Đang tải... (xem toàn văn)
Tối ưu hoá quá trình Anốt điện phân tinh luyện thiếc trong dung dịch sunfat
1 A. Phần giới thiệu chung về luận án 1. Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay toàn bộ thiếc sạch Sn-1 sản xuất trong nớc đều theo công nghệ điện phân tinh luyện. Việc áp dụng công nghệ này đã đạt đợc các mục tiêu sau: - Thu đợc thiếc sạch loại Sn-1 từ thiếc thô chứa nhiều tạp chất khác nhau, trong đó có cả những tạp khó khử nh bitmut và chì. - Phù hợp với quy mô và điều kiện thực tiễn sản xuất trong nớc. Nhng thời kỳ đầu áp dụng công nghệ này đã phát sinh một số vấn đề: - Phơng pháp (PP) điều chế dung dịch còn phức tạp, khó đạt đợc nồng độ ion thiếc cao. - Thời gian thụ động anốt (T tđ ) quá ngắn (1 ngày), dẫn đến phải rửa bùn anốt giữa chừng, làm giảm năng suất bể, tăng chi phí lao động. Yêu cầu phải sớm tìm những giải pháp kỹ thuật và công nghệ nhằm khắc phục những khó khăn thực tiễn đòi hỏi. Đề tài: Tối u hoá quá trình anốt điện phân tinh luyện thiếc trong dung dịch sunfat trở thành vấn đề cấp thiết. 2. Mục đích của đề tài luận án - Nghiên cứu (NC) tìm PP điều chế dung dịch đơn giản, có nồng độ ion thiếc cao, áp dụng thuận lợi vào sản xuất công nghiệp. - NC tìm những chất phụ gia mới có thể kéo dài T tđ , thậm chí không cần phải rửa bùn anốt, nhằm nâng cao năng suất, giảm giá thành sản phẩm. 3. Đối tợng và phạm vi NC Đối tợng NC là các loại thiếc thô hiện đang dùng để điện phân tại các cơ sở trong nớc có thành phần hoá học nh bảng 1.6 và 5.11. Bảng 1.6. Thành phần điển hình của thiếc thô hiện sử dụng ở Thái Nguyên Nguyên tố Sn Fe Sb Cu As Pb Bi S (%) 98,08 0,008 0,098 0,048 0,032 0,293 1,435 0,009 Phạm vi NC: tìm các giải pháp công nghệ và chất phụ gia nhằm kéo dài chu kỳ rửa bùn (CKRB) anốt khi điện phân tinh luyện các loại thiếc thô đã nêu trong hệ dung dịch Sn-H 2 SO 4 . 2 4. ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Bằng PP điện phân thiên tích điện cực nằm ngang đã điều chế đợc dung dịch điện phân có nồng độ thiếc theo ý muốn, thiết bị đơn giản, hiệu suất hoà tan anốt rất cao, chi phí thấp hơn so với PP điện phân có màng ngăn hiện đang sử dụng tại các cơ sở sản xuất. Xây dựng giản đồ trạng thái E-pH, từ đó xác định miền u tiên tồn tại các cấu tử trong dung dịch điện phân nói chung và trong hệ H 2 O-Sn-S nói riêng. Nó có ý nghĩa rất lớn khi NC điện phân thiếc trong H 2 SO 4 . Việc đa vào hệ dung dịch Sn-H 2 SO 4 chất phụ gia mới là ion Cl - và Cr 6+ đã kéo dài đợc T tđ lên nhiều ngày là một thành công mĩ mãn, và lần đầu tiên đợc công bố. Sự có mặt của Cl - và Cr 6+ đã giải quyết đợc triệt để không cần phải rửa bùn anốt giữa chừng, tức CKRB anốt ở đây không còn ý nghĩa, điều này đã năng cao năng suất, giảm chi phí. NC tác dụng chủ yếu của Cl - và Cr 6+ để kéo dài đợc T tđ là do làm cho thiếc trong bùn anốt đợc hoà tan triệt để