3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Корректировка состава электролита

Как пользоваться корректирующим электролитом?

Владельцы обслуживаемых аккумуляторов время от времени должны проводить измерение и корректировку концентрации серной кислоты в ячейках батареи. Ведь от этого зависит не только ее срок службы, но и морозоустойчивость. Делают это чаще всего в период подготовки автомобиля к эксплуатации зимой. Используют для этого либо корректирующий электролит, либо дистиллированную воду. Надеемся, что после прочтения материала каждый будет понимать: что именно добавлять и в каких случаях это требуется делать.

Почему снижается плотность

Причина кроется в разряде аккумулятора. Это происходит из большой нагрузки на генератор в виде регулярно светящих фар, музыкальных устройств, современных систем безопасности и прочего дополнительного оборудования, что не позволяет нормально питать АКБ. Качественная зарядка проходит только при быстром движении автомобиля, а регулярные пробки больших городов практически не предоставляют возможности это сделать.

Требования для разных климатических зон

Перед тем как корректировать плотность электролита в аккумуляторе необходимо разобраться, для чего это делается. Зимой данный параметр необходимо повышать, чтобы АКБ не замерз при низких температурах. Летом он снижается, что продлевает срок службы батареи. Опытным специалистам удается повысить плотность, добавляя корректирующий электролит для аккумуляторов, а в случае необходимости возможно ее понижение с помощью дистиллированной воды. При этом автолюбители рекомендуют без крайней необходимости не пользоваться таким методом, поскольку возможен вывод из строя АКБ из-за несоблюдения правильных пропорций. Многие используют усредненную плотность, что позволяет пользоваться батареей в любое время года без лишних манипуляций. В таблицу сведены наиболее распространенные параметры плотности: Если ожидается аномальный холод в центральном либо южном районе, то рекомендуется занести батарею в теплую комнату, проверить уровень заряда и довести его до 100% если необходимо. Полностью разряженная батарея обладает низкой плотностью (1,10 г/см 3 ), что способствует ее замерзанию уже при -5°C.

Как пользоваться корректирующим электролитом

Для проведения процедуры понадобится ареометр и емкость для удаленного электролита. Плотность корректирующего электролита варьируется от 1,30 до 1,80 г/см 3 ,но чаще всего встречается 1,40 г/см 3 . Наиболее часто можно встретить жидкость от таких производителей, как Tyumen Battery, Агат-Авто Юг, Sibtэk, OilRight, стоимость которой составляет от 30 до 80 рублей за литр.

  • из корректируемой ячейки удаляется некоторая часть жидкости;
  • теперь необходима добавить точно такой же объем корректирующего электролита, что повысит плотность.
  • далее, батарею ставят на зарядку номинальным током стационарным устройством, что способствует смешиванию жидкостей;
  • после получасовой зарядки батарея должна «отдохнуть» в течение 1-2 часов (это необходимо для выравнивания плотности в ячейке);
  • вновь производится замер и в случае необходимости еще раз добавляется кислотный корректирующий электролит, но в меньших объемах.

Корректировка состава электролита

Состав электролита регламентируется рабочей технологической инструкцией.

Составляющие электролита обладают неодинаковыми свойствами и при соприкосновении с расплавом ведут себя по-разному, поэтому их загружают в электролизер различными способами.

Во всех случаях предпочтительнее вводить компоненты электролита в виде брикетов или гранул. Следует помнить, что попадание в расплав холодных или увлажненных компонентов приводит к выбросу расплава.

Кусковой оборотный электролит загружают по периметру шахты ванны преимущественно в местах со слабой настылью, не допуская попадания кусков под анод.

Необходимые добавки загружают после обработки электролизера на поверхность электролита, предварительно присыпанную горячим глиноземом, и засыпают основным количеством глинозема, что обеспечивает их постепенное прогревание и предохраняет от улетучивания.

Разовая загрузка любых компонентов электролита зависит от мощности электролизера и строго регламентируется. Как правило, она не превышает 70 кг. Частота введения компонентов зависит от изменения уровня и состава электролита.

Одним из широко применяемых в настоящее время прогрессивных методов загрузки фтористых солей для поддержания уровня электролита является питание электролизеров шихтой из предварительно заготавливаемой смеси глинозема и фтористых солей.

При работе по этому методу возможно снизить расход фтористых солей, так как они поступают в электролит более равномерно и предварительно прогретыми до высоких температур на корке электролита.

Корректировку состава электролита CaF2 (фтористым кальцием) проводят, как правило, одни раз в месяц на основании данных химического или спектрального метода анализа электролита.

Расчет количества корректирующего вещества кандидат технических наук И. П. Гупало приводит следующие формулы.

Фторид кальция CaF2 всегда присутствует в электролите, по-скольку естественным источником этой соли служит оксид кальция СаО, содержащийся в виде примеси в глиноземах. Оксид кальция, попадая в электролит и вступая во взаимодействие с фтористым алюминием по реакции

3СаО + 2AIF3>3CaF2 + AIzО3з, переходит во фторид кальция.

