1.2 Суммарная электрохимическая реакция

С учетом вышеизложенного в электролизере протекает суммарная электрохимическая реакция:

К: Вт

(1- Вт)

А:

2.Составы электролитов для электроэкстракции никеля

2.1 Сульфатный электролит

Самое широкое распространение на сегодняшний день имеют сульфатные электролиты. Они обладают рядом существенных преимуществ перед хлоридными и аммонийными. Это простота, хорошая электропроводность и отсутствие выделения ядовитых газов на электродах и необходимости их отвода. Выход по току в таких электролитах колеблется в пределах от 70 до 96 % .

В состав сульфатных электролитов обязательно входит сульфат никеля и серная кислота. В качестве добавок в некоторых электролитах используют борную кислоту и сульфат натрия. Увеличение концентрации ионов никеля увеличивает выход по току и снижает удельный расход электроэнергии. Так, например, при увеличении концентрации ионов никеля с 60 до 130 г/л выход по току увеличивается на 12 %, а удельный расход электроэнергии снижается на 17%. Но слишком высокая концентрация сульфата никеля может привести к его кристаллизации.

Серная кислота оказывает благотворное влияние на электропроводность и исключает гидратообразование на катоде, однако её избыток снижает выход по току никеля и усиливает выделение водорода.

Серная кислота используется для доведения уровня pH.

Существует 3 типа сульфатных электролитов для электроэкстракции никеля:

• электролиты, содержащие сульфат никеля и серную кислоту;

• электролиты, содержащие сульфат никеля, сульфат натрия и серную кислоту;

• электролиты, содержащие сульфат никеля, сульфат натрия, серную и борную кислоты.

3.Расчет электрического баланса ванны электроэкстракции

Составление электрического баланса ванны электроэкстракции позволяет определить максимальное напряжение. Результаты электрического баланса позволяют выбрать выпрямительный агрегат для обслуживания ванны.

3.1Исходные данные для расчета электрического баланса. Расчет электрического баланса

Исходные данные для расчета электрического баланса ванны представлены в таблицах 2- 6:

Таблица 2 – Состав электролита на входе в ванну

Ионы цинка , г/л	130
Серная кислота , г/л	2,66
pH	2,5
, В	-0,25
α	0,5
,	2∙
,

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

Ионы цинка	100
Серная кислота	50

Таблица 4 - Параметры технологического процесса

Температура электролита, °С	65
Плотность тока (катодная),	300
Катодный выход по току, %	96
Анодный выход по току, %	100
Длина ванны, мм	6010
Ширина ванны, мм	1160
Высота ванны, мм	1390

Таблица 5 – Параметры катодов

Высота катода, мм	1020
Ширина катода, мм	1020
Толщина катода, мм	30
Количество катодов, шт	52
Расстояние между электродами, мм	110
ρFe,	1,52

Таблица 6 – Параметры анодов

Высота анода, мм	1000
Ширина катода, мм	1000
Толщина анода, мм	10
Количество анодов, шт	53
ρPb,	2,45

Электролизная ванна представляет собой железобетонную конструкцию с внутренней футеровкой из ПВХ (рисунок 1). Внутренние размеры ванны: 6010*1160*1390 мм [2].

Рисунок 1 - Эскиз ванны электролиза [4]

Зная габаритные размеры ванны, можно высчитать объем ванны по формуле:

(3.1)

где – длина ванны, мм

- ширина ванны, мм

–высота ванны, мм

Для расчета напряжения на ванне используем формулу (3.2):

, (3.2)

где – разность равновес­ных электродных потенциалов анодной и катодной реакций, В[3]

, – перенапряжение для анодной и катодной реакций, В

–падение напряжения в электролите, В

–падение напряжения в диафрагме, В

–падение напряжения в теле электро­дов, В

–падение напряжения в шламе, В

–падение напряже­ния в контактах, а также в токоподводящих шинах до источника питания постоянным током, В