hơn, giảm lợng thiếc trong bùn, dẫn đến làm xốp lớp bùn và giảm khối lợng bùn cần sử lý sau điện phân. 5. Bố cục của luận án Luận án gồm 131 trang; 53 ảnh, hình vẽ, đồ thị; 37 bảng và 80 tài liệu tham khảo. Trong đó gồm: Mở đầu: 2 trang; Phần I. Tổng quan; Chơng 1. Thiếc và công nghệ tinh luyện: 25 trang; Chơng 2. Quá trình anốt: 28 trang; Phần II. Phơng pháp NC; Chơng 3. Phơng pháp và thiết bị NC: 14 trang; Phần III. Kết quả NC và thảo luận; Chơng 4. Xây dựng giản đồ trạng thái E-pH và điều chế dung dịch điện phân thiếc: 17 trang; Chơng 5. Kéo dài CKRB anốt: 27 trang; Chơng 6. Cơ chế thụ động anốt và vai trò của phụ gia Cl - và Cr 6+ : 15 trang; Kết luận: 3 trang; Danh mục các bài báo đã công bố: 1 trang; Tài liệu tham khảo: 7 trang; Phụ lục: 18 trang. B. Nội dung luận án Phần I. tổng quan Chơng 1. thiếc v công nghệ tinh luyện 1.1. Tình hình sản xuất, sử dụng thiếc trên thế giới. 3 Thiếc là một trong những kim loại màu đợc sử dụng rất sớm trên thế giới. Do không bị oxyhoá ở nhiệt độ thờng và oxít thiếc không độc nên đợc dùng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm. Thiếc cùng kim loại khác tạo thành hợp kim có tính năng rất đặc biệt. Ví dụ: Sn-Pb tạo thiếc hàn, Cu- Sn-Sb chế tạo ổ trục, Sn-Cu, Sn-Zn chế tạo các chi tiết máy 1.2. Các phơng pháp tinh luyện thiếc Để sản xuất thiếc sạch, hiện có hai PP: hoả tinh luyện và điện phân tinh luyện. Việc áp dụng PP nào phụ thuộc vào: thành phần tạp trong thiếc thô, quy mô sản xuất và điều kiện thực tế mỗi nớc. Điện phân tinh luyện Điều quan trọng nhất trong công nghệ điện phân tinh luyện một kim loại nào đó là tìm đợc dung dịch thích hợp. Dung dịch điện phân thiếc rất đa dạng, mỗi loại lại cần có các điều kiện kỹ thuật khác nhau (bảng 1.3). Bảng 1.3. Điều kiện kỹ thuật và các dung dịch điện phân thiếc Dung dịch điện phân Chỉ tiêu 1 Na 2 S Na 2 CO 3 2 H 2 SiF 6 (TL Sn hàn) 3 HCl 4 H 2 SO 4 Na 2 SO 4 5 H 2 SiF 6 H 2 SO 4 6 H 2 SO 4 Sufamin 7 Crezol Phenol sunfuric H 2 SO 4 Nồng độ axit g/l 200+90 60 ữ 100 75 ữ 85 150+200 60 + 20 30 ữ 80 2,4+48+60 Nồng độ thiếc g/l 25 30 ữ 40 30 ữ 35 35 60 30 ữ 50 25 ữ 30 Phụ gia Gelatin -napton Keo Keo -napton Keo Alion Keo -napton Aloin Mật độ dòng A/m 2 100ữ150 100ữ200 170ữ270 60 ữ 75 100ữ120 300 100 Điện áp bể V 0,2ữ0,3 0,3 ữ 0,4 0,2 ữ 0,3 0,4ữ0,45 0,3ữ0,35 2 ữ 3 0,3 ữ 0,5 Nhiệt độ dd ô C 80 ữ 90 30 ữ 40 25 ữ 30 25 ữ 30 25 ữ 30 30 ữ 35 30 ữ 35 KWh/tấn Sn > 200 190 200 272 242 150 214 Hiệu suất dòng % 90 ữ 95 96 ữ 97 95 97 96 ữ 97 94 ữ 95 96 ữ 97 Chất lợng Sn % 99,97 99,95 99,96 99,99 99,98 99,97 99,9 1.3. Tình hình sản xuất và sử dụng thiếc ở Việt Nam Đến nay, toàn bộ thiếc Sn-1 trong nớc đều áp dụng công nghệ điện phân tinh luyện với ~2300 t/năm, chỉ đáp ứng đợc một phần nhu cầu tiêu thụ. 4 1.4. Đánh giá công nghệ điện phân thiếc trong nớc và xác lập mục tiêu NC Công nghệ điện phân