Челябинский государственный университет, Челябинск, Россия:

А. В. Колесников, зав. каф. аналитической и физической химии, эл. почта: avkzinc@csu.ru

НЧОУ ВО «Технический университет УГМК», Верхняя Пышма, Россия:
П. А. Козлов, зам. директора по науке, эл. почта: p.kozlov@tu-ugmk.com

Изучен процесс электровосстановления цинка в сульфатных растворах на твердом электроде с получением новых экспериментальных данных, позволяющих глубже разобраться в процессах, протекающих при промышленном электролизе. Электрохимические исследования проводили на сульфатном электролите, содержащем 0,005, 0,0125 и 0,025 моль/л ZnSO₄, в фоновом 0,5 моль/л растворе Na₂SO₄. В отдельных исследованиях использовали электролиты состава: 0,25 моль/л ZnSO₄; 0,25 и 0,75 моль/л ZnSO₄ + 18 и 54 г/л H₂SO₄. Ток обмена рассчитывали по данным гальваностатических измерений, строя тафелевские полулогарифмические зависимости изменения поляризации от логарифма плотности тока в начальный момент времени. В области малых отклонений потенциала от равновесного токи обмена рассчитывали по результатам микрополяризационных измерений в области перенапряжений менее 5–15 мВ. Полную поляризационную емкость рассчитывали, задавая на электрод линейно изменяющееся напряжение при скорости развертки 100 мВ/с и регистрируя зависимость тока от потенциала электрода в начальные доли секунды протекания процесса. Показано, что добавки флокулянтов снижают полную поляризационную емкость во всем диапазоне содержаний цинка в фоновом электролите сульфата натрия в отличие от добавок лигносульфоната из-за большей молекулярной массы флокулянтов. При этом молекулы органических веществ имеют сравнительно большие размеры, и их адсорбция приводит к увеличению расстояния между обкладками конденсатора в двойном слое и тем самым увеличивает поляризационную емкость. Отмечено, что ток обмена и полная поляризационная емкость существенно возрастают в условиях интенсивного перемешивания. На примере электролиза цинксульфатных растворов с добавками лигносульфоната показано, что с увеличением добавки поверхностно-активных веществ снижается ток обмена, а с ростом концентрации цинка ток обмена и полная поляризационная емкость возрастают. Выполненные исследования позволили получить новые данные о токах обмена и поляризационной емкости электролиза цинка на твердом электроде в присутствии различных ПАВ.

1. 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.
2. Minotas J. C., Djellab H., Ghali E. Anodic behaviour of copper electrodes containing arsenic or antimony as impurities // Journal of Applied Electrochemistry. 1989. Vol. 19, No. 5. P. 777–783.
3. Laitinen H. A., Onstott E. I. Polarography of Copper Complexes. III. Pyrophosphate Complexes // J. Am. Chem. Soc. 1950. Vol. 72, No. 10. P. 4724–4728.
4. Drweesh M. A. Effect of surfactants on the removal of copper from waste water by cementation // Alexandria Engineering Journal. 2004. Vol. 43, No. 6. P. 917–925.
5. Sunde M. Organic binder as a substitute for bentonite in ilmenite pelletization : master thesis. — Trondheim : Norwegian University of Science and Technology, 2012. — 104 p.

6. Озеров С. С., Портов А. Б., Цымбулов Л. Б., Машьянов А. К. Оценка эффективности использования технических лигносульфонатов различных марок в качестве связующего при брикетировании флотационного медно-никелевого концентрата // Цветные металлы. 2017. № 3. С. 33–39.
7. 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
8. 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.
9. Колесников А. В. Исследование причин эффективного использования лигносульфонатов в электролизе цинка // Бутлеровские сообщения. 2014. Т. 40, № 12. С. 110–116.
10. 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. 53–57.
11. 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.
12. Минин И. В., Соловьева Н. Д. Кинетика электровосстановления цинка из сульфатного электролита в присутствии добавок ПАВ // Вестник СГТУ. Химия и химические технологии. 2013. № 1. С. 57–62.
13. Ротинян А. Л., Тихонов К. И., Шошина И. А. Теоретическая электрохимия. — Л. : Химия, 1981. — 422 с.
14. Галюс З. Теоретические основы электрохимического анализа. — М. : Мир, 1974. — 552 с.
15. Эткинс П. Физическая химия. Т. 2. — М. : Мир, 1980. — 584 с.
16. Скорчеллетти В. В. Теоретическая электрохимия. — 4-е изд., испр. и доп. — Л. : Химия, 1974. — 568 с.
17. Колесников А. В., Семенов К. В. Электролиз цинка из сульфатных кислых и нейтральных растворов в присутствии лигносульфоната // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2016. № 4-1. С. 57–60.