Scopul lucrării este de a determina influența densității curente asupra principalilor indicatori ai procesului: consumul specific de energie și puterea curentă.
INFORMAȚII GENERALE
Rafinarea electrochimică a cuprului se realizează în soluții de sulfat de cupru conținând o cantitate mică de săruri de clor. Deoarece aceste soluții sunt electroliți puternici, sărurile și acizii conținute în ele sunt aproape complet disociate:
Compoziția obișnuită a soluțiilor de lucru, g / dm 3. Cu 2+ 40-50; H2SO4 150-200; Cl, 0,01-0,04.
În soluțiile simple de sare, cuprul metalic are un potențial electropozitiv
unde este potențialul standard de cupru, = 0,337 V; T este temperatura absolută, K; F este numărul Faraday, F = 96500 CI; n este numărul de atomi care participă la reacție; - activitatea cationilor de cupru, mol / l; - supratensiunea evoluției cuprului în timpul electrolizei, V; m - concentrația molară a cuprului, molul CuS04 / 1000g H2O; - coeficientul de activitate al sulfatului de cupru.
Valorile ultimelor două componente sunt relativ mici, iar potențialul dinamic al evoluției cuprului are o valoare pozitivă mare: aproximativ +0,35 V. Aceasta asigură izolarea unui metal relativ pur la catod cu o ieșire ridicată a curentului. Reacția catodică de bază
Descărcarea a 1 g-echiv de orice substanță are loc la trecerea a 96.500 de celule de electricitate sau în unități de inginerie de 26.8 Ah. În consecință, teoretic, 63,54 / (2-26,8) = 1,185 g cupru, 2-1008 / (2-26,8) = 0,0374 g hidrogen sau 98,06 / (vor fi recuperați teoretic pentru 1 A-h) 2-26,8) = 1,832 g de acid sulfuric.
Procesul anodic este mult mai complicat. În mediile de acid sulfuric, metalele de cupru și de impurități sunt oxidate pentru a forma ioni simpli. De exemplu, Cu-2e <=> Cu 2+.
În mediile de clor, ionii de cupru formează compuși complexi de cupru mono- și bivalent de tip i. Potențialul cuprului în soluțiile de monoclorură de cupru este electronegativ decât în soluțiile de cupru bivalent. Prin urmare, în medii de clor, dizolvarea anodelor are loc prin formarea de cupru univalent prin reacție
iar pentru 1 Ah se dizolvă 63,54 / 26,8 = 2,370 g cupru metalic. Dacă soluțiile nu conțin cantități suficiente de acid (ioni H +), ionii de cupru care rezultă se supun hidrolizei:
În medii alcaline și la o densitate de curent foarte ridicată în timpul electrolizei în medii neutre și acide, ionii de hidroxil pot fi, de asemenea, evacuați la anodul de cupru
care este ușor de detectat prin eliberarea de bule de oxigen.
Aceeași reacție are loc pe anozi de plumb. Potențialul său este mai mare decât potențialul de dizolvare simplă a cuprului. Prin urmare, băile electrolitice de resturi funcționează la o tensiune mult mai mare decât tancurile de rafinare electrochimice.
În soluțiile simple de acid sulfuric, potențialul dinamic al anodului de cupru
unde este supratensiunea de dizolvare a cuprului, V.
Prin urmare, tensiunea totală pe baia de rafinare electrochimică
unde pierderile 1R - ohmice în electrolit, V.
Dată în sarcină
m1 = 616,06 g, masa anodului solubil înaintea experimentului,
m2 = 306 g, masa anodului insolubil înainte de experiment,
D1 = 200 A / m2 2. pentru o baie cu anod solubil (electrorefinare),
D2 = 140 A / m2 2. pentru o baie cu un anod insolubil,
PRINCIPALELE FORMULE DE DESIGN
, unde H este adâncimea de imersie a electrodului,
D este densitatea medie de curent, A / m 2,
b - lățimea electrodului, m,
, unde producția curentă,%,
m0 este masa cuprului depus în baia de lucru, g,
durata electrolizei, h.
, unde W este consumul specific de energie pentru electroliză, kWh,
U este tensiunea medie în baie, V.
TABELUL MĂSURĂRII
, anod solubil gdemass după experiment,
,
unde masa anodului insolubil după experiment.
Datorită faptului că electroliza este efectuată in vitro, acesta nu a reușit să realizeze condițiile optime (recirculare a electrolitului, menținând o temperatură constantă optimă, etc.), care sunt realizate în timpul acestor procese la scară industrială, care este cu siguranță un impact negativ asupra rezultate. Producția de cupru a fost ușor mai mică decât în fabrici. Schimbarea treptată a tensiunii către o creștere treptată a afectat în mod negativ consumul de energie electrică.
anod solubil randament curent a fost de 85.27%, cu 799 kWh de energie consumată, iar la anod insolubil a fost 75,65% randamentul de curent, în timp ce energia cheltuită la 21 de ori mai mare decât 8594.1 anoda- solubil în kW h.
Materiale conexe
Informații despre locuri de muncă
Trimiteți-le prietenilor: