1. Электрохимиялық технологиялардың қолданылатын салаларына мысал келтіріңіздер
Не себепті балқымалар электролизімен алынатын металдардың сапасы, сулы ортадан өндірілетін металдардан жоғары екенін критикалық бағалаңыз
жүктеу/скачать 426,85 Kb.
|
shpor elektrokhimia-1
| 28. Не себепті балқымалар электролизімен алынатын металдардың сапасы, сулы ортадан өндірілетін металдардан жоғары екенін критикалық бағалаңыз.
Электрохимиялық үдерістер заманауи технологиялар мен техниканың көптеген салаларында қолданылады. Электролизді өндірісте қолдану негізінде көптеген өнімдер алынады: хлор мен фтор, сілтілер, хлораттар мен перхлораттар, таза сутегі мен оттегі және басқа өнімдер мен тауарлар. Түсті металлургияда электролиз арқылы, олардың кендерінен таза металдар алынады. Балқымалалы ортада өтетін электролиз үдерісі негізінде алюминий, магний, титан, цирконий, уран, бериллий және басқа да металдар алынады. Электролизбен металдарды тазалау (таза металдарды алу) жүргізіледі. Мұндай үдерістер электрхимиялық рафинация деп аталады. Балқымалы тұздардың электролизі арқылы металдарды алудың сулы ертінділерде өтетін процестерден айырмасы – ол катодтық реакцияларды кең пайдалану мүмкіндігінде болып саналады. электролиз барысында катодта сұйық металдарды алу (алюминий, магний, натрий, литий); сұйық электродтарды пайдалану арқылы катодтық қоспаларды алып, оларды қуу негізінде таза металдарды бөліп алу (калий, кальций); кейбір жоғарғы температураларда балқитын металдарды қатты күйінде алу. Анодта, балқымалар электролизі барысында өнімдер газ түрінде бөлінеді. Балқымалардың электрөткізгіштігі сулы ертіндідегі тұздардың өткізгіштігінен әлдеқайда жоғары. Мысалы, KCl + TiCl3 қоспасының 800°С - дегі электрөткізгіштігі 100 – 500 Ом-1·м-1, ал калий хлоридінің меншікті электөткізгіштігі 30 Ом-1·м-1 ден аспайды. Температураның көтерілуімен балқымалардың электрөткізгіштігі өседі, себебі иондардың қозғалысы жоғарылайды. Балқымалар электролизінің жылдамдығы сулы ертінділердегі электролиз жылдамдықтарынан 25 – 100 есеге дейін жоғары болады. Себебі электродтардағы ток тығыздықтары 100 кА/м2 (10 А/см2) ге дейін жетеді, сулы ертінділерде олардың шамасы 1 кА/м2 (0,1 А/см2) мәндерінен аспайды. Әрине кемшіліктері де жоқ емес. Мысалы, өте жоғарғы дәрежедегі электр энергиясының шығыны, экологиялық тұрғыдағы кемістіктер (улы газдардың бөлінуі). Балқымалар электролизі арқылы алынатын металдар электролиз кезінде олардың балқу темпреатураларынан жоғарғы жағдайда және ол температурадан төмен кездерде алынады. Жеңіл металдар, әдетте олардың балқу температурасынан жоғарғы жағдайларда алынады. Егерде металдардың балқу температурасына жақын немесе төмен жағдайларда электролиз жүргізілсе катодта кристалл түрдегі тұнбалар түзіледі. Айта кететін жәйт. Балқымалы электролиз кезінде электрлі кристалдану, сулы ертінділермен салыстырғанда өте жеңіл жүреді. Анодтық процестер кезінде кернеу өте қатты жоғарылайды. Мұндай құбылысты анодтық эффект деп атайды. Мұндай жағдай алюминий өндірісінде көбірек орын алады. Осы кезде: ваннадағы кернеу 15 – 30 В (кейде 100 В) өсіп, анод пен электролиттің жанасу беттігінде сәулелер пайда болады. Анодтағы газдардың бөлінуінің біркелкілігі жоғалып, электролиттің