За счет естественного поступления концентрация CaF2 в электролите поддерживается на уровне 2-4%, а за счет искусствен-ного введения может быть повышена до 5,0-8,0%. Соль CaF2 умень-шает температуру кристаллизации электролита и соответственно температуру электролиза, увеличивает межфазовое натяжение на границе электролит — жидкий алюминий, но несколько уменьшает растворимость алюминия в электролите.

Первые два фактора благоприятно воздействуют на резуль-таты электролиза. В то же время отмечается и негативное влияние CaF2 на свойства электролита: снижается не только растворимость глинозема в электролите, но и скорость его растворения, возрастает плотность, снижается электропроводность. Поэтому верхний предел по содержанию CaF2 целесообразно установить на уровне 5,0-8,0%. Следует также учесть, что более высокое содержание фтористого кальция грозит образованием осадков и настылей на подине элек-тролизера.

Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Корректировка электролита

Однако следует иметь в виду, что электролиты с малой величиной pH, допуская более высокие плотности тока и, следовательно, интенсификацию процесса, чаще вызывают точечную пористость (питтинг) на осадках никеля, чем электролиты с высоким значением pH. Кроме того, имеет место сильное растворение анодов, что приводит к необходимости более частой корректировки электролита из-за неравенства катодного и анодного выходов по току (катодный выход по току значительно ниже анодного). Наконец, при использовании электролитов с низким pH блестящие никелевые покрытия можно получать только при низких температурах. [c.183]

Электролиз. Процесс электролиза сводится к следующим стадиям подготовки электролизера -л пуску, питанию электролизера глиноземом, формированию и обслуживанию непрерывно самообжигающихся анодов или замены обожженных анодов, регулированию напряжения, корректировки электролита и извлечению алюминия из ванны. [c.280]

Для поддержания необходимого состава электролита и вывода из него избыточной меди и примесей электроотрицательных металлов осуществляют корректировку электролита, для чего часть его выводят на регенерацию. Электролит регенерируют двумя способами. По одному способу отбирают часть кислого электролита, циркулирующего в цикле производства, и пропускают его через башню, заполненную отходами металлической меди, где при продувке воздуха и пара медь растворяется в кислоте. После выпарки из полученного раствора выкристаллизовывают товарный медный купорос. По другому способу проводят электролиз с нерастворимыми [c.304]

Корректировка электролита, на основании данных анализа, сводится к периодическому пополнению его 5п, НгЗО и коллоидными добавками. Последние вводят из расчета 1 г/л фе-напа или кре.чола и 0,1 г/л клея на каждые 10 А-ч/л ко.тичества электричества. [c.201]

Серебро из отработанных электролитов осаждают посредством перевода цианида в хлорид серебра. При этом на 1 л электролита добавляют 3 зг НзЗО (1,84) и 1 л НЫОз (1>4). Раствор выпаривают, охлаждают до комнатной температуры, добавляют 20 л воды (на 1 л электролита) и кипятят до полного растворения осадка сернокислого серебра, после чего серебро осаждают концентрированным раствором поваренной соли (200 г/л). Раствор отстаивают в течение суток, а осадок А С1 тщательно отмывают от кислот (до нейтральной реакции) и следов меди, сушат и используют для корректировки электролитов серебрения. [c.173]

Содержание золота в первом сборнике-улавливателе золотых электролитов должно быть равно 0,5 г/л, во втором а до 2 а/дм с периодической корректировкой электролита по никелю или аноды из термического сплава при >а до 3 а/дм . Свойства осадков сплава 5п—Ni из пирофосфатного электролита мало отличаются от осадков, полученных из хлорид-фторидного электролита. [c.207]

Работа с нерастворимыми анодами требует частой корректировки электролита и поэтому менее удобна. Ведение процесса с раздельными анодами осложняется тем, что для поддержания постоянства состава электро- [c.293]

Сплавы, содержащие три компонента и более, требуют точной корректировки электролита и поддержания оптимального режима, что весьма затрудняет и осложняет процесс. [c.296]

Общие сведения. Герметичные аккумуляторы в отличие от обычных не требуют на протяжении всего срока службы доливки или корректировки электролита, могут заряжаться в закрытом состоянии и допускают эксплуатацию при любом положении в пространстве. Эти аккумуляторы в процессе заряда и разряда не выделяют газов или паров, поэтому могут непосредственно монтироваться в приборах и аппаратах, как и другие электротехнические детали, путем пайки, сварки или зажима гибких проводников под гайку. Конструкция герметичных ак- [c.96]

Емкость для хранения серной кислоты и смешивания серной кислоты с водой, а также емкости для приготовления и корректировки электролита должны быть оборудованы устройством для подачи кислоты и электролита по трубопроводам. [c.400]

