сплава в тигле и слив его на поверхность охлаждающего диска. Через струю расплава и охлаждающий диск...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002277995
Дата охранного документа: 20.06.2006
29.03.2019
№219.016.f1b6

Плазменная установка для получения нанодисперсных порошков

Изобретение относится к области получения наноразмерных порошков (НП) элементов, неорганических соединений и композиций, в частности к плазменному оборудованию для производства НП различного назначения. Реактор имеет определенные соотношения геометрических размеров, связывающие выходной диаметр...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002311225
Дата охранного документа: 27.11.2007
29.03.2019
№219.016.f8b9

Высокопрочная коррозионно- и износостойкая аустенитная сталь

Изобретение относится к металлургии стали и может быть использовано в судостроении, машиностроении, пищевой промышленности и медицине. Предложена высокопрочная коррозионно-стойкая и износостойкая аустенитная сталь, содержащая компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,01-0,04; хром...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02158319
Дата охранного документа: 27.10.2000
10.04.2019
№219.017.04df

Способ кинетического низкотемпературного отпуска

Изобретение относится к термической обработке металлов и может быть использовано при производстве листового термически улучшенного высокопрочного проката из углеродистых и легированных сталей. Для повышения твердости, прочности, вязкости и пластических свойств закаленный на мартенсит лист...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002304624
Дата охранного документа: 20.08.2007
19.06.2019
№219.017.882f

Прутки из алюмоматричного композиционного материала для наплавки износостойких покрытий

Изобретение может быть использовано для дуговой и плазменной наплавки износостойких слоев на детали машин, работающих в условиях воздействия абразивного изнашивания, ударных нагрузок, эрозии при повышенных температурах. Прутки состоят из литых композиционных материалов на основе высокопрочных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002361710
Дата охранного документа: 20.07.2009
10.07.2019
№219.017.acd8

Способ рафинирования алюминиевых сплавов

Способ рафинирования алюминиевых сплавов включает обработку расплава флюсом, содержащим хлориды, фториды и огнеупорные наполнители в виде дисперсных частиц тугоплавких оксидов алюминия и кремния, при этом флюс замешивают в сплав, находящийся в твердожидком состоянии, а затем нагревают его до...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002318029
Дата охранного документа: 27.02.2008
Showing 1-10 of 34 items.
20.09.2013
№216.012.6d49

Способ изготовления термостабильных редкоземельных магнитов

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению термостабильных редкоземельных магнитов. Магниты могут использоваться в системах автоматики, промышленном оборудовании, автомобилях. Осуществляют выплавку сплава и получение из него порошка. После чего порошок подвергают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493628
Дата охранного документа: 20.09.2013
27.11.2013
№216.012.8643

Магнитный материал и изделие, выполненное из него

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к магнитным материалам для постоянных магнитов на основе редкоземельных элементов с металлами группы железа. Заявленный магнитный материал содержит железо (Fe), кобальт (Co), бор (B), по меньшей мере один элемент, выбранный из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500049
Дата охранного документа: 27.11.2013
20.07.2015
№216.013.6438

Лигатура для выплавки слитка жаропрочного сплава на основе титана

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов, в частности к производству слитков жаропрочных сплавов на основе титана. Лигатура содержит, мас.%: вольфрам 28-32, алюминий 28-32, титан остальное. Изобретение обеспечивает равномерное распределение вольфрама и других легирующих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002557203
Дата охранного документа: 20.07.2015
10.04.2016
№216.015.2e44

Способ диффузионной сварки

Изобретение относится к способу диффузионной сварки. Очищают детали из нержавеющей стали и мембраны из фольги палладия или палладиевого сплава электрополировкой. Собирают в пакет. В качестве промежуточного слоя применяют фольгу из никеля. Размещают в вакуумной камере. Нагревают. Прикладывают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579413
Дата охранного документа: 10.04.2016
13.01.2017
№217.015.8ffd

Способ частичного размагничивания наногетерогенных высококоэрцитивных магнитов типа sm-co-fe-cu-zr

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для стабилизации магнитных свойств магнитов типа Sm-Co-Fe-Cu-Zr путем их частичного размагничивания. Технический результат состоит в повышении точности и стабильности работы навигационного оборудования и систем авиационной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605544
Дата охранного документа: 20.12.2016
25.08.2017
№217.015.a236

Способ получения структуры высокотемпературный сверхпроводник - диэлектрик - высокотемпературный сверхпроводник

Использование: для создания структур высокотемпературный сверхпроводник – диэлектрик – высокотемпературный сверхпроводник. Сущность изобретения заключается в том, что на слой высокотемпературного сверхпроводника 123-типа направляют поток атомных частиц, в качестве высокотемпературного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002606940
Дата охранного документа: 10.01.2017
04.04.2018
№218.016.2f36

Способ изготовления композиционных мембран на основе тонких пленок металлов

Изобретение относится к технологии создания селективных мембран, функционирующих за счет избирательной диффузии водорода сквозь тонкую пленку палладия или его сплава, и может быть использовано в устройствах глубокой очистки водорода от сопутствующих примесей, сепарации водорода из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002644640
Дата охранного документа: 13.02.2018
12.07.2018
№218.016.700b

Способ повышения критической температуры сверхпроводящего перехода в поверхностном слое высокотемпературного сверхпроводника

Изобретение относится к способам повышения критической температуры сверхпроводящего перехода (Тс) в высокотемпературных сверхпроводниках (ВТСП) и может быть использовано для создания различного рода датчиков и счетчиков в сверхбыстродействующих электронных устройствах, криоэлектронных приборах,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002660806
Дата охранного документа: 10.07.2018
23.08.2018
№218.016.7e90

Способ пайки изделий из оксида алюминия

Изобретение относится к технологии производства алундовой и корундовой керамики и позволяет изготовить длинномерные изделия или изделия сложной формы. Способ пайки изделий из оксида алюминия включает приготовление шликера, нанесение его на обе спаиваемые поверхности, сушку и нагрев соединенных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002664561
Дата охранного документа: 21.08.2018
20.02.2019
№219.016.c034

Способ автоматической сортировки грунтов, зараженных радиоактивными нуклидами, и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области обращения твердых радиоактивных отходов. Способ автоматической сортировки грунтов, зараженных радионуклидами, заключается в том, что мелкие классы грунта крупностью менее 20-30 мм подают на ленту сепаратора в виде сплошного потока, который проходит вместе с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002339463
Дата охранного документа: 27.11.2008

Похожие РИД в системе