Способ получения железа электролизом

Чугун высокой чистоты также производится сухим способом. VOD (вакуумное кислородное обезуглероживание) и ESR (электрошлаковый переплав) известны как сухой процесс. VOD — это процесс плавления чистого железа в вакууме и дегазации. Метод ЭШП (электрошлакового переплава) — это процесс капания расплавленного металла, рафинирующего чистое железо в качестве электрода . Кроме того, метод ионного обмена известен как процесс мокрого типа в дополнение к электролитическому рафинированию.

Заявление

Электролитическое железо используется в аэрокосмической отрасли в областях, где компоненты имеют решающее значение для безопасности. Посадка передач , двигатель валов в реактивных самолетах и газовые турбины из генераторов , являются областями , которые требуют использования электролитического железа. Он также используется в исследованиях и разработках специальных сплавов ( мартенситностареющая сталь , сплавы на основе никеля, сплавы Ti), мишеней для распыления , химикатов ( травильные жидкости) и т. Д. Кроме того, он используется в качестве сырья для японских мечей, производимых с использованием традиционные японские техники.

Источник

Способ получения железа электролизом расплавленных солей с растворимыми анодами

Номер патента: 176517

Текст

176517 СоСоциалистическийРеспублик авпсцмое от авт. свидетельствал. 40 с, 3 явлено 11.1.1964 ( 886625/22-2 исоедипецием заявкиМПК С 220УДК 669,174: 669.177.035 45(088,8) Государственныиомитет по деламизобретенийи открытий СССР ритет публиковацо 02.Х,1965. Бюллетень2ата опубликования описания 141966 Авторыизобретения, Б. Сучков, Т, Н. Ермакова, Л. И. Кровопусков и В. Б. Акименконтральный научно-исследовательский институт черной металлургииимени И, П, Бардина витель СПОСОБ ПОЛУЕНИЯ ЖЕЛЕЗА ЭЛЕКТРОЛИЗОМ РАСПЛАВЛЕННЪХ СОЛЕЙ С РАСТВОРИМЪМИ АНОДАМвыгружают из ния воздушной возвращаемого т отделяют от при 900 в 9 С работкой.го способа елеза с сод 99,995%. щееся на катоде, периодическиванны и измельчают для отделесепарацией части электролита,в ванну, Остаточный электроли5 железа вакуумной сепарациейцли гидрометаллургической обГ 1 рецмуществом предлагаемоляется повышенная чистота жжанием основного элемента до0 ц дру асплав яв- ерПредмет изобретени Способ расплавлен 15 ми из чугу восстацовл отличающи железа пов водят в р 20 добавкой х лее 10% п 850 — 900 С тока соотводписная группа1 бО Известны способы получения железа гих металлов в водных растворах и в р ленных солях,Предложенный способ получения железа электролизом расплавленных солей с растворимыми анодами из чугуна или продуктов внедомеццого восстановления железорудного материала отличается от известных тем, что для получения железа повышенной чистоты электролиз проводят в расплавленном хлористом натрии с добавкой хлорида железа в количестве не более 10″, по весу, в расчете на железо, при 850 — 900 С и анодцой и катодной плотности тока соответственно до 0,4 и 10 а/см 2.По предлагаемому спосооу исходные железосодержащие материалы в виде кусков, брикетов, гранул, стружки или пластин загружают в электролизную вынну, например с керамической футеровкой, и подвергают электрическому рафинированию при 850 — 900 С в атмосфере азота или другого инертного газа.Порошкообразное чистое железо, осаждаюполучения железа электролизом ных солей с растворимыми анодана или продуктов внедоменного ения железорудного материала йся тем, что, с целью получения ышеццой чистоты, электролиз проасплавлецном хлористом натрии с лорида железа в количестве не боо весу, в расчете на железо, при и ацодной и катодной плотности етственцо до 0,4 и 1 О а/ся 2.

