![]() |
Оборудование электротехнологических установок |
![]() |
![]() |
• Обзор сайта • | ![]() |
![]() |
• Электрооборудование • | ![]() |
|
|
Электролиз — это явление выделения вещества на электродах
при прохождении через электролит тока, процессы окисления и восстановления на
электродах, сопровождающиеся приобретением или потерей частицами вещества
электронов.
Электролизер — это ванна, в которой процесс идет с поглощением
электрической энергии.
Принцип действия можно рассмотреть на схеме электролизера с анодным растворением
и катодным осаждением (рис. 1.3-1).
Основными элементами установки являются: электролит (1), электроды (2) и
источник питания (3).
Напряжение на электролизной ванне (U) состоит из трех состааляющих:
Около поверхности электродов образуется двойной электрический слой, который
противодействует подходу и выходу ионов. Для ослабления противодействия
применяются:
- циркуляция электролита, для выравнивания температуры;
- вибрация электродов;
- импульсный источник питания.
В промышленности электролиз металлов и исходная среда определяются электрическим
потенциалом выделяемого металла.
Металлы с положительным потенциалом выделяют из твердой черновой основы путем ее
растворения (например, медь с потенциалом «+0,34 В»).
Металлы с отрицательным потенциалом больше выделяют из растворов их солей
(например, цинк с потенциалом «-0,76 В»).
Металлы с отрицательным потенциалом меньше выделяют из расплавов их солей
(например, алюминий с потенциалом «-1,43»).
Примечание — Потенциалы металлов определены по отношению к «водороду», у
которого электрический потенциал равен «нулю».
Электролиз меди применяется для получения чистой
электролитической меди из черновой (полученной после плавки в печах) и дли
извлечения ценных металлов, находящихся в ней.
Процесс ведется в электролизных ваннах.
Анодом является литая черновая медь в виде плит толщиной 35...45 мм и массой
около 300 кг.
Катодом является электролитическая (чистая) медь в виде пластин толщиной
0,6...0,7 мм, подвешенных на ушках между анодами. Расстояние междусоседними
анодами и катодами 35...40 мм.
Электролитом, которым заполняется ванна, является водный раствор медного
купороса (CuSO4), подкисленный серной кислотой (H2S04)
для уменьшения сопротивления.
В целях выравнивания концентрации ионов меди у электродов и обеспечения
необходимой температуры применяется прямая циркуляция электролита, который
подается снизу и сливается сверху ванны.
Электролиз цинка применяется для получения высококачественного
цинка (Zn) из водных растворов его солей.
Катодом являются алюминиевые пластины толщиной 4 мм. Анодом являются свинцовые
пластины толщиной 5... 8 мм, с добавкой 1 % серебра для снижения коррозии.
Электролитом является 5...6% водный раствор сернокислого цинка (ZnS04)
и серной кислоты (H2S04). Во время электролиза на катоде
осаждается металлический цинк (Zn), который периодически снимают.
На аноде выделяется газообразный водород (Н), а в растворе образуется серная
кислота (H2S04).
Снятие цинка с катодов производится до 2 раз в сутки, затем его промывают,
формуют в пакеты и переплавляют в печах.
В процессе электролиза износ катодов составляет около 1,5 кг/т цинка, а анодов —
0,8... 1,5 кг/т цинка.
Резкое повышение падения напряжения на ванне (до 3,3...3,6 В) указывает на
необходимость очистки анодов от шлама.
Такая необходимость очистки анодов — один раз в 20.. .25 дней, а катодов — один
раз в 10 дней.
Шлам удаляется через отверстие в дне ванны.
В электролизном цехе ванны устанавливают рядом длинными бортами по 20...30 штук
и соединяют в один блок.
Для поддержания заданной температуры ванны охлаждаются водой, подаваемой по
алюминиевым или углеродистым змеевикам.
Для снижения выделения водорода на катоде в раствор добавляют
поверхностно-активные вещества.
Электролиз алюминия применяется для получения качественного
алюминия (Аl) из расплавленных солей путем
электролиза.
Анодом является угольный электрод, который расходуется в процессе электролиза,
так как находится в сильно агрессивной среде.
Анод подвешивается на подвижной раме, которая автоматически перемещается по
металлоконструкциям печи. Управляющим сигналом является потеря напряжения в
электролите.
Электролитом является раствор оксида алюминия (AI2O3) в
расплавленном криолите (Na3АlF6). Присутствие фтора (F6)
придает среде высокую агрессивность.
Катодом являются подовые блоки печи.
Ток к ванне подводится с двух сторон.
К аноду — по пакетам алюминиевых шин, по гибким медным токопроводам, по стальным
штырам.
К катоду — по специальным токопроводам (блюмсам).
Размеры анода определяются заданной мощностью ванны и допустимой плотностью
тока.
Электролизеры объединяют в серию из 160... 170 шт., причем 4...5 из них
являются резервными.
Выливают металл из ванны вакуум-ковшами
Вылитый из ванн алюминий поступает в миксеры литейного корпуса, где он после
усреднения и отстаивания разливается в слитки.