10.6. Основы процессов кристаллизации из растворов

В основе процессов кристаллизации из растворов лежит изменение растворимости солей при изменении температуры и различия растворимости солей по их природе. Процесс выделения из раствора кристаллического осадка включает четыре стадии: образование пересыщенного раствора; образование зародышей кристаллов (центров кристаллов); рост кристаллов; перекристаллизацию.

Различают изотермическую и изогидрическую кристаллизацию. В первом случае пересыщение раствора достигается выпариванием части воды при постоянной температуре; во втором – за счет охлаждения раствора (с понижением температуры снижается растворимость соли).

Для рассмотрения термодинамики кристаллизации из растворов необходимо обратиться к диаграммам растворимости солей в воде.

11. Электролиз водных растворов

Электролиз водных растворов относится к числу электрогидрометаллургических процессов, в которых окислительные и восстановительные реакции протекают на электродах, помещенных в водные растворы (электролиты) при подключении их к источнику постоянного тока. Электроды, подключенные к отрицательному полюсу источника тока называются катодами, а к положительному – анодами. При прохождении электрического тока на границе катод-электролит протекают процессы восстановления, сопровождающиеся присоединением электронов, а на границе анод-электролит протекают процессы окисления, сопровождающиеся отдачей электронов.

Напомнить закон Фарадея.

Привести некоторые электрохимические реакции, возможные на границе катод-электролит и анод-электролит.

В соответствии с формулой Нернста имеем выражения для равновесных потенциалов электрохимической реакции для электрода, обратимого в отношении катиона:

(66)

и электрода, обратимого относительно аниона:

(67)

Привести значения стандартных электродных потенциалов для некоторых катионов и анионов и пояснить какие электрохимические реакции будут протекать на катоде и аноде в условиях обратимого процесса.

Кинетика катодных и анодных процессов в реальных условиях. Стадии этих процессов. Реальные потенциалы соответственно катодного (_К) и анодного (_А) процессов для катиона металла Me^z+:

(68)

(69)

Привести схему катодно-анодных поляризационных кривых (рис.9) и дать к ней пояснение. Чем больше сдвиг потенциала катода (_К) или анода (_А) в соответствующую сторону, тем больше скорость процесса I_K или I_A. По уравнению Тафеля:

и

Катодные процессы при промышленном электролизе (разряд ионов основного металла, H₃O⁺ и примесей).

Анодные процессы при промышленном электролизе с растворимыми и нерастворимыми анодами.

Электролиз без диафрагм и электролиз с диафрагмами.

Энергетические показатели электролиза.

Выход по току:

, %

Напряжение на ванне:

, В

Удельный расход электроэнергии:

, кВт-ч/т

Рекомендательный библиографический список

Основная литература – отсутствует.

Дополнительная литература.

1. Ванюков А.В., Зайцев В.Я. Теория пирометаллургических процессов. 2-е издание. М.:Металлургия, 1993, с.384

2. Зеликман А.Н., Вольдман Г.М., Беляевская Л.В., Теория гидрометаллургических процессов. 2-е издание, М.: Металлургия, 1983, с.424

3. Баймаков Ю.В., Журин А.И., Электролиз в гидрометаллургии. 2-е издание, М.: Металлургия, 1977, с.336.