Исследование, моделирование и оптимизация процессов электроэкстракции цинка из растворов и расплавов

• Автор: Алкацев, Владимир Михайлович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Владикавказ
• Количество страниц: 79 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ И РАЗВИТИЕ ЭЛЕКТРОЛИЗА ЦИНКА.

ИНФОРМАЦИОННОАНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР.

1.1. Катодные процессы.

1.1.1. Электролиз растворов

1.1.2. Электролиз расплавов

1.2. Анодные процессы . И

1.3. Патентный обзор.

1.3.1. Патенты СССР и РФ.

1.3.2. Иностранные патенты.

1.4. Анализ публикаций
1.5. Определение целей исследования
ГЛАВА 2. ВЛИЯНИЕ ПРИМЕСЕЙ, ПЛОТНОСТИ ТОКА И ТЕМПЕРАТУРЫ НА ВЫХОД ПО ТОКУ ЦИНКА ПРИ ЭЛЕКТРОЛИЗЕ СУЛЬФАТНЫХ РАСТВОРОВ .
2.1 Влияние одиночных примесей
2.2 Совместное влияние примесей
2.3 Оптимизация процессов
2.4 Выводы к главе 2 .
ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА ВЫХОД ПО ТОКУ ЦИНКА И РАСХОД ЭНЕРГИИ ОТ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ ПРИ ЭЛЕК ТРОЛИЗЕ ЧИСТЫХ РАСТВОРОВ .
3.1. Влияние концентрации цинка на выход по току
3.2. Влияние концентрации кислоты на выход по току
3.3. Поиск оптимальных параметров электролиза
3.4. Выводы к главе 3.
ГЛЛВЛ 4. ВЛИЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ
НА ВЫХОД ПО ТОКУ ЦИНКА И РАСХОД ЭНЕРГИИ
4.1. Электролиз растворов с примесями .
4.2. Электролиз растворов без примесей
4.3. Выводы к главе 4
ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ ПЛОТНОСТИ ТОКА НА ВЫХОД ПОТОКУ
И РАСХОД ЭНЕРГИИ ПРИ ЭЛЕКТРОЛИЗЕ РАСПЛАВОВ ХЛОРИДА ЦИНКА.
5.1. Удельная электропроводность расплавов, состоящих
из хлоридов цинка, калия и натрия
5.2. Зависимость выхода по току цинка и удельного расхода энергии от плотности тока .
5.3. Выводы к главе 5
ГЛАВА 6. ЗАВИСИМОСТЬ ВЫХОДА ПО ТОКА КИСЛОРОДА НА СВИНЦОВОМ АНОДЕ ОТ ПЛОТНОСТИ ТОКА И СОДЕРЖАНИЯ МАРГАНЦА В ЭЛЕКТРОЛИТЕ.
6.1. Процессы на свинцовом электроде
6.2. Экологические аспекты процессов электроэкстракции цинка и меди
6.3. Выводы к главе 6
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА ВЫХОД ПО ТОКУ ЦИНКА И РАСХОД ЭНЕРГИИ ОТ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ ПРИ ЭЛЕК ТРОЛИЗЕ ЧИСТЫХ РАСТВОРОВ . Выводы к главе 3. ГЛЛВЛ 4. Электролиз растворов с примесями . ГЛАВА 5. И РАСХОД ЭНЕРГИИ ПРИ ЭЛЕКТРОЛИЗЕ РАСПЛАВОВ ХЛОРИДА ЦИНКА. Зависимость выхода по току цинка и удельного расхода энергии от плотности тока . ГЛАВА 6. ЗАВИСИМОСТЬ ВЫХОДА ПО ТОКА КИСЛОРОДА НА СВИНЦОВОМ АНОДЕ ОТ ПЛОТНОСТИ ТОКА И СОДЕРЖАНИЯ МАРГАНЦА В ЭЛЕКТРОЛИТЕ. ЛИТЕРАТУРА. Электролитическое извлечение (элсктроэкстракция) цинка из растворов является процессом энергоемким. Удельный расход энергии в процессе электролиза колеблется в пределах - кВт-ч/т катодного цинка. В связи с этим вопросы оптимизации процесса электролиза на основе экспериментальных данных и соответствующих математических моделей являются актуальными. Математическое моделирование процессов электроэкстракции цинка из растворов и расплавов на основе экспериментальных данных, полученных методом планирования эксперимента, оптимизация и прогнозирование процессов. Математические методы планирования экспериментов. Электролиз растворов и расплавов. Кондуктометрия. Математическое моделирование процессов. Выполнено исследование зависимости катодного выхода цинка по току и удельного расхода энергии от плотности тока, температуры и концентрации 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. Вт-ч/т может быть получен при следующих значениях независимых переменных: у = 0 А/м2; Zn = 0,0 г/л; H2S = ,0 г/л; / = ,0 °С. 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 но току цинка является максимальным при содержании клея в электролите мг/л при электролизе чистых растворов и 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. Изучена зависимость электропроводности расплавленной системы ZnCl2 -KCl- 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,-0, (в долях сд. Вт ч/т. Показана возможность ведения электролиза в расплавах при плотностях тока на порядок больше, чем при электролизе водных растворов. 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 0 тыс. Рекомендации по оптимальным концентрациям поверхностно-активных веществ в электролите на примере столярного клея ( мг/л при электролизе чистых электролитов и мг/л - электролитов с примесями) позволяют получить качественные осадки цинка при минимальном расходе энергии. Материалы диссертации могут быть использованы в курсе «Металлургия тяжелых цветных металлов», а также отображены в учебниках и учебных пособиях. КС1 - ЫаС1 - ЫС1. Математическую модель регенерации кислорода при электроэкстракции цинка и меди из сульфатных растворов. Положения диссертационной работы прошли апробацию а научно-технических конференциях СКГМИ (ГТУ), на 1-ой международной конференции «Экологические конференции горных территорий», а также в статьях, опубликованных в научных изданиях. Основное содержание диссертации опубликовано в 5 статьях. Диссертация на стр.