第八章电解冶金及有关功能材料的制取

136 第八章 电解冶金及有关功能材料的制取 第一节 电解制取金属及合金材料的 重要意义和电解冶金的分类 金属和合金材料在国民经济中具有很重要的地位，在自然界中，金属元素一般都是以化合物存在金属冶炼与合金材料的制取是必不可少的。 金属化合物还原为金属的两种方法：①热还原法，用还原剂如碳、氢、镁、钠在一定温度下把金属化合物还原为金属；②电解法，包括电解提取(或称电解生产)、电解精炼以及粉末金属的制取。 电解法制取金属的优点：①还原能力强，用还原剂方法不能还原的活泼金属如钠，电解是其惟一的制备方法；②不用还原剂，引入杂质较少，可获纯度较高的金属；③与火法冶金相比，水溶液电解放入大气中的烟尘和废气较少，有利于环境保护。因此，已有不少金属采用电解法进行生产或精炼。 电解冶金：分为水溶液电解和熔盐电解两种。水溶液电解大多数是电解金属氯化物或硫酸盐，电流效率高、操作条件简单。熔盐电解制取碱金属、碱土金属、稀土金属、铝、钛等活泼金属。在有机溶剂电解液中也可电沉积某些活泼金属及合金。 金属电沉积:包括金属电解提取、电解精炼和粉末金属的制取，电镀。 电解提取：矿物经化学处理，制成氧化物或盐类，进行电解以制取金属。例如电解提取铜，其主要流程为铜精矿焙烧→焙烧产物(氧化铜、硫酸铜)的稀硫酸浸出和净化→硫酸铜溶液→电沉积铜。电解时使用不溶性阳极，氯化物溶液常用石墨(或钛钌阳极)阳极，硫酸盐溶液常用铅或铅合金阳极。 电解精炼：利用电解方法将含有杂质的金属进行提纯。把被精炼的金属作阳极，欲制取的纯金属或不被电解液腐蚀的其他金属作阴极，在适当的电解液中进行电解。阳极上电位正于被精炼金属的杂质仍然留在电极上或成为粉末状沉淀，称为阳极泥。其他电位比被精炼金属更负的杂质金属，则与被精炼的金属一起溶到电解液中，但只有被精炼的金属才能沉积在阴极上。例如铜的电解精炼以粗铜作 137 阳极，纯铜作阴极，电解液为酸性硫酸铜溶液，在阴极上析出纯铜。 电解制取金属粉末：在粉末冶金、有机合成等方面都要用到金属粉末。电解方法制造可有效地代替(如化学法、机械法)。生产要求金属粉末有一定大小的粒度和一定的纯度，并且牢固地粘附在阴极上，以便不断将产物取出来。锌粉、铅粉、铜粉、铁粉、镍粉、钴粉都可用这种方法生产。 电解提取与电解精炼的比较：是电解法制备金属的两种主要方法，两者在原理和工艺上有许多共同之处，而其主要区别为： (1)电解精炼时阳...