Методы ввода криолита в электролизеры и корректировки электролита фторидом алюминия с целью исключения их влияния на потери фторидов и получения сравнимых данных по удельному расходу фтора в обеих бригадах были одинаковыми. Как в опытной бригаде, так и в бригаде-свидетеле загрузку фторидов производили на застывшую корку электролита после обработки электролизеров слоеным пирогом . [c.68]

Электролит перемешивают сжатым воздухом или механической мешалкой. Аноды медные. Корректировку электролита производят углекислой медью и борфтористоводородной кислотой. [c.134]

Аноды применяют из сплава с тем же соотношением компонентов, что и в составе осажденного покрытия. В качестве анодов допускается применять и чистое золото, но корректировку электролита в этом случае необходимо вести путем периодических добавок медноцианистой комплексной соли. [c.188]

Корректировка электролита. До настоящего времени нет метода химического анализа вводимых добавок, что затрудняет корректировку. Поэтому ее надо производить по внешнему виду осадка при прохождении через электролит определенного количества ампер-часов. На основании проведенных исследований установлено, ЧТО расход каждой добавки в электролите различен и корректировку по каждой добавке надо производить следующим образом [c.68]

Гальванические цеха потребляют большое количество воды, расходуемой на приготовление и корректировку электролитов и, в основном, на промывку изделий после обработки. В связи с намечаемым к 2000 г. резким ростом отечественной промышленности значительно увеличится выпуск продукции гальванических цехов однако объем потребления воды и отведения сточных вод должен стабилизироваться на уровне 1970 г. за счет резкого сокращения удельного расхода воды с 2000 до 120 л (на 1 покрываемой поверхности). Такое уменьшение потребления воды можно осуществить за счет применения более рациональных способов промывки (например, каскадной промывки), за счет введения новых прогрессивных способов очистки сточных вод и использования воды в системе оборотного водоснабжения гальванических цехов. [c.234]

Для корректировки электролита в процессе осаждения платины рекомендуется получать соль (N02)zPt NH3)2. Ее приготовляют по методике, описанной -на стр. 188 (до момента добавления в раствор аммиака). После удаления окислов азота и приобретения раствором слабо-желтой окраски раствор разбавляют до 700 мл водой, охлаждают до 40— 50° С, добавляют до слабого запаха аммиак (1 1), после чего доливают еще 10— 15 мл раствора аммиака (1 1). Через некоторое время выпадает соль (N02)2Pt(NH3)2 в виде кристаллической массы. Полученному осадку дают отстояться в течение 5—6 час. Затем его [c.189]

К недостаткам цианистых электролитов относятся ядовитость и неустойчивость состава вследствие взаимодействия цианида натрия (калия) с СО2 из воздуха и выделения циановодорода необходимость постоянной корректировки электролита по цианиду натрия (калия) меньшая допустимая катодная плотность тока и более низкий выход по току, чем в кислом электролите склонность анодов к пассивированию. [c.35]

К недостаткам цианидных электролитов относятся токсичность и неустойчивость состава вследствие взаимодействия цианида натрия (калия) с СО2 воздуха и выделения циановодо-рода необходимость частой корректировки электролита по цианиду натрия (калия) меньшая допустимая катодная плотность тока н более низкий выход по току, чем в кислом электролите склонност ) анодов к пассивации. В цианидных электролитах необходим избыток свободного цианида натрия (калия) для обеспечения устойчивости комплексного соединения, улучшения структуры осадков, увеличения рассеивающей способности электролита и устранения пассивации анодов. Однако большой избыток цианида допускать не следует, так как резко снижается катодный выход но току меди. В качестве активатора анодов в электролит вводят согнетову соль и роданиды. [c.33]

Для производства других солей, содержащих фтор, необходимых для корректировки электролита, плавиковую кислоту нейтрализуют либо гидроокисью алюминия (для получения AIF3), либо содой (для получения NaF). [c.265]

Электролизу должны подвергаться очищенные от вредных примесей водные растворы электролитов, которые перед этим должны проходить специальную подготовку. Приготовление электролита состоит из следующих стадий подготовка руды или концентрата с целью перевода металла, подлежащего извлечению, в растворимую форму растворение (выщелачивание) руды очистка полученного раствора от вредных для электролиза примесей корректировка электролита. Все эти операции составляют общее понятие—гидрометаллургия в отличие от пирометаллургии, которая для извле-. чения металлов из руд или концентратов использует высокотемпературные процессы. [c.295]

Корректировка раствора. В отдельных процессах, например при электролитическом рафинировании меди и никеля, вследствие разницы между анодным и катодным выходом по току и других процессов, происходит изменение >состава электролита. При электрорафинировании меди происходит обогащение электролита медью и уменьшение концентрации Н2304. При электрорафинировании никеля происходит обеднение электролита никелем. В таких случаях требуется осуществлять корректировку электролита. [c.299]

