Технология электролитического получения медно-кальциевого сплава

• Автор: Зобнин, Евгений Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 130 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ:
Введение
1. Развитие технологии электролитического получения кальция
2. Исследование плотности, вязкости медно-кальциевого сплава
2.1. Плотность медно-кальциевого сплава
2.2. Методика изучения плотности медно-кальциевого сплава
2.3. Экспериментальные результаты и их обсуждение
2.4. Вязкость медно-кальциевого сплава
2.5. Методика изучения вязкости медно-кальциевого сплава
2.6. Экспериментальные данные и их обсуждение
2.7. Расчёт коэффициентов диффузии кальция в медно-кальциевом сплаве
3. Катодные процессы в расплавах, содержащих хлорид кальция
3.1. Методика изучения катодных процессов
3.2. Экспериментальные результаты и их обсуждение
4. Математическая модель взаимодействующих физических (тепловых, электромагнитных и гидродинамических) процессов
в электролизёре
4.1 Обзор методов моделирования
4.2. Алгоритм расчёта взаимодействующих физических процессов в электролизёре
5. Решение прикладных задач для электролизёра получения кальция с использованием математической модели
5.1. Использование математической модели при разработке конструкции электролизёра
5.2. Апробация модели на действующих объектах
6. Усовершенствование конструкции электролизёра 50 кА
6.1. Отличительные особенности конструкции электролизёра 50кА
6.2. Разработка конструкции отдельных узлов электролизёра 50 кА
7. Разработка технологии электролиза кальция на электролизёре50к А
7.1. Разработка технологии пуска серии электролизёров
7.1.1. Методика работы
7.1.2. Результаты расчётов и их обсуждение
7.2. Испытание разных вариантов конструкции анодного блока
7.2.1. Методика испытаний
7.2.2. Результаты испытаний и их обсуждение
7.3. Разработка технологии пропитки графитовых блоков
7.3.1. Методика работы
7.3.2. Результаты работы и её обсуждение
7.4. Определение режима ведения технологического процесса
7.4.1. Методика работы
7.4.2. Результаты работы и её обсуждение
7.5. Измерение межполюсного расстояния, МИР
7.5.1. Методика работы
7.5.2. Полученные результаты и их обсуждение
7.6. Контроль и управление технологическим процессом
Выводы
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ.
Развитие таких отраслей как металлургия, энергетика, оборонная и космическая промышленности в течение последних десятилетий вызвало увеличение спроса на уран, бериллий, ниобий и другие металлы. Особое внимание уделяется производству высококачественной продукции.
Многие металлы получают металлотермическим способом, а в качестве восстановителя используют металлический кальций. В связи с уникальными физико-химическими свойствами и невысокой стоимостью по сравнению с другими щелочно-земельными металлами применение кальция в металлотермии является предпочтительным. В настоящее время значительно повышается спрос на кальций в виде гранул и мелкой (1-Змм) стружки (чипсов), которые используются в качестве наполнителя в проволоке. Проволока вводится при помощи специального оборудования, трайб-аппаратов, как раскислитель непосредственно в расплавленный металл.
В связи с перспективой расширения производства кальция возникла необходимость проведения модернизации технологии и оборудования, позволяющей значительно увеличить объёмы производства. Переход на более производительное оборудование, по опыту производства других цветных металлов, повышает требования к конструкции технологических аппаратов и к контролю за ведением технологического процесса в связи с изменением материального, теплового и энергетического баланса.
Значительный рост производства кальция возможен только при замене используемых в настоящее время электролизёров на 12 и 25 кА на более мощные электролизёры. При увеличении силы тока на промышленных электрохимических аппаратах существенную роль начинают играть сопутствующие электролизу физические процессы, а

На рис. 3.6 и 3.7 показана температурная зависимость поляризационных кривых для алюминиевого и никелевого катодов.
Судя по теплотам смешения сплавов кальция с алюминием, медью и никелем [73,74,75,76], наибольшее взаимодействие наблюдается
между кальцием и алюминием. Следовательно, активность кальция в вышеперечисленных сплавах должна быть минимальная в сплаве с алюминием и максимальна - с никелем.
По уравнению (3.3) была рассчитана активность кальция в этих сплавах из поляризационных измерений. Экспериментальные
данные и рассчитанные из диаграмм состояния приведены в таблице 3.1.
Таблица
Материал катода Деполяризация АЕ, В Активность металлического кальция
уравнение (3) лит.данные
А1 0.56 5.5 * 10-6 9*10-6 (73,74)
Си 0.41 1.4 *10~4 4 * 10'5 (75)
N1 0.29 1.9 *10-3 6 * Ю-з (76)
Полученные результаты были использованы при получении сплавов электролизом. Опыты проводили в расплаве СаСЬ -(16.0 масс.%)КС1 - (6.7 масс.%) М§СЬ при температуре 700° С.
Контейнером служил тигель из оксида бериллия, анодом графитовый стержень. В качестве катода использовали медную проволоку, защищённую от взаимодействия с атмосферой чехлом из оксида бериллия. Катодная плотность тока равнялась 0.5 А/см2 , а анодная - 0.7 А/см2. После трёх часов электролиза (пропущено 5 А-часов) получен сплав следующего состава: 34.2 масс.% магния, 1.3 масс.% кальция и остальное медь. Электролиз вели без подгрузки хлорида магния и за время электролиза его концентрация снизилась с 6.7 до 1.5 масс.%.