Заявка

Центральный научно исследовательский институт черной металлургии, имени И. П. Бардина

А. Б. Сучков, Т. Н. Ермакова, Л. И. Кровопусков, В. Б. Акименко

МПК / Метки

Код ссылки

Способ очистки растворимых солей вольфрамовой кислоты и раствора хлористого кальция для изготовления люминофоров

Номер патента: 104440

. основного материала.Предлтагаемый способ позволяет значительно упростить очистку растворимых солей вольфрамовой кислоты и раствор хлористого кальЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛСНИЯ ТПОМИНС(рЭрСВЭто достигается тем, что растворимые соли вольфрамовой кислоты(рильтруют через колонку, содержащую смесь окиси алюминия н сульфида цинка в весовом соотношении 20:1Очистка раствора хлористого кальция осуществляется хроматографированием на окиси алюминия.Очищенные растворы солей воль фрамовой кислоты и хлористого кальция содержат примесь железа в количестве не более 4 10 «596 и меднне более 1 -10 5%.Способ очистки растворимых солей вольфрамовой кислоты и раствора хлористого кальция для изготовления люминофоров, отл ич а ющи й ся тем, что, с целью почученття.

Способ ведения электролиза с растворимыми анодами

Номер патента: 7860

. и для осуществления возможности пропзводить анодное растворение металлов с получениеы растворов их солей или малорастворимых соединений без обратного высажпванпя металла на катоде.В, 7. Тип. Гидрогр. Упр. Управл, В,.М. Сил РККА, Ленинград, здание Гл. Адмиралтейства,Согласно изобретению движение электролитного раствора происходит перпендикулярно к направлению движения переносящих электричество ионов, и увлекает последние за собою при определенном соотношении скоростей обоих этих движений.Такое движение промежуточного электролитного раствора осуществляется посредством циркуляции его внутри междпафрагменной камеры, образуемой двумя вертикальными диафрагмами, раздел,яющими анодное и катодное пространства и, при правильном ведении.

Способ извлечения железа в виде соли окисного железа из руд перед выщелачиванием металлов

Номер патента: 1534961

Способ извлечения железа в виде соли окисного железа из руд перед выщелачиванием металлов, включающий деление рудной пульпы на две части в массовом соотношении (20 — 50) : (50 — 80), кислотную обработку меньшей части, нейтрализацию кислой пульпы оставшейся частью пульпы до pH 5,0 — 6,5 и окисление объединенной пульпы кислородом воздуха при повышенной температуре, отличающийся тем, что, с целью увеличения степени окисления закисного железа в окисное и интенсификации процесса, окисление объединенной пульпы ведут при 100 — 150oC, парциальном давлении кислорода 2 — 4 атм в течение 0,5 — 1,5 ч.

Способ минерального дубления голья растворимыми солями хрома, алюминия или железа

Номер патента: 25128

. солей хрома, алюминия илижелеза, еще сложные эфиры ортофос форной кислоты,Уже известен способ двухванного хромового дубления с применением солеймышьяковистой кислоты, который изспособа, составляющего предмет предлагаемого изобретения, исключается.Кроме того, описаны способы дубленияс применением соединений хрома илижелеза и пирофосфатов, при которыхтребуется применение бора; в пользовании пирофосфорной кислотой и боромзаключается отличие, отмежевывающееэти способы от предлагаемого.Нвтор предлагаемого способа нашел,что для минерального дубления гольяприменимы соли хрома, алюминия илижелеза или нескольких из названныхэлементов — с одной стороны, и фосфорная кислота или кислоты мышьяка илиже соли или эфиры названных кислот -с.

Способ очистки алюминиевых солей сернокислых, хлористых и иных от примесей железа и других металлов

Номер патента: 32488

. имеющихболее электроотрицательный потенциал, Алюминий может быть введен такжевытеснять из водных растворов другие.в виде сплавов в любом виде, например,По предлагаемому способу в растворв виде обрезков, стружек и другихалюминиевой соли вводят алюминий или, отходов.его сплавы в любом виде, например,По наблюдениям автора, на ход рев виде обрезков, стружек и другихакцил и иа чистоту очищаемых раствоотходов. ров не влияет присутствие меди и друПредлагаемый способ очистки алю-гих металлов.миниевых солей сернокислых, хлористыхи иных от примесей железа и других,Предмет изооретения,Пметаллов основан на известном свойствеметаллов, имеющих более электроотри-Способ очистки алюминиевых солейцательныи потенциал, вытеснять из вод-сернокислых.