Стабильность поддержания заданнгй концентрации Сг обеспечивается применением /к > 100 А/дм и соотноик-нием 5а в пределах 10—20. Воз-л ожио ведение хромирования и ирп меньшем соотношении указанных п -верхностой, но прн этом необходима периодическая корректировка электролита Н Ог или специальной проработкой. [c.136]

Корректировка электролита осуществляется эолотохлористоводородной кислотой, полу- [c.249]

К электролитам предъявляются требования высокая рассеивающая способность, возможность работать с большими плотностями тока и получение металла с высокими механическими свойствами (например, для использования в качестве матриц при прессовании). Для осаждения меди применяют, например, интенсивно работающий электролит, состоящий из 240—260 г uS04 5H20, 60—70 г H2SO1 и 0,2, г сульфированного антрацена в 1 л при плотностях тока 4—10 а/дм , температуре 37—39° и при перемешивании сжатым воздухом, направленным на катод. Аноды — из электролитной меди, однако для корректировки электролита вводят, кроме того, нерастворимые свинцовые аноды и изменяют их площадь по мере надобности. Часто применяют вращающиеся катоды. [c.384]

Корректировка электролита по основным компонентам производится на основании анализов. Для добавки блеско-образсвателей обычно принимают следующий график [c.149]

Корректировка электролита заключается главным образом в добавлении этаноламина, содержание которого не должно снижаться ниже 85—100 мл1л, иначе качество осадков цинка ухудшается. [c.176]

Корректировку электролита по электропроводности производят хромовым ангидридом, концентрацию которого допускается доводить до 250 г л. При введении в электролит борной кислоты оксидная пленка приобретает красивый серо-голубой цвет и приобретает сходство с эмалированной поверхностью, вследствие чего процесс получил наименование эмати ирования. Для этой цели применяется электролит, содержащий 28—32 г/л хромового ангидрида и 1—2 г/л борной кислоты. Рабочая температура 45 3° С, плотность тока Da = 1 а дм , выдержка 50—60 мин. [c.179]

Корректировку электролита производят только по электропроводности. Если электропроводность мала, то ее повышают добавками хромового ангидрида, концентрацию которого можно доводи1ь до 100 г/л. При высокой электропроводности электролит разбавляют водой. [c.179]

Отчет должен содержать краткие сведения по теории рафинировки металлов и поведению сплавов при поляризации схему установки и краткое описание работы теоретический расчет корректировки электролита расчеты катодных и анодных выходов по току и расход энергии на 1 кг рафинированной меди кривые, характеризуюшле изменение состава растворов в каждом электролизере. [c.19]

Смотреть страницы где упоминается термин Корректировка электролита: [c.423] [c.184] [c.151] [c.119] [c.182] [c.198] [c.119] [c.136] [c.201] [c.142] [c.274] Смотреть главы в:

Корректировка состава электролита

Корректировка должна осуществляться по составу, pH, температуре, удалению твёрдых продуктов реакции (шлама). Она может быть непрерывной (при автоматизации процесса) или периодической.

Масштабный фактор

Необходимо отметить, что при больших размерах электродов в них самих могут возникать омические потери, приводящие к нагреву. Также может возникать неравномерное распределение тока Последнее может приводить к тому, что на различных участках поверхности будут протекать различные процессы, вплоть до снижения выхода по току и полного прекращения основной реакции. Размеры электрода могут влиять на распределение температуры по поверхности, а, следовательно, приводить к неравномерному распределению скоростей обработки.

В условиях естественной конвекции раствор большей плотности будет скапливаться в нижней части электрода. Способ борьбы с этим явлением — перемешивание или циркуляция электролитов. Для обеспечения требуемого теплового режима при больших размерах поверхности реакции используют охлаждаемые электроды. Кроме того, для снижения омических потерь необходимо использование токоотводов большого сечения.

Подбор коррозионностойких материалов

Для электрохимической обработки и во многих приложениях электрохимических процессов используют, как правило (для повышения электропроводности), концентрированные растворы – кислоты, щёлочи, растворы солей. Они обладают повышенной коррозионной способностью. В связи с этим конструкционные материалы ванн, электрохимических станков должны обладать повышенной коррозионной стойкостью. Для щёлочных электролитов – это малолегированные стали, для кислых или концентрированных растворов солей – высоколегированные нержавеющие стали, а также полимерные конструкционные материалы. В качестве материала всё более широкое применение начинает находить фторопласт (политетрафторэтилен). Коррозионная стойкость важна и для анодов в тех случаях, когда анод используется как вспомогательный электрод. В этих случаях широкое применение находят угольные и графитовые аноды. Однако они также могут разрушаться вследствие окисления и чисто механического износа под действием выделяющихся пузырьков газа (кислорода). Очень широкое применение в некоторых случаях нашли ОРТА (окиснорутениевотитановые аноды). Они обладают высокой коррозионной стойкостью в сочетании с низким уровнем механических разрушений, а также низким перенапряжением выделения кислорода, что снижает омические потери. Тем не менее, проблема разработки новых материалов, используемых как в качестве катодов, так и в качестве анодов постоянно находится в центре внимания исследователей. Постоянно создаются, проходят экспериментальную проверку и находят применение новые коррозионностойкие катодные и анодные материалы