tinh luyện thiếc trong axit sunfuric khá đơn giản, lấy đợc thiếc loại Sn-1 một cách dễ dàng. Tuy vậy, do đặc thù của thiếc thô có chứa chì và bitmut, nên chỉ sau một thời gian rất ngắn anốt đã bị thụ động, phân cực anốt tăng cao, các kim loại tạp dơng tính có nguy cơ bị tan ra và cùng kết tủa với thiếc làm bẩn catốt. Để khắc phục, ngời ta phải xử lý một cách bị động là rửa bùn anốt giữa chừng với chu kỳ là một ngày. Nh vậy là quá ngắn so với một chu kỳ anốt từ 5 ữ 8 ngày đang đợc áp dụng trên thế giới. Luận án Tối u hoá quá trình anốt điện phân tinh luyện thiếc trong dung dịch sunfat nhằm hoàn thiện công nghệ chế tạo dung dịch và công nghệ điện phân tinh luyện thiếc chất lợng cao, góp một phần nhỏ vào việc phát triển công nghiệp sản xuất thiếc của đất nớc. Chơng 2. Quá trình anốt 2.1. Quá trình hoà tan anốt Quá trình hoà tan xảy ra theo nguyên lý u tiên hoà tan ở những chỗ có năng lợng bề mặt lớn nh ở những chỗ có tinh thể bé, tinh giới, đỉnh và cạnh. Thực tế hoà tan anốt trong điện phân kim loại rất phức tạp vì anốt thờng là một hợp kim gồm có nhiều cấu tử và nhiều pha khác nhau. 2.2. Lớp bùn anốt Trong quá trình hòa tan anốt có tính chọn lọc, chỉ các pha âm tính tan ra, còn các pha tạp dơng tính hơn không tan, chúng bám vào anốt tạo thành lớp bùn, có độ dầy từ vài mm đến 10 mm, có độ xốp nhất định. Đó là lớp bùn anốt, nó có thể rơi khỏi bề mặt anốt khi hình thành đợc một lợng nào đó nh điện phân đồng, hoặc có thể bám chắc vào mặt anốt và giữ nguyên hình dạng trong suốt thời gian làm việc nh điện phân chì, thiếc. 2.3. Thụ động anốt Khi cho phân cực anốt, không ít trờng hợp tạo nên ở anốt một lớp màng che phủ hoàn toàn bề mặt hoạt tính của anốt, làm quá trình hòa tan bị gián đoạn, phân cực anốt tăng đột biến (ổn dòng) hoặc dòng bị giảm mạnh 5 (ổn áp), dẫn tới hiện tợng anốt bị thụ động. Có rất nhiều nguyên nhân dẫn đến tạo lớp màng thụ động, đó là: thụ động hoá học và thụ động điện hoá. 2.4. Phân cực anốt và chất lợng điện phân Phân cực anốt ( ) trong các điện cực có tạo lớp bùn là chênh lệch giữa điện áp đo đợc ở kim loại điện cực và điện áp ở mặt tiếp xúc của lớp bùn với dung dịch điện phân. ảnh hởng của tới chất lợng điện phân. Nguyên nhân của sự tăng mạnh cũng chính là nguyên nhân dẫn đến làm giảm chất lợng điện phân. Cụ thể: - Khi tăng a các pha của tạp chất dơng tính hơn có thể tan ra sẽ u tiên phóng điện trớc ở catốt, dẫn đến làm catốt bị bẩn điện hoá. - Việc các kim loại dơng tính hơn tạo nên bộ xơng xốp có thể bị tan ra dẫn đến lớp bùn bị sụt đột ngột, dung dịch bị vẩn đục, các hạt bùn bám vào catốt kéo theo bẩn cơ học. 2.5. Giản đồ trạng thái E-pH Giản đồ hệ 3 nguyên H 2 O-kim loại tạp. Gồm các giản đồ hệ 3 nguyên H 2 0-Me (với Me là các tạp trong thiếc thô) đợc tải trên các trang web và tự vẽ nhờ phần mềm tính nhiệt động học lu trữ tại BM Vật liệu kim