Источник

Электролиз

Электролиз

Химические реакции, сопровождающиеся переносом электронов (окислительно-восстановительные реакции) делятся на два типа: реакции, протекающие самопроизвольно и реакции, протекающие при прохождении тока через раствор или расплав электролита.

Раствор или расплав электролита помещают в специальную емкость — электролитическую ванну .

Электрический ток — это упорядоченное движение заряженных частиц — ионов, электронов и др. под действием внешнего электрического поля. Электрическое поле в растворе или расплаве электролита создают электроды .

Электроды — это, как правило, стержни из материала, проводящего электрический ток. Их помещают в раствор или расплав электролита, и подключают к электрической цепи с источником питания.

При этом отрицательно заряженный электрод катод — притягивает положительно заряженные ионы — катионы . Положительно заряженный электрод ( анод ) притягивает отрицательно заряженные частицы ( анионы ). Катод выступает в качестве восстановителя, а анод — в качестве окислителя.

Различают электролиз с активными и инертными электродами. Активные (растворимые) электроды подвергаются химическим превращениям в процессе электролиза. Обычно их изготавливают из меди, никеля и других металлов. Инертные (нерастворимые) электроды химическим превращениям не подвергаются. Их изготавливают из неактивных металлов, например, платины , или графита .

Электролиз растворов

Различают электролиз раствора или расплава химического вещества. В растворе присутствует дополнительное химическое вещество — вода, которая может принимать участие в окислительно-восстановительных реакциях.

Катодные процессы

В растворе солей катод притягивает катионы металлов. Катионы металлов могут выступать в качестве окислителей. Окислительные способности ионов металлов различаются. Для оценки окислительно-восстановительных способностей металлов применяют электро-химический ряд напряжений :

Каждый металл характеризуется значением электрохимического потен-циала. Чем меньше потенциал , тем больше восстановительные свойства металла и тем меньше окислительные свойства соответствующего иона этого металла. Разным ионам соответствуют разные значения этого потенциала. Электрохимический потенциал — относительная величина. Электрохимический потенциал водорода принят равным нулю.

Также около катода находятся молекулы воды Н₂О. В составе воды есть окислитель — ион H + .

При электролизе растворов солей на катоде наблюдаются следующие закономерности:

1. Если металл в соли — активный ( до Al 3+ включительно в ряду напряжений ), то вместо металла на катоде восстанавливается (разряжается) водород , т.к. потенциал водорода намного больше. Протекает процесс восстановления молекулярного водорода из воды, при этом образуются ионы OH — , среда возле катода — щелочная:

2H₂O +2ē → H₂ + 2OH —

Например , при электролизе раствора хлорида натрия на катоде будет вос-станавливаться только водород из воды.

2. Если металл в соли – средней активности (между Al 3+ и Н + ) , то на катоде восстанавливается (разряжается) и металл , и водород , так как потенциал таких металлов сравним с потенциалом водорода:

Me n+ + nē → Me 0

2 H + ₂O +2ē → H₂ 0 + 2OH —

Например , при электролизе раствора сульфата железа (II) на катоде будет восстанавливаться (разряжаться) и железо, и водород:

Fe 2+ + 2ē → Fe 0

2 H + ₂O +2ē → H₂ 0 + 2OH —

3. Если металл в соли — неактивный (после водорода в ряду стандартных электрохимических металлов) , то ион такого металла является более сильным окислителем, чем ион водорода, и на катоде восстанавливается только металл:

Me n+ + nē → Me 0

Например, при электролизе раствора сульфата меди (II) на катоде будет восстанавливаться медь:

Cu 2+ + 2ē → Cu 0

4. Если на катод попадают катионы водорода H + , то они и восстанавливаются до молекулярного водорода:

2H + + 2ē → H₂ 0

Анодные процессы

Положительно заряженный анод притягивает анионы и молекулы воды. Анод – окислитель. В качестве восстановителей выступаю либо анионы кислотных остаток, либо молекулы воды (за счет кислорода в степени окисления -2: H ₂ O -2 ).