Экономические показатели

Являются определяющими при разработке и использовании какого-то конкретного технологического процесса. Очень большое значение для них имеет выход по току (чем ниже выход по току по основному веществу, тем ниже экономические показатели). Если исходный реагент является дорогим, большое значение приобретает выход по веществу – отношение практически получаемого продукта к максимально теоретически возможному при заданном количестве затрачиваемого продукта (реагента). В связи со всевозрастающей нехваткой электроэнергии, экономические показатели сильно зависят от перенапряжения, даже при условии 100% выхода по току (чем ниже перенапряжение, тем меньше затрачено энергии).

Например, для ЭХРО:

, (1.1)

где

(1.2)

(1.3)

(1.4)

Э – энергоёмкость процесса, т.е. величина затраченной электроэнергии на единицу объёма удалённого материала. При высокой энергоёмкости процесс может оказаться экономически невыгодным.

Способ корректировки состава электролита алюминиевых электролизеров фтористыми солями

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Подписная группа Л0 1á1

Л. Н. Антипин, С. Ф. Важенин, T. Ф. Михайлик, Л. И. Трубачев и Н. Н. Койгушский

СПОСОБ КОРРЕКТИРОВКИ СОСТАВА ЭЛЕКТРОЛИТА

АЛЮМИНИЕВЫХ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ ФТОРИСТЫМИ

Заявлено 6 апреля 1961 г. за . и 725485 22-2 в Комитет по делам изобретений и открытий прп Совете М|пшетров СССР

Опубликовано в «Бюллетене изобретений» М 9 за 1962 г.

При работе алюминиевых электролизеров электролит постепенно обогащается фтористым натрием, вследствие чего необходимо периодически корректировать электролит, Корректировку производят фтористым алюминием HIH fIQPQIIIK006P33Hbl 1 KPHQ;1HTQM с HH3KHAI кРиолитовым соотношением. Это приводит к потерям фтористых солей, достигающим

40 — 50 /в, что ведет к увеличению себестоимости получаемого металла.

Кроме того, порошкообразные фтористые соли, гидролизуясь, выделяют продукты, загрязняющие атмосферу цехов, что ухудшает условия труда. Эффективность корректировки мала, а неопределенность ее результатов осложняет поддержание постоянства состава электролита.

Предлагаемый способ корректировки состава электролита алюминиевых электролизеров фтористыми солями отличается тем, что фтористые соли вводят в электролит в расплавленном состоянии. Это позволяет сократить потери фтористых солей и улучшить условия труда, Расплав солей содержит до 95 /о химического соединения NaAIF4 (при криолитовом отношении, равном единице), имеющего температуру плавления около 730 . Введение в ванну указанного химического соединения можно производить и в виде гранул.

Приготовление расплава производят в литейном вакуум-ковшс с электрообогревом, в который вставлен тигель из жароупорной стали с закрывающейся крышкой. В тигель загружают фтористые соли из расчета получения химического соединения 11aAIF< в расплаве, который доставляется к ваннам, где и производится корректировка электролита до необходимого криолитового соотношения.

Проведенная проверка подтвердила эффективность корректировки состава электролита жидким расплавом, что позволяет рскомеидова ь № 146951 предложенный способ для промышленного опробования. Применение этого способа позволяет производить корректировку более систематизированно, что должно стабилизировать технологический процесс электролизаа.

Способ корректировки состава электролита алюминиевых электролизеров фтористыми солями, о T ë è÷ а ю щи и с я тем, что, с целью сокрашения потерь и улучшения условий труда, фтористые соли вводят в электролит в расплавленном состоянии.

Составитель — И. С. Щукин

Редактор Н. Л. Корченко Техред А. А. Кудрявицкая Корректор П. А, Евдокимов

Подп. к печ. 15/IV — 62 г, Формат бум. 70Х108 / 6 Объем 0,18 изд. л.

Зак. 1121/19 Тираж 600 Цена 4 коп.

ЦБТИ при Комитете по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Устройство для корректировки состава электролита, повышающее выход и качество получаемого порошка гафния электролизом расплавленных солей.