loại màu & compozit. Giản đồ hệ 4 nguyên H 2 0-F-Si. Chính là giản đồ trạng thái của axit H 2 SiF 6 , là một dung môi đợc dùng khá phổ biến trong điện phân tinh luyện thiếc. Giản đồ hệ 5 nguyên H 2 O-Sn-Si-F. Đây chính là hệ dung dịch điện phân thiếc trong axit H 2 SiF 6 . Hình 4.11. Giản đồ trạng thái E-pH hệ H 2 O-Sn-Si-F 6 Sự có mặt SnF 6 đã mở rộng miền tồn tại của Sn```` từ đgh 18 đến đgh 30. tức là Sn```` chỉ bị thuỷ phân thành SnO 2 .hyd ở pH cao. Phần II. Phơng pháp NC Chơng 3. phơng pháp v thiết bị nc 3.1. Phơng pháp xây dựng giản đồ trạng thái cân bằng E-pH Pourbaix đã trình bày các giản đồ cân bằng E-pH của hệ các nguyên tố với nớc. Trong thực tế luyện kim, dung môi không chỉ có H 2 O mà rất đa dạng nh: axit, kiềm PP này đề cập đến ý nghĩa và cách xác lập các giản đồ trạng thái E-pH hệ đa nguyên. 3.2. Phơng pháp điều chế dung dịch điện phân thiếc Có nhiều cách điều chế dung dịch SnSO 4 , song PP điện hóa đợc dùng phổ biến, thích hợp với quy mô công nghiệp. Các cơ sở trong nớc hiện đang sử dụng PP điện phân có màng ngăn, là PP phức tạp và tốn kém. Luận án NC điều chế dung dịch theo PP điện hoá thiên tích. Là PP đơn giản đợc ứng dụng khá phổ biến, nhng một số vấn đề cần thiết để tính toán thiết kế công nghệ cho sản xuất còn thiếu. Mục đích: tìm tính quy luật của hiện tợng thiên tích trong quá trình hòa tan anốt và hoàn thiện công nghệ để áp dụng vào sản xuất công nghiệp. Cơ sở của PP điện hoá thiên tích Nguyên tắc: phải hạn chế tối đa sự phóng điện của ion kim loại ở catốt. Điều đó dựa vào: - Hiện tợng điện phân dơng cực tan ở đáy bể. - Thiên tích nồng độ của ion Sn 2+ trong dung dịch. Thiết bị điều chế dung dịch. Hình 3.2. Sơ đồ cấu tạo bể điện phân chế tạo dung dịch H (cm) ~ A V 0 7 17 27 37 bể dd 1 3 2 4 dd H 2 SO 4 1. Máy ổn dòng 2. Bể điều chế dd 3. Catốt 4. Anốt 5. Khoá 5 7 Điều kiện kỹ thuật: - Chế độ dung dịch: H 2 SO 4 120g/l. - Mật độ dòng điện: i a = 150 ữ 200 A/m 2 - Điện áp bể: 2 ữ 3 V - Thể tích bể: 4 lít 3.3. Phơng pháp NC kéo dài chu kỳ rửa bùn anốt Phơng pháp xác định CKRB anốt và thiết bị NC CKRB anốt = T tđ - Thời gian an toàn Mục tiêu kéo dài CKRB anốt thành mục tiêu kéo dài T tđ . CKRB anốt hoặc T tđ đợc xác định thông qua đờng phân cực anốt theo thời gian. Đờng phân cực anốt đợc đo bằng điện cực so sánh Luggin (hình 3.3). T tđ đợc tính đến khi giá trị phân cực đạt 200 mV 3.3. Các phơng pháp NC khác Gồm các phơng pháp phân tích phổ khối, X-ray, hoá học định lợng, phơng pháp phân tích, biện luận xử lý số liệu và các phần mềm ứng dụng. Phần III. Kết quả nghiên cứu v thảo luận Chơng 4. Xây dựng giản đồ trạng thái E-pH v điều chế dung dịch điện phân thiếc 4.1. Giản đồ hệ 3 nguyên H 2 O-Sn. Hình 3.3. Sơ đồ đo phân cực anốt A 3 V - + + - + - + - 1 2 4 Hình 3.6. Sơ đồ h ệ thốn g thiết b ị đi ệ n p hân 8 Xây dựng giản đồ trạng thái H 2 O-Sn Hình 