Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Металлургия цветных металлов

Диссертационная работа:

Алкацев Владимир Михайлович. Исследование, моделирование и оптимизация процессов электроэкстракции цинка из растворов и расплавов : Дис. ... канд. техн. наук : 05.16.02 : Владикавказ, 2004 79 c. РГБ ОД, 61:05-5/1615

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 4

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ И РАЗВИТИЕ ЭЛЕКТРОЛИЗА ЦИНКА.

ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР 7

1Л. Катодные процессы 8

  1. Электролиз растворов 8

  2. Электролиз расплавов 11

  1. Анодные процессы 11

  2. Патентный обзор ....; 12

  1. Патенты СССР и РФ 12

  2. Иностранные патенты 19

  1. Анализ публикаций 25

  2. Определение целей исследования 26

ГЛАВА 2. ВЛИЯНИЕ ПРИМЕСЕЙ, ПЛОТНОСТИ ТОКА И ТЕМПЕРА
ТУРЫ НА ВЫХОД ПО ТОКУ ЦИНКА ПРИ ЭЛЕКТРОЛИЗЕ
СУЛЬФАТНЫХ РАСТВОРОВ 27

  1. Влияние одиночных примесей 29

  2. Совместное влияние примесей 30

  3. Оптимизация процессов 41

  4. Выводы к главе 2 42

ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА ВЫХОД ПО ТОКУ
ЦИНКА И РАСХОД ЭНЕРГИИ ОТ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОГОВ
ПРИ ЭЛЕК ТРОЛИЗЕ ЧИСТЫХ РАСТВОРОВ 43

  1. Влияние концентрации цинка на выход по току 47

  2. Влияние концентрации кислоты на выход по току 49

  3. Поиск оптимальных параметров электролиза 51

  4. Выводы к главе 3 54

ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

НА ВЫХОД ПО ТОКУ ЦИНКА И РАСХОД ЭНЕРГИИ 55

  1. Электролиз растворов с примесями 55

  2. Электролиз растворов без примесей 60

  3. Выводы к главе 4 63

ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ ПЛОТНОСТИ ТОКА НА ВЫХОД ПО ТОКУ

И РАСХОД ЭНЕРГИИ ПРИ ЭЛЕКТРОЛИЗЕ РАСПЛАВОВ
ХЛОРИДА ЦИНКА '. 64

5.1. Удельная электропроводность расплавов, состоящих

из хлоридов цинка, калия и натрия 64

  1. Зависимость выхода по току цинка и удельного расхода энергии от плотности тока 65

  2. Выводы к главе 5 67

ГЛАВА 6. ЗАВИСИМОСТЬ ВЫХОДА ПО ТОКА КИСЛОРОДА НА
СВИНЦОВОМ АНОДЕ ОТ ПЛОТНОСТИ ТОКА И СОДЕР
ЖАНИЯ МАРГАНЦА В ЭЛЕКТРОЛИТЕ 69

  1. Процессы на свинцовом электроде 69

  2. Экологические аспекты процессов электроэкстракции цинка и меди 71

  3. Выводы к главе 6 72

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 73

ЛИТЕРАТУРА 75

Введение к работе:

Актуальность темы

Электролитическое извлечение (электроэкстракция) цинка из растворов является процессом энергоемким. Удельный расход энергии в процессе электролиза колеблется в пределах 2900 - 3400 кВт-ч/т катодного цинка. В связи с этим вопросы оптимизации процесса электролиза на основе экспериментальных данных и соответствующих математических моделей являются актуальными. Цель работы

Математическое моделирование процессов электроэкстракции цинка из растворов и расплавов на основе экспериментальных данных, полученных методом планирования эксперимента, оптимизация и прогнозирование процессов. Методы исследования

Математические методы планирования экспериментов. Электролиз растворов и расплавов. Кондуктометрия. Математическое моделирование процессов. Наиболее существенные научные результаты работы

1. Исследовано системное влияние примесей (Со, Ni, Ge, Sb), температуры
(t) и плотности тока (j) на выход по току цинка при электроэкстракции его
из сульфатных растворов, в результате чего установлены следующие за
кономерности:

зависимость выхода по току цинка от указанных независимых параметров является экстремальной с минимумом для Со, Ni, плотности тока и максимумом для Ge, Sb и температуры;

плотность тока является наиболее мощным фактором, позволяющим существенно влиять на выход по току цинка, в связи с чем может быть рекомендована для эффективного управления процессом электролиза;

2. Выполнено исследование зависимости катодного выхода цинка по току и
удельного расхода энергии от плотности тока, температуры и концентра
ции цинка и серной кислоты в электролите при электролизе особо чистых
растворов, содержащих следы примесей металлов. Получены уравнения
регрессии, на основе которых определены оптимальные параметры
электролиза, при реализации которых выход по току цинка является

максимальным, а удельный расход энергии - минимальным. В условиях

принятых ограничений минимальный удельный расход энергии равный 2308 кВт-ч/т может быть получен при следующих значениях независимых переменных: j = 400 А/м2; Zn = 120,0 г/л; H2S04 = 80,0 г/л; / = 25,0 С.