При электролизе растворов солей на аноде наблюдаются следующие закономерности:

1. Если на анод попадает бескислородный кислотный остаток , то он окисляется до свободного состояния (до степени окисления 0):

неМе n- – nē = неМе 0

Например : при электролизе раствора хлорида натрия на аноде окисляют-ся хлорид-ионы:

2Cl — – 2ē = Cl₂ 0

Действительно, если вспомнить Периодический закон: при увеличении электроотрицательности неметалла его восстановительные свойства уменьшаются. А кислород – второй по величине электроотрицательности элемент. Таким образом, проще окислить практически любой неметалл, а не кислород. Правда, есть одно исключение . Наверное, вы уже догадались. Конечно же, это фтор. Ведь электроотрицательность фтора больше, чем у кислорода. Таким образом, при электролизе растворов фторидов окисляться будут именно молекулы воды, а не фторид-ионы :

2H₂ O -2 – 4ē → O₂ 0 + 4H +

2. Если на анод попадает кислородсодержащий кислотный остаток, либо фторид-ион , то окислению подвергается вода с выделением молекулярно-го кислорода:

2H₂ O -2 – 4ē → O₂ 0 + 4H +

3. Если на анод попадает гидроксид-ион, то он окисляется и происходит выделение молекулярного кислорода:

4 O -2 H – – 4ē → O₂ 0 + 2H₂O

4. При электролизе растворов солей карбоновых кислот окислению под-вергается атом углерода карбоксильной группы, выделяется углекислый газ и соответствующий алкан.

Например , при электролизе растворов ацетатов выделяется углекислый газ и этан:

2 CH₃ C +3 OO – –2ē → 2 C +4 O₂+ CH₃-CH₃

Суммарные процессы электролиза

Рассмотрим электролиз растворов различных солей.

Например , электролиз раствора сульфата меди. На катоде восстанавливаются ионы меди:

Катод (–): Cu 2+ + 2ē → Cu 0

На аноде окисляются молекулы воды:

Анод (+): 2H₂ O -2 – 4ē → O₂ + 4H +

Сульфат-ионы в процессе не участвуют. Мы их запишем в итоговом уравнении с ионами водорода в виде серной кислоты:

2 Cu 2+ SO₄ + 2H₂ O -2 → 2 Cu 0 + 2H₂SO₄ + O₂ 0

Электролиз раствора хлорида натрия выглядит так:

На катоде восстанавливается водород:

Катод (–): 2 H + ₂O +2ē → H₂ 0 + 2OH –

На аноде окисляются хлорид-ионы:

Анод (+): 2 Cl – – 2ē → Cl₂ 0

Ионы натрия в процессе электролиза не участвуют. Мы записываем их с гидроксид-анионами в суммарном уравнении электролиза раствора хлорида натрия :

2 H + ₂O +2Na Cl – → H₂ 0 + 2NaOH + Cl₂ 0

Следующий пример : электролиз водного раствора карбоната калия.

На катоде восстанавливается водород из воды:

Катод (–): 2 H + ₂O +2ē → H₂ 0 + 2OH –

На аноде окисляются молекулы воды до молекулярного кислорода:

Анод (+): 2H₂ O -2 – 4ē → O₂ 0 + 4H +

Таким образом, при электролизе раствора карбоната калия ионы калия и карбонат-ионы в процессе не участвуют. Происходит электролиз воды:

2 H₂ + O -2 → 2 H₂ 0 + O₂ 0

Еще один пример : электролиз водного раствора хлорида меди (II).