4.2. Giản đồ trạng thái E-pH hệ H 2 O-Sn. Khảo sát hệ H 2 O-Sn: - Theo độ pH, hành vi của thiếc đợc chia ra 3 miền rõ rệt: + Miền1: môi trờng axít mạnh, thiếc hòa tan thành các Sn`` và Sn````. + Miền 2: môi trờng axít yếu ữ kiềm yếu, thiếc hòa tan ra và bị thủy phân thành Sn(OH) 2 và SnO 2 .hyd. + Miền 3: môi trờng kiềm mạnh, thiếc tan thành HSnO 2 và ion SnO 3 . - Nồng độ ion Sn khi bị thủy phân khá thấp. Tính toán theo phh Sn``+H 2 O = Sn(OH) 2 +2H` pH = 0.75 - 0.5log(Sn``) Sn````+2H 2 O = SnO 2 .hyd+4H` pH = - 0.255 - 0.25log(Sn````) Với pH = 1, Sn```` = 6g/l, Sn`` = 71,6g/l chúng đã bị thủy phân. 4.2. Xây dựng giản đồ hệ đa nguyên sử dụng trong điện phân thiếc Giản đồ trạng thái hệ 4 nguyên H 2 O-Sn-S (hệ dung dịch Sn-H 2 SO 4 ) Hình 4.4. Giản đồ trạng thái E-pH hệ H 2 O-Sn-S. Sự có mặt của chất Sn 3 O(OH) 2 SO 4 đã thu hẹp miền tồn tại của Sn`` (hình 4.2 và 4.4). Nói cách khác, khi điện phân với pH rất thấp (pH -1) ion thiếc tan ra ở anốt đã có thể bị thuỷ phân thành Sn 3 O(OH) 2 SO 4 . 9 4.3. Thảo luận kết quả về giản đồ trạng thái * Thiếc anốt có thể hòa tan trong cả môi trờng axit và kiềm mạnh. * Khi điện phân trong H 2 SO 4 , miền tồn tại của các ion thiếc rất hẹp. * Với các tài liệu trong nớc, lần đầu tiên công bố giản đồ trạng thái cân bằng E-pH của hệ H 2 SO 4 -Sn và hệ H 2 SiF 6 -Sn. * Từ giản đồ H 2 SO 4 -Sn cho thấy, trong axit H 2 SO 4 , miền tồn tại của ion thiếc bị thu hẹp hơn so với axit khác. Với pH rất thấp (pH ~ -1, hoạt độ = 1) thiếc bị thủy phân thành Sn 3 O(OH) 2 SO 4 , khi pH tăng xu thế thuỷ phân tạo hydroxit thiếc tăng, khi pH > 4,75, kết tủa hydroxit thiếc chiếm u thế. * Trong quá trình điện phân hòa tan anốt thiếc, khi lớp bùn dày lên, ion H` khuếch tán vào lớp sát anốt rất khó khăn dẫn đến pH tăng cao, mặt khác các ion thiếc khuếch tán ra khỏi lớp sát anốt bị hạn chế, hiện tợng thủy phân tạo các Sn 3 O(OH) 2 SO 4 và hydroxit thiếc là không thể tránh khỏi. Xác suất anốt bị thụ động do muối thiếc bị thủy phân là rất lớn. * Trong axít H 2 SiF 6 xuất hiện miền tồn tại ion SnF 6 xen kẽ vào giữa miền tồn tại của ion Sn```` và SnO 3 . Sự hiện diện của H 2 SiF 6 làm tăng thêm độ ổn định của ion thiếc khỏi bị thủy phân và kết tủa thành SnO 2 . * Bằng NC lý thuyết trên giản đồ trạng thái E-pH có thể tìm thấy các miền u tiên tồn tại của các cấu tử trong hệ dung dịch điện phân nói chung và trong hệ dung dịch điện phân thiếc với các axít H 2 SO 4 , H 2 SiF 6 nói riêng. 