3.1 Исходные данные для расчета материального баланса и нахождение параметров ванны. Расчет материального баланса

Таблица 2 – Состав электролита на входе в ванну, г/л

Ионы никеля	130
Серная кислота	2,66

Таблица 3 – Состав электролита на выходе из ванны, г/л

Ионы никеля	100
Серная кислота	0.574

Таблица 4 - Параметры технологического процесса

Температура электролита, °С	65
Плотность тока,	300
Катодный выход по току, %	96
pH	2,5
Длина ванны, мм	6010
Ширина ванны, мм	1160
Высота ванны, мм	1390
Объем ванны, м^3	9,691

Таблица 5 – Параметры катодов

Высота катода, мм	1020
Ширина катода, мм	1020
Толщина катода, мм	30
Количество катодов, шт	2
Расстояние между катодами, мм	110

Таблица 6 – Параметры анодов

Высота анода, мм	1000
Ширина катода, мм	1000
Толщина анода, мм	10
Количество анодов, шт	1

Рисунок 1 – Ванна электроэкстракции никеля

Электролизная ванна представляет собой железобетонную конструкцию с внутренней футеровкой из ПВХ.

Расчет концентрации соли NiSO₄ по ионным концентрациям:

Расчет площади стороны катода:

,

где ширина и высота катода соответственно, м.

Общая формула для расчета площади одного электрода:

где толщина электродов соответственно, м.

Расчет токовой нагрузки ячейки:

где - катодная плотность тока, А/м²

- число катодов, шт.

Общая формула для расчета объема погруженной части электрода:

где - рабочая высота, ширина и толщина электрода, м.

Расчет объема электролита катодной области:

где - рабочий объем ванны, м³

Расчет объема электролита анодной области:

Расчет катодного зеркала электролита:

Расчет анодного зеркала электролита:

3.2 Расчет коэффициентов в уравнении, определяющем плотность электролита как функцию состава

Плотность раствора линейно и аддитивно зависит от состава раствора. Вначале необходимо найти коэффициент b_i, учитывающий влияние отдельного компонента на плотность раствора. Для этого воспользуемся справочными данными [7] зависимости плотности раствора отдельных компонентов от их концентрации для сульфата никеля (таблица 2) и для серной кислоты (таблица 3).

Таблица 2 – Зависимость плотности раствора сульфата никеля от концентрации при температуре 20⁰С [7]

c, г/л	10,09	20,4	41,68	63,78	86,8	110,9	135,96	162,1	189,4	217,6
ρ(20), г/л	1009	1020	1042	1063	1085	1109	1133	1158	1184	1209
ρ-1000, г/л	9	20	42	63	85	109	133	158	184	209

Таблица 3 – Зависимость плотности растворов серной кислоты от концентрации при температуре 20⁰С [7]

c, г/л	9,96	17,49	25,45	33,07	41,99	48,87	56,85	64,86	72,69	80,92	88,8
ρ(20), г/л	1005	1010	1015	1020	1025	1030	1035	1040	1045	1050	1055
ρ-1000, г/л	5	10	15	20	25	30	35	40	45	50	55

По данным таблиц строим графики зависимости плотности вещества без учета растворителя от их концентрации для сульфата никеля (рисунок 4) и для серной кислоты (рисунок 5)

Рисунок 4 – Зависимость плотности сульфата никеля от концентрации

Рисунок 5 – Зависимость плотности серной кислоты от концентрации

Из графиков находим поправочные коэффициенты для сульфата никеля и серной кислоты, представленные в таблице 4.

Таблица 4 – Поправочные коэффициенты компонентов

Компонент	b
NiSO4	0,965
H2SO4	0,617