Спocoб пoлучения гафния электрoлизoм раcплавленных coлей и уcтрoйcтвo для егo ocущеcтвления

Автoры: Безумoв Валерий Никoлаевич, Шикoв Алекcандр Кoнcтантинoвич, Бoчарoв Олег Виктoрoвич, Циренин Виктор Николаевич, Дунаев Алекcандр Иванович, Рынкевич Бориc Генрихович

Группа изобретений отноcитcя к cпоcобу получения гафния электролизом раcплавленных cолей и уcтройcтву для его оcуществления. Способ включает получение электролита и электролиз расплавленных солей, содержащих хлориды и фториды калия и натрия и гексафторгафнат, с корректировкой состава электролита. При этом корректировку ведут газообразным тетрахлоридом гафния путем подачи его в электролизер на глубину не менее половины высоты расплава электролита, а электролиз ведут из электролита при мольном отношении фтора к гафнию от 5 до 7. Проводят наращивание катодного осадка, его срез и охлаждение. Устройство содержит герметичный электролизер с водоохлаждаемым катодом и двумя анодами. При этом катод выполнен с возможностью вертикального перемещения по центральной оси рабочей камеры. На корпусе установлена водоохлаждаемая плита, имеющая полость с приемником, выполненным в виде ковша со сменной изложницей и установленных с возможностью горизонтального перемещения внутри полости плиты. Над полостью плиты установлен стакан, внутри которого смонтирована с возможностью вертикального перемещения штанга с ножом с закрепленным на нем защитным колпаком. Внутри защитного колпака размещен механизм перемещения катода и штанги с ножом, питатель и патрубки. Устройство для корректировки состава электролита состоит из загрузочного бункера с обогреваемым шнеком с подсоединенным через трубопровод испарителем и патрубком, выполненным обогреваемым до ввода в электролизер. Техническим результатом является повышение выхода и качества получаемого порошка гафния. 2 ил.

Порошкообразный гафний, как и цирконий, получают из электролитов — расплавов солей, содержащих галогениды щелочных металлов калия, натрия, рубидия и т.д. и хлориды или фториды гафния.

Известен способ получения гафния из хлоридных расплавов [«Металлургия циркония и гафния», под редакцией Л.Г.Нехамкина, Москва. «Металлургия», 1979 г., стр.171-172].

В электролизер сначала загружают расплав хлоридов щелочных металлов (хлорид калия, натрия), а затем очищенный сублимацией твердый тетрахлорид гафния, количество которого составляет 10% от массы электролита. Электролиз проводят при температуре 700-800°С (в зависимости от состава электролита), катодной и анодной плотности тока 0,1-0,3 А /см 2 . Когда концентрация тетрахлорида гафния снижается до 7 мас.% процесс останавливают, извлекают катодный осадок и загружают новую порцию тетрахлорида гафния.

Недостатками указанного способа является:

— потери гафния с возгонами, обусловленные высокой упругостью паров тетрахлорида гафния при температуре ведения процесса электролиза;

— необходимость проведения дополнительной операции очистки тетрахлорида гафния сублимацией, так как несублимированный тетрахлорид гафния подвержен гидролизу с образованием оксихлорида гафния;

— необходимость ведения процесса электролиза при содержании гафния в расплаве от 7 до 10% и, как следствие, понижение извлечения гафния за счет его потерь с солями катодного осадка.

Совокупность перечисленных недостатков снижает эффективность процесса электролиза и увеличивает затраты на получение металлического гафния электролизом расплавленных солей.

Реализация указанного способа получения гафния из хлоридных электролитов осуществлена в герметичном электролизере для получения гафния. Электролиер представляет собой стальной цилиндр диаметром 200 и высотой 300 мм, футерованный снаружи хромоникелевым сплавом, сверху закрытый крышкой с устройством для ввода в электролизер анода и катода. Расплав помещают в никелевый тигель с экраном из этого же металла. Для сбора анодного газа и защиты электролизера от его воздействия над анодом устанавливают чехол из графита или кварца, электроизолированный от корпуса ванны. Вывод катодного осадка осуществляют с помощью шлюза без разгерметизации аппарата.

После загрузки хлоридов щелочных металлов и сублимированного тетрахлорида гафния проводят процесс электролиза, как указанно выше, и при достижении концентрации гафния до 7% (по массе) процесс останавливают, извлекают катодный осадок и загружают новые порции исходных солей.

Недостатками указанного устройства являются:

-возможность загрязнения полученного металла продуктами коррозии стенок никелевого тигля при взаимодействии с расплавленными солями;

— проведение операции подъема катода с катодным осадком из расплава и его охлаждение в атмосфере агрессивных анодных газов;

— наличие трудоемкой ручной операции сбивания катодного осадка с катода;

— отсутствие технического решения по коррозионной защите катода от воздействия как расплава, так и выделяющихся агрессивных анодных газов.

В качестве прототипа выбран способ получения гафния электролизом галогенидных расплавов [Патент РФ на полезную модель 77869, 2008].

Электролиз ведут из фторидно-хлоридных или хлоридных расплавленных электролитов с корректировкой состава электролита сухими солями. Температура фторидно-хлоридных расплавов и хлоридных расплавов в процессе электролиза составляет от 750 до 800°С и от 650 до 730°С соответственно.

В качестве исходных солей для электролиза фторидно-хлоридных расплавов используются фторгафнат или тетрафторид гафния, хлориды калия и натрия.

