金电解精炼.doc

金电解精炼的理论基础2010-10-15 11:51:50    浏览:901 次   我要评论
[导读]金的电解可在氯化金和氰化金溶液中进行,为了安全起见,(Wohlwill)1874年拟定的氯化金电解法,故而称沃耳维尔法。此法是在大的电流密度和高浓度三氯化金的电解液中进行。随着过程的进行,粗金阳极被溶解,而于阳极析出电解纯金
金的电解可在氯化金和氰化金溶液中进行,为了安全起见,(Wohlwill)1874年拟定的氯化金电解法,故而称沃耳维尔法。此法是在大的电流密度和高浓度三氯化金的电解液中进行。随着过程的进行,粗金阳极被溶解,而于阳极析出电解纯金。
沃耳维尔法,是在氯化金液的电解槽中装入粗金阳极和纯金阳极。通入电流后,阳极的金和杂质溶解,而在阴极析出纯金。因而,可以认为电解过程是在:Au(阴极)|HAuCl4,HCl,H2O,杂质|Au,杂质(阳极)的电化学系统中进行的。
此外,溶电解液中的络酸(HAuCl4),还可部分水解(尽管在高酸浓度下不显著)成HAuCl3OH:
HAuCl4+H2O HAuCl3OH+HCl
由于电解液中存在HAuCl4、HAuCl3OH、HCl和H2O,它们在溶液中可离解成如下的离子:
H2O H++OH-
HCl H++Cl-
HAuCl4 H++AuCl4-
AuCl3 Au3++3Cl-
HAuCl3OH H++AuCl3OH-
AuCl4 Au3++4Cl-
AuCl3OH Au3++3Cl-+OH-
这些离子的存在,相应地在阳极和阴极上可能发生如下反应。
在阳极上:
Au-3e Au3+                         (1)
2OH--2e H2O+O2                  (2)
Cl--eCl2                          (3)
〔AuCl4〕--e AuCl3+Cl2          (4)
2〔AuCl3OH〕--2e 2AuCl3+H2O+O2  (5)
Au-e Au                              (6)
上述反应除(1)和(6)式外,其余均为有害反应。但当阳极附近氯离子浓度增高时,这些有害反应可以减少至最低限度。
在阴极上,可能发生氧和金离子的放电:
H++e H2        (7)
Au3++3e Au    (8)
Au++e Au      (9)
上述反应由于氢的超电压,使阴极上发生氢的明显极化,故式(8)反应比式(7)更易进行。式(8)与式(9)的析出电位很相近(,),在阳极上两种离子可能同时进入溶液,在阴极上也将同时放电。但增大电流密度就可减少1价金离子的生成,也减少式(9)的反应。
在盐酸介质中电解金,阳极所含的银会与阴离子氯生成氯化银壳覆于阳极表面。含银5%或更多时,甚至可使阳极钝化放出氯气,而妨碍阳极的溶解。严重时,甚至会中断电解作业。为了使覆盖在阳极表面的氯化银脱落,而不妨碍电解的正常进行,经沃耳维尔于1908年改进的可用于含银很高的金的电解方法,是在向电解槽中通入直流电的同时,重叠与直流电电流强度略大的交流电。此两种电流重叠一起,组成一种合并的与横坐标轴不对称的脉动电流(图1),在重叠交流电流的电解过程中,金的析出仍取决于直流电电流强度而服从法拉第定律。交流电的作用,是电流强度在与横坐标不对称的脉动电流曲线处在最大值的瞬间,电流密度达到很大的数值,以致阳极上开始分解出氧气。经过如此断续而均匀的震荡,进行阳极的自动净化,使覆盖在阳极上的氰化银壳疏松、脱落,从而创造不妨碍电解正常进行的条件。图中,合并的脉动电流强度为:
J脉动=
图1  交、直流及合并电动势
采用交直流重叠电流的电解,还能提高电解液温度,特别是可以使从阳极上落入阳极泥中的粉状金,由约10%下降至约1%左右,以减少阳极泥中的含金量,提高金的直收率。为此,即使在阳极板含银很低时,也应使用交直流重叠的电流。
直流电与交流电的比例通常为1∶~。随着电流密度的增大,也需要相继增高电解液的温度和酸度。因温度越高和含酸越多时,不使阳极钝化的允许电流密度也越大。
沃耳维尔法电解金的条件,通常为电解液含金60~120g∕L,盐酸100~130g/L,液温65~70℃。这时,阴极容许的最大面积电流为1000~3000A∕m2,~。当阳极含很多杂质时,阴极电流密度可降至500A∕m2。
在含游离盐酸的电解液中,金多以较稳定的3价氯氢金酸(HAuCl4)的形式存在。但溶液中也存在1价的亚氯氢金酸(HAuCl