Электролизные установки

 

Сущность электролизного технологического процесса (рис.), заключается в том, что при протекании электрического постоянного тока через электролитическую ванну может иметь место одно из явлений:

· Либо происходит осаждение частиц вещества из электролита на электродах ванны (электроэкстракция)

· Либо имеет место перенос вещества с одного электрода на другой через электролит (электролитическое рафинирование)

 

 

Рис.

 

ЗАКЛАДКА

 

В качестве электролита используется растворы солей, кислот и оснований как правило в воде.

В электролите имеет место ионная проводимость. При подаче напряжения на электроды ионы движутся к электродам, нейтрализуются и оседают на них. При этом имеет место либо электроэкстракция либо электролитическое рафинирование.

Основное значение имеет при выборе понятие нормального потенциала.

Если электрод изготовлен из такого же металла как электролит, то при некотором потенциале между электродом и электролитом нет ни первого, ни второго процесса. Такой потенциал называется нормальный.

Металл, электролит	Нормальный потенциал, В
Al N2 H Cu Ag Zn	-1.67 -2.71 0.34 0.8 -0.76

 

Если на электроды подать более отрицательный потенциал, то начинается электроэкстракция.

Если более положительный, то электролитическое рафинирование.

Электролиз применяют для получения или очистки металлов.

 

В количественном отношении электролизный процесс описывается тем же самым законом Фарадея.

U_эл=E_р+E_п+U_э+U_с

E_р - напряжение разложения

E_п – сумма анодного и катодного ПН

U_э – падение напряжения на электролите

U_с – падение напряжения на шинах контактов электродов

U_э = I∙ R_вн

U_э =I∙ (R_ш+R_к+R_э)

P_эл = I∙ (E_p+E_п+U_э+U_с)

W = P_эл∙ τ

τ – время технологического процесса

E_p – полезная работа

Эффективность электролизного процесса описывается массой вещества.

Сырьем для получения Znслужит цинковая обманка ZnS. Этот минерал сначала подвергают окислению, обжигу, а затем подвергают выщелачиванию.

ZnSO₄ + H₂O (5÷ 6%) Проводимость у такого раствора невысока, поэтому добавляют к этому раствору 10÷ 12% H₂SO₄

Электролитическая ванна выполнена из дерева или бетона и изолирована от земли.

Электролизный процесс проводится при t = 35÷ 40⁰C

j = 400÷ 600 А/м²

На катоде появляется ПН – 1, 1 В (нормальный потенциал -0, 76 В)

Возникает электроэкстракция – осаждение Zn на катоде.

η = 0, 88÷ 0, 94

1/g_э = 3500 кВт∙ ч/т

τ = 40÷ 50 часов

После этого Zn сдирают с катода и переплавляют.