4.4. Kết quả điều chế dung dịch điện phân thiếc. Quan hệ giữa hàm lợng thiếc và chiều cao bể Bảng 4.2. Hàm lợng Sn 2+ (g/l) theo chiều cao bể và thời gian (i a = 200 A/m 2 ) t (h) H (cm) 10 (Tn-1) 12 (Tn-2) 15 (Tn-3) 37 0,47 0,63 1,42 27 0,68 1,10 3,15 17 0,77 1,16 4,93 07 0,81 9,82 14,1 0,1 78,6 83,4 95,0 Từ kết quả, bằng phần mềm tính nhiệt động học, máy tính vẽ đợc đồ thị sự phân bố nồng độ dung dịch theo chiều cao bể. 10 Hình 4.7. Sự phân bố hàm lợng thiếc theo chiều cao bể điện phân Từ quan hệ trên, phần mềm tính nhiệt động học đã tìm ra phơng trình hồi quy theo phơng pháp bình phơng nhỏ nhất: C = 52,9. h -1.22 C: nồng độ ion thiếc, g/l; h: chiều cao tính từ đáy bể tới mặt catốt, cm. Quan hệ giữa hàm lợng thiếc thu đợc theo thời gian Bảng 4.3. Hàm lợng thiếc thu đợc theo thời gian (i a = 150 A/m 2 ) Thời gian (h) Lợng dd rút ra (ml) Tỷ trọng dd (g/cm 3 ) Hàm lợng Sn (g/l) 10 500 1,110 25 15 500 1,130 35 20 500 1,175 64 25 500 1,215 98 30 500 1,245 120 35 250 1,265 150 - Hàm lợng trung bình của dung dịch thu đợc 100 g/l Sn. - Điều chế dung dịch theo phơng pháp điện hóa thiên tích cho kết quả rất tốt, nồng độ Sn trong dung dịch cao, quá trình điều chế thuận lợi, đơn giản. Hiệu quả quá trình hoà tan anốt Hiệu quả quá trình hoà tan anốt đợc tính thông qua hiệu suất kết tủa catốt và phụ thuộc nồng độ thiếc sát bề mặt catốt. [...]... bùn điện phân do đã thúc đẩy thiếc hoà tan triệt để hơn Về góc độ kinh tế, khi sử dụng chất phụ gia Cl- và Cr6+ sẽ làm hiệu suất thu hồi trực tiếp thiếc sạch đợc nâng cao, giảm đáng kể khối lợng bùn cần xử lý sau điện phân, thuận lợi cho quá trình thu hồi các kim loại có ích nh bitmut, inđi Kết luận 1 Đã sử dụng điện cực so sánh Luggin để đo và xác lập đờng phân cực anốt trong quá trình điện phân thiếc. .. lợng thiếc trong lớp bùn anốt Bảng 6.4 Hàm lợng thiếc trong bùn điện phân đã bị thụ động Mẫu bùn thiếc 1 2 3 4 Hàm lợng phụ gia (g/l) Cr6+ Cl0 0 0,3 0 0 0,2 0,8 0,2 Lợng thiếc tổng trong bùn (%) 46,30 43,16 38,85 26,46 Bảng 6.5 Lợng thiếc trong bùn điện phân cha bị thụ động Mẫu Tn 1 2 Thời gian ĐP (h) 15 15 Hàm lợng phụ gia (g/l) Cr6+ Cl0 0 0,8 0,2 Khối lợng bùn (g) 0,520 0,378 Lợng thiếc tổng trong. .. dạng nhánh cây nếu nồng độ thiếc không ổn định) Nghiên cứu tính ổn định của dung dịch sunfat thiếc Dung dịch Sn-H2SO4 khi để trong không khí rất dễ bị oxyhoá tạo ra kết tủa màu vàng Khi phân tích X-ray kết tủa đó cho thấy thành phần chính là SnO2, tiếp theo là Sn3O(OH)2SO4 Kết tủa này theo thời gian hình thành ngày một nhiều và làm mất mát thiếc trong dung dịch, dẫn đến dung dịch không ổn định Đầu tiên... qua đó hàm lợng thiếc trong lớp bùn giảm, làm khối lợng bùn anốt giảm tới 27,3% Kiến nghị về những nghiên cứu tiếp theo 1 Nghiên cứu cơ chế tác dụng của phụ gia Cl- và Cr6+ đối với hợp kim SnPb sạch, cũng nh khả năng làm chậm quá trình thuỷ phân ion thiếc trong lớp bùn thiếc thô, nhằm hoàn thiện cơ chế tác dụng của chất phụ gia Cl- và Cr6+ 2 Nghiên cứu điện phân thiếc trong hệ dung dịch H2SO4 crezolphenolsunfuric... chu kỳ rửa bùn anốt 5.1 Nghiên cứu thăm dò ảnh hởng của các nhân tố tới CKRB anốt NC thăm dò các nhân tố có khả năng ảnh hởng nhiều đến phân cực anốt, do đó khả năng ảnh hởng mạnh tới Ttđ, đó là: - Mật