анод беттігіндегі дымдануы нашарлайды. Ток көзі дүрыс таңдалмаған жағдайда, кедергі тез жоғарылап электр тогы азайып кетуі мүмкін. Анодтық эффекті болдырмау үшін, әдетте температураны немесе металл оксидтерінің концентрациясын жоғарылату қажет. Алюминий кенін (рудасын) өңдеуге келсек, Қазахстан бокситтері: Краснооктябрьск, Белинск және Аятск кендері (Қостанай өңірінде) орналасқан. Бұл кен орындарының негізгі ерекшелгі – μSi төмендігі мен тастақтығы, жұмсақтығы және сазды түрлі боып кездесетіндігі. Минералогиялық құрамы бойынша олар каолинит-гиббситті және каолинитсидерит-гиббситті кендер түрлеріне жатады. Олардағы негізгі қоспалар — кремнезем и СО2. Алюминий рудаларын өңдеу негізінен үш топқа бөлінеді: сілтілі, қышқылды және электротермиялық. Негізгі бөліну критерийі, әрине рудалардың қасиеттері мен құрамына байланысты. Электротермиялық (ЭТ) өңдеу әдістемесі негізінде алюминий рудаларынан оларды алдын-ала балқыту процесімен ферросилиций мен алюмокальцийлі шлак алу болып табылады. ЭТ өдістеме қазіргі кезде қолданылмайтын себебі электр энергиясының өте көп мөлшБайер әдістемесі (ылғалды әдістеме) бокситті автоклавта, жоғарғы температуралар (105 - 225°С) мен 3МПа қысымда каустикпен (NaOH) шаймалау негізінде натрий алюминаты ертіндісін өндіру. Бұл процесс барысында ертіндіде натрий силикаты да түзіледі Na2SiO3. Алынған ертіндіні сұйылту операциясын өткізу негізінде натрий алюминатын алюминий гидрооксидіне Al(OH)3 өткізу процесі жүргізіледі. Бұл процесс декомпозерлерде жаңадан тұндырылған Al(OH)3 қоспасын енгізумен іске асырылады. Байер әдістемесі — дүние жүзінде ең көп қолданылатын, арзан өңдеу әдісі болып саналады. Әдетте жоғары сапалы, немесе кремнеземі аса жоғары емес бокситтерді өңдеуде қолданылады. Байер бокситтерінде кремний модулі мәндері μSi ≥ 6–8 аралығында және ондағы күкірт пен карбонат мөлшерлері де аз деңгейде болуы керек. Сонымен Байер әдістемесі технологиялық тұрғыда өте толықтай жетілдірілген алюминийді өңдеу технологиясы болып саналады. Байер әдістемесі — дүние жүзінде ең көп қолданылатын, арзан өңдеу әдісі болып саналады. Әдетте жоғары сапалы, немесе кремнеземі аса жоғары емес бокситтерді өңдеуде қолданылады. Байер бокситтерінде кремний модулі мәндері μSi ≥ 6–8 аралығында және ондағы күкірт пен карбонат мөлшерлері де аз деңгейде болуы керек. Сонымен Байер әдістемесі технологиялық тұрғыда өте толықтай жетілдірілген алюминийді өңдеу технологиясы болып саналады. Күйдіру әдістемесі кремнийі жоғары мөлшерлі бокситтерді өңдеу үшін қолданылады. КӘ – нің негізгі мәні ол бокситтерді содамен және известь қатынасында айналмалы құбырлы пештерде жоғарғы температураларда күйдіру болып сваналадцы. Al2O3 + Na2CO3 → 2NaAlO2+ CO2; SiO2 + Na2CO3 → Na2SiO3 + CO2 Fe2O3 + Na2CO3 → 2NaFeO2 + CO2; 2Na2SiO3 + 2Al2O3 → Na2O·Al2O3·2SiO2 + 2NaAlO2; Na2O·Al2O3·2SiO2 + 2CaO → 2CaSiO3 + 2NaAlO2 выщелачивание и разбавление: NaFeO2 + 2H2O → NaOH + Fe(OH)3 удаление остатков SiO2: 2Na2SiO3 + 2NaAlO2 + Ca(OH)2 + 4H2O → CaO·Al2O3·2SiO2·2H2O¯ + 6NaOH карбонизациялау: 2NaAlO2 + CO2 + 3H2O → 2Al(OH)3 + Na2CO3 кальцилеу: 2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O жүктеу/скачать 426,85 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|