На катоде восстанавливается медь:

Катод (–): Cu 2+ + 2ē → Cu 0

На аноде окисляются хлорид-ионы до молекулярного хлора:

Анод (+): 2 Cl – – 2ē → Cl₂ 0

Таким образом, при электролизе раствора карбоната калия происходит электролиз воды:

Cu 2+ Cl₂ – → Cu 0 + Cl₂ 0

Еще несколько примеров: электролиз раствора гидроксида натрия.

На катоде восстанавливается водород из воды:

Катод (–): 2 H + ₂O +2ē → H₂ 0 + 2OH –

На аноде окисляются гидроксид-ионы до молекулярного кислорода:

Анод (+): 4 O -2 H – – 4ē → O₂ 0 + 2H₂O

Таким образом, при электролизе раствора гидроксида натрия происходит разложение воды, катионы натрия в процессе не участвуют:

2 H₂ + O -2 → 2 H₂ 0 + O₂ 0

Электролиз расплавов

При электролизе расплава на аноде окисляются анионы кислотных остатков, а на катоде восстанавливаются катионы металлов. Молекул воды в системе нет.

Например: электролиз расплава хлорида натрия. На катоде восстанавли-ваются катионы натрия:

Катод (–): Na + + ē → Na 0

На аноде окисляются анионы хлора:

Анод (+): 2 Cl – – 2ē → Cl₂ 0

Суммарное уравнение электролиза расплава хлорида натрия:

2 Na + Cl – → 2 Na 0 + Cl₂ 0

Еще один пример: электролиз расплава гидроксида натрия. На катоде восстанавливаются катионы натрия:

Катод (–): Na + + ē → Na 0

На аноде окисляются гидроксид-ионы:

Анод (+): 4 OH – – 4ē → O₂ 0 + 2H₂O

Суммарное уравнение электролиза расплава гидроксида натрия:

4 Na + OH – → 4 Na 0 + O₂ 0 + 2H₂O

Многие металлы получают в промышленности электролизом расплавов.

Например , алюминий получают электролизом раствора оксида алюминия в расплаве криолита. Криолит – Na₃[AlF₆] плавится при более низкой температуре (1100 о С), чем оксид алюминия (2050 о С). А оксид алюминия отлично растворяется в расплавленном криолите.

В растворе криолите оксид алюминия диссоциирует на ионы:

На катоде восстанавливаются катионы алюминия:

Катод (–): Al 3+ + 3ē → Al 0

На аноде окисляются алюминат-ионы:

Анод (+): 4Al O ₃ 3 – – 12ē → 2Al₂O₃ + 3 O₂ 0

Общее уравнение электролиза раствора оксида алюминия в расплаве криолита:

2 Al ₂ О ₃ = 4 Al 0 + 3 О ₂ 0

В промышленности при электролизе оксида алюминия в качестве электродов используют графитовые стержни. При этом электроды частично окисляются (сгорают) в выделяющемся кислороде:

C 0 + О₂ 0 = C +4 O₂ -2

Электролиз с растворимыми электродами

Если материал электродов выполнен из того же металла, который присут-ствует в растворе в виде соли, или из более активного металла, то на аноде разряжаются не молекулы воды или анионы, а окисляются частицы самого металла в составе электрода.

Например , рассмотрим электролиз раствора сульфата меди (II) с медными электродами.

На катоде разряжаются ионы меди из раствора:

Катод (–): Cu 2+ + 2ē → Cu 0

На аноде окисляются частицы меди из электрода :

Анод (+): Cu 0 – 2ē → Cu 2+

Источник

Вам также может понравиться

Ясень семена способ распространения

Ясень обыкновенный Fraxinus excelsior – так в ботанической

Ярлыки способы создания ярлыков ос windows

Создаем ярлыки на рабочем столе Windows Создаем ярлыки

Японское удобрение фуджима способ применения

Удобрения Фуджима Знаете потрясающее удобрение, палочка

Японский чай способ заварки

Технология заваривания японского чая Известно, что