Файл: Де Барр, А. Е.pdf

в раствор в двухвалентном состоянии, нерастворимым продуктом электролита является магнетит пли магнитная окись, содержа­ щая двух- и трехвалентное железо Fe3 04 , вероятно, образующаяся в результате взаимодействия гидроксилов двух- и трехвалентного

при обработке сплавов с высоким содержанием железа. В 20%-ном солевом растворе образуется больше магнетита, чем в 10%-ном растворе.

Осадки типа гидроокиси могут быть отделены либо отстаива­ нием под действием силы тяжести, либо концентрированием в по­ верхностных слоях жидкости путем флотации. Отстаивание за­ грязненных растворов обычно является относительно медленными процессами вследствие незначительной разницы в плотностях жидкой п твердой фаз. Поэтому для ускорения отстаивания исполь­ зуют коагулянты; это могут быть либо органические продукты, например крахмал, либо синтетические вещества типа гидролиз­ ного полиакрплнитрила и водорастворимого полимерного полиакрнламина. По-видимому, эффективность коагуляции увели­ чивается с возрастанием молекулярного веса коагулянта. Для осуществления коагуляции обычно достаточны весьма малые концентрации коагулянтов, например 0,02%, но важно, чтобы эти добавки не оказывали неблагоприятного влияния на после­ дующую обработку в очищенном электролите. Флотация — из­ вестный процесс обогащения металлической руды. Принцип этого процесса заключается в том, что жидкость, находящаяся в кон­ такте с поверхностью материала, наполняется воздухом, который придает частицам плавучесть и, проходя в виде пузырьков через

воду с поверхности твердого вещества, и химические пенообразо­ ватели, обычно спиртового типа.

Эти методы применимы для отделения осадков типа гидро­ окиси. В одном из методов предусматривается добавление в отра­ ботавший электролит небольшого количества смачивающего ве­ щества, после чего производится барботирование. Пена задержи­ вается на поверхности жидкости. Флотация может быть исполь­ зована для очистки электролита во время процесса обработки при условии, что входящий и выходящий электролит разделяется перегородками. Опыт показал, что флотация пригодна для очистки солевых электролитов и неприемлема при наличии в электролите нитратов.

Твердые частицы вещества, полученные методами седиментации или флотации, называются шламом; шлам, полученный этим мето­ дом, содержит большое количество воды. Обычно шлам закапы­ вают в землю, но чаще его обезвоживают и отправляют на пере­ работку.

2. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОЛИТОВ И РЕГЕНЕРАЦИЯ МЕТАЛЛОВ

Высокие концентрации шлама в электролитах не допустимы, поэтому для обеспечения стабильности процесса электрохимиче­ ской обработки необходимо восстанавливать электролит. Извле­ чение металла из электролита также может иметь экономическое значение. Некоторые процессы позволяют одновременно извле­ кать металл из электролита и восстанавливать его.

Металл, снятый с детали, может находиться в растворенном состоянии, например в кислотных электролитах, а может на­ ходиться в осадке, например в растворах нейтрального типа. Однако описанные процессы извлечения металла применимы к лю­ бому электролиту при условии проведения соответствующей

Загрязненный раствор проходит через слой смолы в форме шариков диаметром примерно 0,5 мм. Через некоторое время слой умень­ шается, но его можно восстановить путем ионообменной реакции с соответствующими химическими веществами. Реакции, проис­ ходящие с катионообменной смолой, могут быть суммированы следующим образом:

никеля, поэтому содержание свободной кислоты, обычно серной

никеля, показывают влияние ионообменной обработки на состав электролита.

тивоположного заряда. Так как ионообменные мембраны прони­ цаемы только для катионов или только для анионов, возможен контроль движения ионов противоположных зарядов. Этот про­ цесс был предложен для обработки отработавшего раствора суль­ фата после травления железа и стали. Концентрация сульфата железа обычно намного выше, чем в отработавших растворах при электрохимической обработке, хотя последние могут быть кон­

задача была решена, успешное применение его в больших мас­ штабах зависело бы в большой степени от других факторов,

аименно от прочности мембран, выбранных для ячеек. Предварительные расчеты показали, что себестоимость про­

цесса сравнима с себестоимостью нейтрализации известью. Не­ достатком электролитической очистки отработавших растворов является то, что количество электроэнергии для извлечения ме­ талла должно быть таким же, как и для процесса обработки. Для электролитической регенерации, следовательно, требуется спе­ циальное электрическое оборудование или реконструкция источ-

7* 99

нпков питания для одновременной обработки деталей и очистки электролитов.

Разработано несколько методов регенерации отработавшего травильного раствора для металлообрабатывающей промышлен­ ности, которые можно применять и для очистки электролитов, используемых для обработки" сплавов, из которых железо пере­ ходит в раствор в двухвалентном состоянии. Метод извлечения свободной кислоты из отработавших травильных растворов на основе серной кислоты включает испарение жидкости, например, путем нагрева погруженным пламенем. При охлаждении моно­ гидрат сульфата железа выпадает в осадок; затем производится обжиг моногидрата с целью получения окиси железа, двуокиси серы и следов трехокиси серы. Двуокись серы, растворенная в серной кислоте, превращается в серную кислоту при введении воздуха под давлением в присутствии катализатора—сульфата марганца. Для этого типа системы замкнутого цикла, включа­ ющего травление и регенерацию, требуется примерно только одна десятая часть кислоты, необходимой для обычных систем без регенерации.

Металл, осажденный из раствора. Электролиты нейтрального типа обычно стремятся к самовосстановлению, так как хотя ионные составляющие электролита выпадают в осадок в результате анодных и катодных реакций, концентрация этих составляющих остается без изменения. Когда в качестве электролита используют раствор соли, анодная реакция при обработке железной детали будет

Fe — Fe 2 + + 2 б ,

за которой следует

Fe 2 + + 2 0 Н - -> Fe (ОН)„.

Катодная реакция

2Н„0 + 2е - * Н 8 | + 2 0 Н - ,

Тогда суммарная реакция

Fe + 2 Н а О -> Fe ( О Н 2 ) | + П о ­

следовательно, чтобы извлечь металл, необходимо отделить от электролита выпавшую в осадок гидроокись железа. Часто это отделение является неотъемлемой частью процесса при исполь­

лочью дает соединения типа гидроксидов металлов, присутству­ ющих в кислотном растворе. Осадки типа гидроокиси фильтруют