Конспект лекций для студентов специальности 5В070900 Металлургия Шымкент, 2020 г
жүктеу/скачать 8,06 Mb.
|
| Тема 6. Электролиз в металлургии
План темы: 1. Теоретические основы процесса электролиза металлов 2.Основное оборудование процесса электролиза цинка 3.Конструкция электролитических ванн 4. Конструкции анодов и катодов Лекция 16. Основы электролиза водных средах Лекция 17. Оборудование электролитных цехов Лекция 18.Конструкции электролизных ванн, анодов и катодов Теоретические основы процесса электролиза металлов. Электролиз связан с наложением определенного электрического поля, действием которого в электролите могут возникать некоторые характерные процессы. Электро-кинетические процессы происходят в тех случаях, когда одна фаза диспергирована в другой; к их числу относится электрофорез –движение взвешанных твердых частиц внутри жидкости. При наложении электричества наблюдается явление электроосмоса – движение жидкости относительно твердого тела. Законы электролиза. Связь между количеством выделивщегося при электролизе вещества и количеством прошедщего через электролиз электричества выражается законами Фарадея. Первый закон. Массы веществ, выделивщихся на электродах при электролизе прямо пропорциональны количеству электричества, прошедщего через электролит: m = kIt; k = mэ/F, 6.1 где m – масса вещества, подвергшегося превращению или образовавшегося на электроде, г; mэ – эквивалентная масса вещества, г/моль; I– сила тока, А; t – время, с; F = 96500– число Фарадея, Кл/моль. Масса вещества, выделяющегося при прохождении одного кулона, называется электрохимическим эквивалентом(k). Второй закон. При определенном количестве прошедщего электричества отношения масс прореагировавщих веществ равно отношению их химических эквивалентов: m1/m2 = mэ1/mэ2. 6.2 Выход по току – это отношение количества вещества, практически полученного на электродах к теоретически рассчитанному по закону Фарадея: η = mпр/mтеор ⸱100%. 6.3 На законах Фарадея основаны расчеты, связанные с электрохимическими производствами. Этот закон может использоваться также для определения эквивалентных масс различных веществ. Аппарат для электролиза называется электролизёром или электролитической ванной. Принцип действия можно рассмотреть на схеме электролизера с анодным растворением и катодным осаждением (рис. 6.1). Основными элементами установки являются: электролит (1), электроды (2) и источник питания (3), шины (4). Напряжение на электролизной ванне состоит из трех составляющих U=U1+Uak+Uэ, 6.4 где U1 — напряжение электрохимического разложения вещества, Uак приэлектродное напряжение (на аноде и катоде), Uэ — напряжение в электролите.
Рис. 6.1. Схема электролизной установки Мощность, выделяющая в электролизной ванне. Р определяется вы-ражается: Рэв=I(U1+Ua+Uk+I)⸱L:λ) 6.5 где I — ток в ванне, А, Ua,Uk — падение напряжения на аноде и катоде, В: L - расстояние между электродами, м; λ — удельная проводимость электролита, 1/(Ом м). Только часть этой мощности (расходуется на разложение вещества. Остальная мощность идет на нагрев электролита и транспортировку ионов через раствор. жүктеу/скачать 8,06 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|