В качестве исходных солей для электролиза хлоридных расплавов используются тетрахлорид гафния, хлориды калия и натрия.

Недостатками прототипа являются:

— корректировка состава электролита в процессе электролиза может осуществляться только твердыми солями;

— повышение уровня фторидно-хлоридного расплава из-за увеличения содержания фторидов калия и натрия в расплаве и, как следствие, необходимость в проведении операции сливания части расплавленного электролита из электролизной ванны;

— возможность возникновения анодного эффекта и, как следствие, увеличение напряжения постоянного тока, падение силы постоянного тока, снижение выхода по току;

-необходимость операции сублимационного рафинирования тетрахлорида гафния, используемого в качестве питающей соли;

— износ анодов при электролизе во фторидно-хлоридных расплавах за счет образования фреонов;

— образование труднорастворимых в воде фторидных соединений гафния и, как следствие, использование карбонатных растворов, а не воды, при извлечении порошка металлического гафния из катодного осадка.

Перечисленные недостатки усложняют технологию, увеличивает трудозатраты и снижают экономические показатели процесса.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является упрощение технологии получения гафния, снижение трудозатрат и повышение экономических показателей процесса.

Техническим результатом является повышение выхода и качества получаемого порошка гафния.

В качестве прототипа выбран электролизер для получения гафния электролизом расплавленных солей. [Патент РФ на полезную модель 77869, 2008]. Данный электролизер состоит из образующего рабочую камеру герметичного водоохлаждаемого корпуса, двух анодов, веденных в рабочую камеру, катода, размещенного между анодами с возможностью его вертикального перемещения по центральной оси рабочей камеры, приемника для катодного осадка, питателя солей и патрубков для подачи инертного газа и удаления анодных газов, отличающейся тем, что катод выполнен водоохлаждаемым. На корпусе электролизера установлена водоохлаждаемая плита, имеющая полость, в которой размещен приемник для катодного осадка, выполненный в виде ковша со сменной изложницей. Ковш со сменной изложницей имеют возможность горизонтального перемещения внутри полости плиты. Над полостью плиты по центральной оси установлен стакан, внутри которого смонтирована штанга с ножом для среза катодного осадка. Штанга с ножом имеет с возможность вертикального перемещения внутри стакана. На стакане закреплен защитный колпак, внутри которого находится механизм перемещения катода и штанги с ножом. Заявленные способ и устройство решают задачу эффективной технологии получения порошка гафния электролизом галогенидных расплавов путем питания ванны газообразным тетрахлоридом в сочетании с использованием исходного электролита, приготовленного на основе твердых солей — гексафторгафната калия в смеси с хлоридами калия и (или) натрия.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является упрощение технологии получения гафния, снижение трудозатрат и повышение экономических показателей процесса.

Техническим результатом является повышение выхода и качества получаемого порошка гафния.

Для решения поставленной задачи способ получения гафния электролизом расплавленных солей включает получение электролита, электролиз расплавленных солей, содержащих хлориды и фториды калия и натрия и гексафторгафнат, с корректировкой состава электролита, наращивание полученного катодного осадка, его срез и охлаждение в токе аргона после удаления анодных газов, причем корректировку состава электролита ведут газообразным тетрехлоридом гафния путем подачи его в электролизер на глубину не менее половины высоты расплава электролита, а электролиз ведут из электролита при мольном отношении фтора к гафнию от 5 до 7.

Для решения поставленной задачи устройство для получения гафния электролизом расплавленных солей содержит герметичный электролизер с водоохлаждаемым катодом, размещенным между двумя анодами, введенных в рабочую камеру из герметичного водоохлаждаемого корпуса, катод, выполненный с возможностью вертикального перемещения по центральной оси рабочей камеры, на корпусе установлена водоохлаждаемая плита, имеющая полость с размещенным в ней приемником для катодного осадка, выполненным в виде ковша со сменной изложницей и установленных с возможностью горизонтального перемещения внутри полости плиты, над полостью плиты по центральной оси установлен стакан, внутри которого смонтирована с возможностью вертикального перемещения штанга с ножом для среза катодного осадка с закрепленным на нем защитным колпаком, внутри защитного колпака размещен механизм перемещения катода и штанги с ножом, питателя расплава солей и патрубков для подачи аргона и удаления анодных газов, причем оно снабжено устройством для корректировки состава электролита с возможностью подачи сухого тетрахлорида гафния в электролизер, состоящим из загрузочного бункера с обогреваемым шнеком с подсоединенным через трубопровод испарителем получения газообразного тетрахлорида гафния, к которому подсоединен патрубок для подачи паров в электролизер, выполненным обогреваемым до ввода в электролизер, и с возможностью опускания в электролизер на глубину не менее половины высоты расплава солей. Изобретение поясняется фиг.1 и 2.