  1. Выполнено исследование по системному влиянию плотности тока и концентрации столярного клея на выход по току цинка при электролизе растворов с примесями (Со, Sb) и без них. Установлено, что клей в сочетании с плотностью тока существенно снижает вредное влияние примесей на выход по току. Экспериментально установлено, что выход по току цинка является максимальным при содержании клея в электролите 10 мг/л при электролизе чистых растворов и 40 мг/л - при электролизе растворов с примесями. Показано, что клей при электролизе чистых (беспримесных) растворов снижает выход по току цинка тем больше, чем выше плотность тока.

  2. Изучена зависимость электропроводности расплавленной системы ZnC^ -КС1- NaCl от состава и температуры, Изучена зависимость выхода по току цинка и расхода энергии при электролизе расплавов от плотности тока и расстояния между электродами. Получена математическая модель, позволяющая оптимизировать процесс. В условиях принятых ограничений экспериментальные значения выхода по току составили 0,87-0,94 (в долях ед.), а удельного расхода энергии - 2950-3750 кВт ч/т. Показана возможность ведения электролиза в расплавах при плотностях тока на порядок больше, чем при электролизе водных растворов.

  3. Исследована зависимость выхода по току кислорода на свинцовом аноде при электроэкстракции цинка от плотности тока и концентрации марганца в электролите. Показано, что гидрометаллургические электролитные заводы позволяют регенерировать кислород в процессе электролиза и поставлять его в атмосферу. Согласно расчетам завод, производящий в год 100 тыс.т. цинка или меди, по выделяемому в атмосферу кислорода эквивалентен 18-20 км2 лесных массивов.

Практическая ценность

1. Предложенные в работе математические модели позволяют найти оптимальные параметры электролиза цинка и на их основе получить высокие значения выхода по току цинка и минимальные -удельного расхода

^

энергии.

  1. Рекомендации по оптимальным концентрациям поверхностно-активных веществ в электролите на примере столярного клея (10 мг/л при электролизе чистых электролитов и 40 мг/л - электролитов с примесями) позволяют получить качественные осадки цинка при минимальном расходе энергии.

  2. Материалы диссертации могут быть использованы в курсе «Металлургия тяжелых цветных металлов», а также отображены в учебниках и учебных пособиях.

Положения, выносимые на защиту

1. Математические модели процессов осаждения цинка электролизом:

из сульфатных растворов, содержащих примеси;

из чистых сульфатных растворов без примесей;

из расплавов хлорида цинка на основе КС1 - NaCl - LiCl.

2. Математическую модель регенерации кислорода при электроэкстракции
цинка и меди из сульфатных растворов.

Апробация работы

Положения диссертационной работы прошли апробацию на научно-технических конференциях СКГМИ (ГТУ), на 1-ой международной конференции «Экологические конференции горных территорий», а также в статьях, опубликованных в научных изданиях. Публикации

Основное содержание диссертации опубликовано в 5 статьях. Структура и объем работы

Диссертация на 79 стр. текста, состоит из введения, 6 глав, основных выводов, библиографического списка из 72 наименований и патентного поиска с ретроспективой в 40 лет, а также 24 рисунков и 8 таблиц.

>

Подобные работы
Поддубный Сергей Владимирович
Исследование, моделирование и оптимизация процессов высокотемпературного разделения вольфрама и кобальта (цинковый способ) в промышленных условиях
Келехсаев Алим Васильевич
Исследование, моделирование и оптимизация процессов извлечения меди из разбавленных растворов электрохимическими методами
Яковлев Максим Алексеевич
Исследование, моделирование и оптимизация процессов электрохимического извлечения рения из многокомпонентных сплавов
Ивлев Сергей Алексеевич
Исследование взаимодействия азота с расплавами на основе железа в системах с различной окисленностью и разработка методов регулирования его содержания
Роготовский Александр Николаевич
Исследование кластерных структур в расплавах и их использование для совершенствования металлургических технологий
Гудов Александр Геннадьевич
Исследование особенностей структурных состояний расплавов железа с целью повышения эксплуатационных свойств твердого металла
Бизюков Павел Владимирович
Исследование факторов, определяющих окисленность металлического расплава, с целью повышения качества кордовой стали
Топтыгин Андрей Михайлович
Исследование физико-химических свойств шлаковых расплавов, разработка составов утепляюще-рафинирующих шлакообразующих смесей для промежуточного ковша и их внедрение в производство
Кушнерев Илья Васильевич
Исследование и разработка технологии рафинирования металлического расплава от неметаллических включений с целью повышения качества кордовой стали
Турджуман Гази
Исследование сорбции кислорода, растворенного в железо-никелевом расплаве тугоплавкими оксидами с целью совершенствования процесса раскисления

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net