4 Гідроелектрометалургія

Завдання 4.1

У ванні рафінування міді з біполярною роботою електродів встановлено n=55 електродів. Відстань між робочими поверхнями (анод-катод) сусідніх електродів габаритами 0,63 х 0,57 м складає ℓ=30 мм. Питомий опір електроліту ρ=1,780 Омсм. Сума катодної й анодної поляризації в одній комірці та зниження напруги в тілі електрода на початку періоду роботи ванни складає V_п =21,0 мB. Напруги на всій ванні, що працює під навантаженням І=132,5 А ,складає V_В=6,26 В.

Розрахувати значення струмів витоку у ванні, визначити питому витрату електроенергії на тону катодної міді, якщо зниження виходу за струмом у ванні обумовлено тільки витоками струму, а витрати напруги у зовнішніх шино проводах дорівнює В=4,0 % від напруги ванн.

Розв’язання

1. Напруга на одній комірці ванни складає

2. Омічні втрати напруги в електроліті однієї комірки

3. Прохідна щільність стуму в електроліті комірки (дорівнює електродній щільності струму)

4. Робочій струм, що проходить через середні електроди електролізера

5. Струм витоку

6. Питома витрата електроенергії на одну тону катодної міді

де К=1,05 – коефіцієнт, що враховує втрати напруги у зовнішніх шино проводах (під час розрахунків нехтують «корисною» роботою струмів витоку на електродах ванни).

Завдання 4.2

Під час афінажної переробки щодо витягу срібла використовують аноди зі срібно-мідного сплаву, що містять К=85,8 % срібла і М=13,1 % міді. На аноді розчинюються обидва компоненти сплаву; корисне використання анодного струму складає В_с=95,0%. Товщина анодів δ=13,0 мм, щільність сплаву d=9,8 г/см³. Анодна щільність струму Д_а=190 А/м², аноди працюють з двох сторін. Скрап (анодний залишок) складає В=13,5 % від первісної маси анодів.

Визначити тривалість переробки одного завантаження анодів.

Розв’язання

1. Питома витрата електрики для сплаву срібла та міді

2. Електрохімічний еквівалент сплаву

3. Маса частини анода, що розчиняється

де p=0,85 – частка частини анодів, що розчинюється.

4. Кількість металу, що розчинено, пов’язана з електрохімічними характеристиками процесу співвідношенням.

Звідси

5. Тривалість розчинення анодів

(глибина розчинення анодів приймається такою, що дорівнює половині їхньої товщини з-за двосторонньої роботи анодів).

Завдання 4.3

Під час електролітичного одержання залізного порошку на катоді лабораторної ванни навантаженням І=1,6 А виділилося за τ=0,58 год. Процесу V_t=97,5 л водню, насиченого парами води (збирання газу над водою, температура t=20,5 °С, тиск В=740 мм рт. ст.

Розрахувати вихід за струмом порошку заліза (на катоді протікають тільки два процеси – виділення заліза та водню).

Розв’язання

1. Абсолютна вологість повітря, насиченого парами води за температури 20,5 C дорівнює

2. Водень, що виділився, проводять до нормального об’єму, використовуючи рівняння Менделєєва-Клайперона:

3. Кількість електрики. Що витрачено на виділення водню

4. Загальна кількість витраченої електрики

5. Вихід залізного порошку за струмом