На фиг.1 изображен продольный разрез электролизера со стороны анодов. На фиг.2 изображен поперечный разрез электролизера со стороны смотрового окна, где:

12 — предохранительных клапан для сброса избыточного давления в случае попадания воды в расплав;
13 — защитный колпак, внутри которого расположен механизм перемещения катода и штанги с ножом;
14 — ковш, расположенный в полости плиты;
15 — изложница, расположенная внутри ковша, для приема срезанного катодного осадка;
16 — обогреваемый патрубок;
17 — патрубок для ввода аргона;
18 — загрузочный бункер;
19 — шнек;
20 — испаритель.

Устройство для осуществления заявляемого способа отличается от прототипа тем, что в электролизере предусмотрен узел подачи газообразного тетрахлорида гафния, состоящий из загрузочного бункера сухого тетрахлорида, шнека, для подачи его в испаритель; испарителя, патрубка для подачи газообразного тетрахлорида гафния в электролизер из испарителя и состоящего из двух частей: до входа в электролизер металлической с навитой на патрубке электрической спиралью для обогрева и с теплоизоляцией, и внутри электролизера — графитовой части, опущенной на 1/2 глубины расплава. Патрубок отделен от стенок электролизера диэлектрической прокладкой — вставкой.

Пример осуществления способа получения гафния электролизом расплава солей.

— проверяют систему охлаждения корпуса (1), водоохлаждаемой плиты (2) и водоохлаждаемого катода (3);

— между графитовыми анодами (4) устанавливают графитовую перемычку;

— в электролизер через смотровой люк (7) загружают сухие соли — сначала хлорид калия в количестве 2,5 кг, а затем электролит в твердом виде в количестве 8-9 кг или в виде расплава с содержанием гафния (3-5 мас.%) или циркония ( 1 мас.%);

— расплавляют загруженные соли и электролит переменным током, затем удаляют перемычку, закрывают смотровой люк для обеспечения герметичности электролизера, опускают катод (3) и включают постоянный ток.

— проводят электролиз при устойчивом уровне электролита за счет полного проплавления солей;

— электролиз проводят при температуре 690-750°С, начальной катодной плотности тока 3-4 А/см 2 , анодной плотности тока 0,15-0,2 А/см 2 , концентрации гафния в электролите 3-5 мас.%, натрия 10-12 мас.%, хлора 8-10 мас.%, времени наращивания катодного осадка 3 часа, силе постоянного тока 70-80 А;

— корректировку электролита проводят солями — хлоридом калия и натрия и газообразным тетрахлоридом гафния.

— проводят электролиз расплава солей с корректировкой состава электролита газообразным тетрахлоридом гафния и твердыми солями — хлоридами калия и натрия и периодически фторидом натрия.

Для ведения электролиза с корректировкой указанными солями сухой тетрахлорид гафния из загрузочного бункера (18) передают обогреваемым шнеком (19) в испаритель (20). Из указанного испарителя тетрахлорид гафния в парообразном виде через обогреваемый патрубок (16) поступает в электролизер ниже поверхности расплава.

Хлорид натрия, хлорид калия и фторид натрия загружают в расплав шнеком из загрузочного бункера (10) для сухих солей при мольном соотношении концентраций фтора к гафнию от 5 до 7 с целью образования хорошо растворимых комплексов типа HfF5Cl 2- и HfF6Cl 3- .

По завершении 2-3-часового процесса наращивания катодного осадка проводят его срез при выключенном постоянном токе.

Анодные газы, образующиеся при электролизе, удаляют из электролизера через газоотвод (11).

Для среза катодного осадка производят вытеснение анодных газов из стакана (9) путем переключения подачи аргона (17) с крышки (8) на стакан. Затем катод поднимают, под него подводят изложницу (14) с ковшом (15). Производят срез катодного осадка путем вертикального перемещения вниз штанги (6) с ножом (5). После среза штангу с ножом поднимают, ковш с изложницей перемещают для охлаждения и выгрузки катодного осадка, затем катод опускают в расплав. Включают постоянный ток. Цикл процесса электролиза с корректировкой состава электролита газообразным тетрахлоридом гафния и твердыми и хлоридами калия и натрия повторяется до следующего среза катодного осадка. Время операции среза катодного осадка не превышает 5-7 минут.

Источники:

http://akkumulyatoravto.ru/konstrukciya/korrektiruyushhij-elektrolit.html
http://studbooks.net/2524698/tovarovedenie/kpvo
http://www.chem21.info/info/1757227/
http://studfile.net/preview/8054198/page:32/
http://findpatent.ru/patent/14/146951.html
http://promvest.info/ru/innovatsii/ustroystvo-dlya-korrektirovki-sostava-elektrolita-povyishayuschee-vyihod-i-kachestvo-poluchaemogo-poroshka-gafniya-elektrolizom-rasplavlennyih-soley/

Читать еще:  Технические характеристики автомобиля KIA Cerato 16 YD
Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector