Технический университет УГМК, Верхняя Пышма, Россия:

П. А. Козлов, заместитель директора по науке, профессор, докт. техн. наук, эл. почта: p.kozlov@tu-ugmk.com

Челябинский государственный университет, Челябинск, Россия:

А. В. Колесников, зав. каф. аналитической и физической химии, докт. техн. наук, ст. науч. сотр., эл.почта: avkzinc@csu.ru

Изучено влияние пиридина в кислых и нейтральных растворах сульфата цинка на показатели электролиза в широком интервале изменения потенциалов и плотностей токов. В растворе присутствовали катионы цинка, водорода и анионы сульфатной серы, в связи с этим на катоде происходило восстановление катионов цинка и водорода. Цинк осаждался на катоде, а газообразный водород удалялся в раствор, а затем в атмосферу. Рассмотрено влияние добавок пиридина на показатели разряда катионов из электролитов сульфата цинка, содержащих серную кислоту. В одном из трех электролитов соотношение масс цинка и серной кислоты соответствовало составу промышленных растворов, направляемых на электролиз цинка. Показано, что с повышением содержания в электролите кислоты и катодного потенциала скорость разряда катионов увеличивается, а с добавкой пиридина уменьшается. Полученные экспериментальные данные свидетельствовали о приоритетном влиянии пиридина в цинксодержащем электролите на разряд катионов водорода. Отмечено, что при снятии зависимостей с добавками пиридина при плотности тока более 300 А/м² происходит ускоренное возрастание перенапряжения, а без добавки оно, наоборот, замедляется. Объяснено это тем, что добавка пиридина ввиду способности к протонированию и поглощению значительного количества водорода в большей степени замедляет разряд водорода, чем цинка, в областях повышенной плотности тока. Показано, что на участках кривых вольтамперограмм с плотностью тока выше 300 А/м² ток обмена при повышенных катодных потенциалах возрастает почти в девять раз при увеличении концентрации пиридина до 0,3 мг/л. Однако при увеличении концентрации пиридина до 0,6 мг/л ток обмена iо, так же как скорость разряда ионов, падает, что согласуется с уравнением Батлера – Фольмера для катодного процесса при высоких перенапряжениях, связанных с повышенными плотностями тока. Расчет чисел переноса позволил сделать заключение, что процесс разряда катионов в этом случае протекает в безактивационном режиме. Согласно результатам проведенной работы, для исключения отрицательного влияния пиридина необходимо вести процесс при плотностях тока не выше 300–350 А/м².

1. Колесников А. В., Козлов П. А. Электролиз цинка в сульфатных растворах // Цветные металлы. 2018. № 8. С. 45–49.
2. Колесников А. В. Исследование причин эффективного использования лигносульфоната в электролизе цинка // Бутлеровские сообщения. 2014. Т. 40, № 12. С. 110–116.
3. Колесников А. В. Электровосстановление цинка из фонового раствора сульфата натрия в присутствии катионных и анионных флокулянтов // Бутлеровские сообщения. 2017. Т. 49, № 2. С. 130–136.
4. Колесников А. В. Кинетика электровосстановления цинка из сульфатного электролита в присутствии добавок ПАВ // Вестник СГТУ «Химия и Химические технологии». 2014. № 3. С. 47–52.
5. Колесников А. В., Казанбаев Л. А., Козлов П. А. Влияние органических веществ на процессы цементации и электролиза цинка // Цветные металлы. 2006. № 8. С. 24–28.
6. Колесников А. В. Исследования влияния ди-2-этил-гексил фосфорной кислоты на параметры электролиза цинка из кислых растворов // Бутлеровские сообщения. 2018. Т. 55, № 8. С. 127–133.
7. Колесников А. В., Козлов П. А., Фоминых И. М. Исследования влияния добавки уайт-спирита на параметры электролиза цинка из кислых растворов // Бутлеровские сообщения. 2018. Т. 55, № 8. С. 120–126.
8. Григорьев В. Д., Фульман Н. И. Влияние полиакриламида на показатели электролиза цинка // Цветные металлы. 1976. № 5. С. 24–25.
9. Minotas J. C., Djellab H., Ghali E. Anodic behavior of copper electrodes containining aisenic or antimony as impuritities // Journal of Applied Electrochemistry. 1989. Vol. 19, No. 5. P. 777–783.
10. Laitinen H. A., Onstott E. I. Polarography of Copper Complexes. III. Pyrophosphate Complexes // Journal of the American Chemical Society. 1950. Vol. 72, No. 10. P. 4724–4728.
11. Drweesh M. A. Effect of surfactants on the removal of copper from waste water by cementaion // Alexandria Engineering Journal. 2004. Vol. 43, No. 6. P. 917–925.
12. Sunde M. Organic binder as a substitute for bentonite in ilmenite pelletization : master thesis. — Trondheim : Norwegian University of Science and Technology, 2012. — 104 p.
13. Озеров С. С., Портов А. Б., Цымбулов Л. Б., Машьянов А. К. Оценка эффективности использования технических лигносульфонатов в качестве связующего при брекитировании флотационного медно-никелевого концентрата // Цветные металлы. 2017. № 3. С. 33–39.
14. Паньшин А. М., Шакирзянов Р. М., Избрехт П. А., Затонский А. В. Основные направления совершенствования производства цинка на ОАО «Челябинский цинковый завод» // Цветные металлы. 2015. № 5. С. 19–21. DOI: 10.17580/tsm.2015.05.03.
15. Heegard B. M., Swartling M., Imris M. Submerged plasma technology and work within Zn/Pb recovery // Proceedings of "Pb–Zn 2015" conference. — Dusseldorf, 2015. Vol. 2. P. 807–816.
16. Колесников А. В. Исследование причин эффективного использования лигносульфоната в электролизе цинка // Бутлеровские сообщения. 2014. Т. 40, № 12. С. 110–116.
17. Колесников А. В. Катодные и анодные процессы в растворах сульфата цинка в присутствии поверхностно-активных веществ // Известия вузов. Химия и химическая технология. 2016. Т. 59, № 1. С. 53.
18. Минин И. В., Соловьева Н. Д. Кинетика электро восстановления цинка из сульфатного электролита в присутствии добавок ПАВ // Вестник СГТУ. Химия и Химические технологии. 2013. № 1. С. 58–60.
19. Григорьев В. Д., Фульман Н. И. Влияние пиридина на выход цинка по току // Цветные металлы. 1974. № 9. С. 14–15.
20. Абдеев М. А., Колесников А. В., Ушаков Н. Н. Вельцевание цинк-свинецсодержащих материалов. — М. : Металлургия, 1985. — 112 с.
21. Томилов А. П., Майрановский С. Г.,Фиошген М. Я., Смирнов В. А. Электрохимия органических соединений. — М. : Химия, 1967. — 347 с.
22. Казанбаев Л. А., Козлов П. А., Кубасов В. Л., Колесников А. В. Гидрометаллургия цинка (очистка растворов и электролиз). — М. : Руда и Металлы, 2006. — 176 с.
23. Ротинян А. Л., Тихонов К. И., Шошина И. А. Теоретическая электрохимия / под общ. ред. А. Л. Ротиняна. — М. : Мир, 1974. — 552 с.
24. Эткинс П. Физическая химия. Т. 2. — М. : Мир, 1980. — 584 с.