độ dòng điện (ia): ảnh hởng đến phân cực điện hoá - Nồng độ ion thiếc: ảnh hởng đến phân cực nồng độ - Các chất phụ gia: Na2SO4,-napton các ion Cl-, Cr6+ 12 Tính ổn định của dung dịch điện phân ảnh hởng... thủy phân của thiếc: Sn(OH)2, SnO, Sn3O2(OH)2, Sn3O(OH)2SO4, SnO2 22 Các chất là sản phẩm của phản ứng bậc hai trong lớp bùn bị loại vì là những chất không tan đợc trong dung dịch điện phân Nồng độ các ion thiếc bị thủy phân nhỏ hơn nhiều so với nồng độ muối sunfat bão hòa Vậy các chất rắn bít kín các lỗ xốp chỉ có thể là: Sn3O(OH)2SO4, Sn3O2(OH)2 (sản phẩm thuỷ phân thiếc) Khi nồng độ của ion thiếc. .. Sn3O(OH)2SO4 cùng thủy phân bịt kín mặt thoáng anốt ở lớp bùn phía gần dung dịch có pH nhỏ sẽ thủy phân tạo Sn3O(OH)2SO4, ở phía sát anốt pH cao hơn, thiếc thủy phân tạo 3SnO.H2O, còn ở miền trung gian sẽ tạo cả 2 sản phẩm Sn3O(OH)2SO4 và 3SnO.H2O Điều này giải thích dạng đờng rất đặc trng của phân cực anốt: ban đầu phân cực tăng rất từ từ, khi bị thủy phân các sản phẩm đồng thời kết tủa trong toàn bộ lớp... đều chấp nhận đợc * Phơng trình hồi quy 5.2 đợc rút ra từ QHTN với thiếc thô có lợng tạp cao, có thể áp dụng cho tất cả các anốt có lợng tạp loại thiếc này Chơng 6 Cơ chế thụ động anốt v vai trò của chất phụ gia Cl- v Cr6+ 6.1 Cơ chế tạo lớp bùn điện phân thiếc trong dung dịch H2SO4 Từ giản đồ trạng thái pha của các tạp với thiếc và lý thuyết lớp bùn anốt cho thấy các tạp của thiếc thô đã tạo lớp xơng... bùn xốp và thô 6.2 Thực nghiệm NC cơ chế thụ động anốt Tiến hành điện phân đến khi xảy ra thụ động anốt, gọi là thụ động lần 1 Ngắt điện lần 1, đo phân cực anốt đến khi trở về giá trị phân cực trớc khi thụ động Sau thời gian nhất định, đóng điện trở lại cho đến khi xảy ra thụ động lần 2 Ngắt điện lần 2, đo phân cực anốt lặp lại nh lần 1 Bảng 6.1 Phân cực anốt theo thời gian không phụ gia Thòi gian 0.01... ion Cl- Chất lợng hoá học của catốt Đợc xác định bằng Khối phổ Plasma Bảng 5.9 Bảng thành phần hoá học của thiếc đã qua điện phân tinh luyện Hàm lợng thiếc (%) > 99,97 Fe 0,0068 Cu 0,001 Hàm lợng chất tạp (%) As Sb Bi 0,0003 0,002 0,002 Pb 0,009 S 0,001 Kết quả phân tích cho phép khẳng định thiếc sau điện phân hoàn toàn đáp ứng đợc tiêu chuẩn Sn-1 16 5.3 Quy hoạch thực nghiệm NC với anốt tạp chất thấp . Đề tài: Tối u hoá quá trình anốt điện phân tinh luyện thiếc trong dung dịch sunfat trở thành vấn đề cấp thiết. 2. Mục đích của đề tài luận án - Nghiên cứu (NC) tìm PP điều chế dung dịch đơn. thực tế mỗi nớc. Điện phân tinh luyện Điều quan trọng nhất trong công nghệ điện phân tinh luyện một kim loại nào đó là tìm đợc dung dịch thích hợp. Dung dịch điện phân thiếc rất đa dạng,. động hoá học và thụ động điện hoá. 2.4. Phân cực anốt và chất lợng điện phân Phân cực anốt ( ) trong các điện cực có tạo lớp bùn là chênh lệch giữa điện áp đo đợc ở kim loại điện cực và điện