3.2.10.2. Электрохимические методы

Электролитическое выделение индия. Черновой индий, очищенный от некоторых примесей химическими методами растворяют в HCl с добавкой ZnCl₂. Растворение протекает с выделением тепла. Из полученного электролита выделяют на катоде индий. При этом происходит очистка от примесей менее благородных металлов. Катодом служит индиевая пластина, анодом – графитовый стержень, заключенный в хлопчатобумажный чехол. Процесс ведут при 40 – 60 ^оС, i_к = 0,2 А/см², U = 20 – 25 В. Электролиз ведут на истощение, т.е. до начала выделения цинка. Индий осаждается на катоде в виде дендритов, которые снимают с катода и переплавляют под глицерином. Выход по току для индия составляет 95 %. Более эффективно очистка происходит при втором способе.

Электролитическое рафинирование с растворимым индиевым анодом. Из чернового индия, очищенного от некоторых примесей (Cd, Tl, Sn) химическими методами отливают анодные пластины, завертывают в фильтровальную бумагу и заключают в хлопчатобумажные мешки для собирания анодного шлама. Катодами служат листы из чистого индия, алюминия, титана или нержавеющей стали. Рафинирование проводят в слабокислых электролитах (рН = 2 – 3), приготовленных растворением индиевой стружки в HCl с добавлением NH₄Cl (для увеличения электропроводности электролита). Электролиз проводят при 40 – 50 ^оС, анодной плотности тока ~0,02, катодной ~0,01 А/см². Металлы более благородные, чем индий (медь, висмут, свинец, олово) в большей части остаются в анодном шламе, менее благородные (цинк, алюминий, марганец и др.) - в растворе. Кадмий, потенциал которого несколько ниже потенциала индия, также накапливается в растворе и лишь в малой степени соосаждается с индием на катоде. Периодически аноды извлекают, смывают анодный шлам и снова помещают в ванну. Аноды вырабатывают примерно до толщины 1 мм. При двукратном проведении рафинирования можно получить индий с содержанием каждой примеси ниже 10^-4 %.

Амальгамное рафинирование. Процесс состоит из получения амальгамы индия, анодного разложения амальгамы и выделения индия на катоде. На каждой из этих стадий индий очищается от примесей. Амальгама индия может быть получена растворением чернового индия в ртути под слоем воды или разбавленной (2 %) серной кислоты. Другой способ получения амальгамы – электролитическое выделение индия на ртутном катоде из кислых растворов. При этом происходит очистка от Be, B, Al, V, Ti, Si, P, ЩЗМ и РЗМ. При анодном разложении амальгамы индий очищается от Mn, Zn, Ga, Fe, Ni, Co, Cu, Bi, Pb, Sn, As, Sb, Ge. Таким образом, сочетая катодный и анодный процессы, можно очистить индий от большого числа микропримесей. Исключение составляют Cd и Tl, т.к. потенциал амальгам этих металлов (-0,44 и -0,37 В) близки к потенциалу амальгамы индия (-0,43 В). Получение амальгамы и ее разложение можно совместить в одном электролизере, используя биполярный ртутный электрод (рис.3.1).

Рис. 3.1 - Схема электролизера для амальгамного рафинирования индия с биполярным ртутным электродом

Перегородка, не доходящая до дна (опущенная в ртуть), разделяет электролит на две секции. Ртуть (амальгама) служит катодом в одной секции и одновременно анодом - в другой. В первой секции образуется амальгама индия и происходит очистка от перечисленных выше примесей, во второй секции - анодное разложение амальгамы и выделение очищенного индия на катоде. Полученный металл содержит примесей 0,01 %. При применении многосекционных электролизеров степень очистки возрастает. Метод обеспечивает более глубокую очистку; индия по сравнению с достигаемой при обычном рафинировании. После амальгамного рафинирования индий содержит примесь ртути, которую удаляют плавкой металла в вакууме.