Разработка процесса получения оксида цинка с помощью переменного тока промышленной частоты

• Автор: Коновалов, Дмитрий Владимирович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 117 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Цинк. Свойства
1.2. Оксид цинка. Свойства и применение
1.3. Способы получения оксида цинка
1.3.1. Получение оксида цинка окислением металлического цинка или его соединений кислородом
1.3.2. Получение оксида цинка из цинксодержащего сырья
1.3.3. Получение оксида цинка по гидрометаллургическому методу.
1.3.4. Получение оксида цинка электролизом на постоянном токе..
1.4. Использование переменного тока для получения оксида цинка
1.5. Постановка задач исследования
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИЧЕСКИХ
ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ОКИСЛЕНИЯ
МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ЦИНКА НА ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ
2.1. Методика проведения эксперимента
2.2. Влияние состава и концентрации электролита
2.3. Влияние плотности тока и температуры
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТАВА И СВОЙСТВ
ПРОДУКТА ОКИСЛЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО
ЦИНКА ЭЛЕКТРОЛИЗОМ НА ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ
3.1. Фазовый состав продукта
3.2. Анализ примесей, содержащихся в продукте
3.3. Исследование текстурных характеристик продукта окисления
цинка
ГЛАВА 4. МЕТОДИКА РАСЧЁТА АППАРАТА И
ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО
ОКИСЛЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ЦИНКА
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Современный этап развития химической промышленности определяется проблемой повышения эффективности производства, от решения которой зависят темпы реализации научно-технического прогресса в данной отрасли /1/, В этом плане одно из центральных звеньев занимает проблема малотоннажной химии, определяющей ускорение научно-технического прогресса и повышение качества продукции. Это относится и к производству оксидов металлов, в частности, оксида цинка, без использования, которых невозможно представить современную промышленность.
Оксид цинка, обладающий интересным сочетанием разнообразных физических и химических свойств (высокие температура плавления и теплопроводность, способность эффективно поглощать ультрафиолетовое излучение, высокая фоточувствительность, весьма интенсивная люминесценция, во многом уникальный пьезо- и пироэффект, хорошие каталитические свойства, адсорбция газов на поверхности и т.д.), находит широкое применение в электронной и космической технике, химической промышленности и медицине /2/.
Существующие в мировой практике методы производства оксида цинка основаны либо на возгонке цинка и окислении его паров, либо на разложении кислородсодержащих солей цинка при повышенных температурах. При этом используется либо цинксодержащее сырье, из которого цинк непосредственно восстанавливается в виде паров в печах различного типа, либо марочный цинк, сжигаемый в муфелях. Полученный такими методами оксид не отличается достаточной чистотой из-за невысокого качества используемого сырья и характеризуется низкой активностью, поскольку не обладает развитой поверхностью, хотя наличие активной поверхности является одним из основных требований предъявляемых к оксидам, применяемым в тех или иных производствах /3/. С её состоянием и размерами связаны многие свойства, определяющие поведение оксидов в технологическом процессе. Естественно,

Она не очень удобна для расчета, поскольку величины токов в анодный (1„р) и катодный (10бр) полупериоды учесть трудно. Чаще пользуются выражением:
26,8 -т -п
г} = — ------, (1.8)

где т - масса окисленного или восстановленного вещества, кг; п-изменение валентности иона в электродном процессе; д - количество электричества, затраченное на электролиз, А-ч; М - молекулярная масса вещества, кг.
Обнаружено, что при одинаковых плотностях тока и ВТ вещества клеммовое напряжение при использовании переменного тока почти в два раза ниже, чем постоянного. Это объясняется тем, что под действием электрических и магнитных полей сольватные оболочки ионов деформируются с отрывом молекул растворителя. Механизм такого действия переменного тока обсуждался в работах /119, 137/, где показано, что величина поляризации на переменном токе меньше (ое - положительна):
гг Е = АЕ - АЕ.
Это и способствует снижению клеммового напряжения, что отмечалось ранее в работе /140/.
Согласно /8/, при прохождении тока в прямом и обратном направлениях создаются неодинаковые условия, способствующие протеканию преимущественно какой-либо одной реакции или стадии. Варьируя параметрами процесса, можно сознательно управлять его ходом с целью получения тех или иных продуктов электролиза или переводить ионы из одного окисленного состояния в другое. Этот процессный подход, особенно проявившийся в работе /139/, делает честь автору, поскольку предполагает широкое практическое применение электрохимического способа получения оксидов металлов на переменном токе.
Подтверждением этому следует считать комплекс исследований, проведенных в рамках электросинтеза на переменном токе различных оксидов