Розв’язання

1. Сумарний електрохімічний процес:

2. Електрохімічні еквіваленти для продуктів реакції:

3. Годинна виробничість ванни:

а) по металевому натрію:

б) по хлору:

4. Визначаємо кількість свинцю, що циркулює у ванні. Позначимо g^/_Na – кількість металевого натрію, що вводять кожну годину у ванну у початковому катодному сплаві, g^/_Pb – кількість свинцю, що кожну годину проходить через ванну.

Для знаходження цих двох невідомих склали систему рівнянь:

а) склад поданого катодного сплаву підходить рівняння:

звідки

б) склад кінцевого сплаву відповідає рівнянню:

звідки

Вирішивши систему рівнянь (а) т (б), отримали:

5. Швидкість подачі початкового катодного сплаву у ванну:

6. Кількість збагаченого катодного сплаву, що отримали у ванні за 1 годину:

7. Площа поверхні рідкого металу у ванні:

8. Маса сплаву, що одночасно знаходиться у ванні:

9. Необхідний час знаходження катодного сплаву у ванні:

де - середня маса катодного сплаву, що проходить за 1 годину через ванну.

10. Швидкість протікання сплаву Pb-Na через ванну:

або 2,72 см/хв.

11. Питома витрата електроенергії на 1 т металевого натрію:

За використанням[2.].

Завдання № 6

Одним зі способів одержання металевого кальцію є електролітичне виробництво мідно-кальцієвого сплаву, з якого кальцій відганяють в спеціальній дистиляційній печі. Електроліз здійснюють у ваннах, заповнених розплавом, що містить 80...85 % СaCl₂ і 20...15 % КСl. Ванни працюють періодично. Завантаження електролізера проводять збідненим (після дистиляції) катодним сплавом, що містить р_Са=28 % кальцію і р_Сu=72 % міді. З ванни витягається сплав, збагачений кальцієм, що містить р'_Са=57,5 % кальцію і p'_Сu=42,5 % міді.

Розрахувати:

- тривалість робочого циклу ванни під навантаженням І=10,5 кА, якщо у ванну одночасно завантажують g_спл=56 кг збідненого мідно-кальцієвого сплаву, середній вихід щодо струму складає В_Т=66 %;

- масу одноразового вивантаження збагаченого катодного сплаву;

- масу металевого кальцію в сплаві, що одержано за робочий цикл ванни;

- середньодобове завантаження СаСl₂ до ванни, якщо його втрати складають К=4,5 % від витрати хлориду кальцію на саме електроліз;

- питому витрату електроенергії на одну тонну металевого кальцію та збагаченого мідно-кальцієвого сплаву, якщо середня напруга на ванні складає V=8,5 В.

Вихідні дані для розрахунків за завданням № 6 подано в додатку Л, [1].

Розв’язання

1. У кінцевому катодному сплаві ванни міститься наступна кількість кальцію та міді:

Маса міді у сплаві у ході електролізу не змінюється. Опираючись на це, визначили масу отриманого збагаченого сплаву:

2. Маса кальцію, що виділився за робочій період ванни:

3. Протяжність робочого циклу ванни:

4. Питома витрата електроенергії на 1 т:

а) металевого кальцію:

б) мідно-кальцієвого сплаву:

5. Електрохімічний еквівалент для CaCl₂:

6. Добова витрата CaCl₂ (під час неперервної роботи ванни):

За використанням[2.].

Завдання № 7

Визначити підвищення питомої витрати електроенергії на одну тонну алюмінію, що одержують за рахунок появи «анодних спалахів» в алюмі-нієвому електролізері за такої їхньої частоти:

- один раз на дві доби;

- один раз на добу;

- два рази на добу.

Тривалість «анодного спалаху» складає =350 с; середнє підвищення напруги при цьому проти звичайного дорівнює V=30 В, катодний вихід щодо струму В_Т.=87,5 %.

Вихідні дані для розрахунків за завданням № 7 подано в додатку М, [1].