Электропроводность водных растворов электролитов, потенциально пригодных для создания новых методов получения легких металлов

• Автор: Филатова, Елена Геннадьевна
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 145 с.

Содержание
Введение.

Глава 1. Особенности электролитического выделения металлов из расплавов и растворов

1.1 Получение алюминия и магния

1.1.1 Общие сведения

1.1.2 Существующие способы производства алюминия и магния

1.1.3 Альтернативные методы получения алюминия.

1.1.4 Альтернативные методы получения магния.

1.1.5 Новый метод получения алюминия из водных растворов.

1.2 Электрохимическое выделение металлов из расплавов и водных растворов на жидких катодах

1.2.1 Общие сведения.

1.2.2 Оценка возможности использования галлия в качестве
жидкого электрода при электролизе.
1.2.3 Перенапряжение выделения водорода из кислых
растворов на галлии.
1.3 Возможности полярографического определения металлов II и III групп периодической системы на жидкометаплических
капельных электродах.
1.3.1 Общие сведения.
1.3.2 Анализ публикаций по использованию галлиевого электрода
в полярографии.
1.3.3 Полярографическое определение металлов II группы
элементов на ртутном капельном катоде.
1.3.4 Полярографическое определение металлов III группы
элементов на ртутном капельном катоде.
1.3.5 Потенциалы полуволн металлов II и III групп элементов
1.4 Выводы
Глава 2. Методика исследований
2.1 Приготовление рабочих растворов.
2.2 Методика экспериментального определения электропроводности
и плотности.
2.3 Оценка ошибок эксперимента
2.4 Методика обработки экспериментальных данных.
2.4.1 Расчет удельной электрической проводимости.
2.4.2 Расчет эквивалентной электрической проводимости
2.4.3 Расчет эмпирических коэффициентов формулы Кольрауша
2.4.4 Нахождение энергии активации электропроводности
Глава 3. Электрическая проводимость солянокислых и сернокислых систем
3.1 Электропроводность тройной системы ННС1А1С1з6Н.
3.1.1 Удельная электрическая проводимость
3.1.2 Эквивалентная электрическая проводимость.
3.1.3 Влияние температуры на электропроводность
3.1.4 Энергия активации электропроводности.
3.2 Электропроводность тройной системы НН0гЛ4з Н
3.2.1 Удельная электрическая проводимость
3.2.2 Эквивалентная электрическая проводимость.
3.2.3 Влияние температуры на электропроводность
3.2.4 Энергия активации электропроводности.
3.3 Электропроводность тройной системы ННС1 МС6Н
3.3.1 Удельная электрическая проводимость
3.3.2 Эквивалентная электрическая проводимость
3.3.3 Влияние температуры на электропроводность.
3.3.4 Энергия активации электропроводности
3.4 Анализ полученных результатов
3.5 Выводы.
Глава 4. Электролитическое выделение алюминия и магния из водных растворов на галлисвом катоде
4.1 Методика эксперимента
4.2 Результаты электролитического выделения алюминия из солянокислого раствора
4.2.1 Анализ термодинамических данных.
4.2.2 Анализ полученных результатов.
4.3 Результаты электролитического выделения магния из
солянокислого раствора
4.3.1 Анализ термодинамических данных.
4.3.2 Анализ полученных результатов.
4.4 Результаты электролитического выделения магния из
сернокислых растворов.
4.5 Выводы.
Заключение.
Список литературы


Другими материалами, представляющими однако меньший интерес для производства глинозема (А), являются силикатные минералы - коалин, алунит, нефелин, андалузит, лабрадорит и леузит, а также соединения на базе калий-алюминиевого сульфата [2]. Магний впервые был выделен Г. Деви из оксида магния в начале XIX столетия. После него Бюси, Либих, Девиль, Карон и другие получали магний, действуя на хлорид магния парами калия и натрия [4]. Электролизом расплавленного хлорида магния впервые магний получил М. Фарадей в году. Содержание магния в земной коре составляет порядка 2,4%. Для получения металлического магния используют незначительное число магниевых соединений, большинство которых являются породообразующими. При производстве магния обычно используют карналлит, бишофит, магнезит, доломит и хлорид магния, содержащийся в морской воде, озерах и отходах калийной и содовой промышленности [5]. Практически весь алюминий на сегодняшний день во всем мире получают путем электролиза глинозема, растворенного в криолите. Техническое получение алюминия осуществляется в две стадии: 1) получение глинозема из боксита; 2) электролитическое выделение алюминия из криолито-глиноземного расплава. При этом для производства одной тонны алюминия необходимо около 2 тонн глинозема. Существует несколько способов получения глинозема, в том числе электротермические способы, кислотные и щелочные. Преобладающими в настоящее время являются щелочные способы, причем наибольшее распространение имеет способ Байера. А1(ОН)3 + №ОН -> N3 [Д1(ОН)4]; (1. N3 [А1(ОН)4] Раз^авлснис,охлаждснис,затравка _А1(0Н)3| + ЫаОН. В зависимости от химического состава бокситов этот процесс сопровождается различными сопутствующими процессами. А1(ОН)3 — А + ЗН. Электролитическое выделение алюминия из криолито-глиноземного расплава проводят в электролизерах при 0-5°С. А0з(Р. С(Г) = 6А1(Ж)-ь СО(Г) + 4С(Г) (1. А0з(Р. Выделение жидкого алюминия (в соответствии с уравнениями (1. СО, С и - на аноде). Производство алюминия электролизом криолито-глиноземного расплава сопровождается выделением значительного количества газообразных и твердых отходов, содержащих фтористые и смолистые соединения, оксид углерода, сернистый ангидрид и другие вещества. Ыа3А1Р6 + ЗН(г) = А + 6№Р + 6НР(Г) (1. А1Р3 + ЗН(г) = А + 6НР(Г) (1. Фторид водорода составляет около половины фторидов, покидающих ванну. Фториды кальция и магния заметно не влияют на величину выделения вредных веществ в атмосферу и в балансе фтора могут не учитываться. Практика показывает, что 1м3 отсасываемого газа содержит около мг фтора в виде фторида водорода, до 0мг смолистых веществ и до г пыли [7]. Примерно -% магния в настоящее время получают электролизом расплавленных солей [4]. Электролитическое выделение магния осуществляется в две стадии: 1) получение безводного хлорида магния; 2) электролитическое выделение магния из расплава его хлорида. Стоимость безводного хлорида магния и карналлита определяется главным образом затратами на топливо или электрическую энергию при обезвоживании и стоимостью исходного сырья, что особенно важно, ввиду значительных потерь хлорида магния при обезвоживании и большого удельного расхода карналлита, достигающего -т на 1т магния [8]. Технологическая схема получения хлорида магния определяется видом и химическим составом исходного сырья, но в конечном счете для электролиза получают безводные либо карналлит, либо хлорид магния, так как электролизеры могут питаться каждым из этих хлоридов или их смесью. Известны три схемы получения магния - карналлитовая, хлормагниевая и смешанная [6]. В результате электролиза при температуре 0-0°С на катоде выделяется магний, а на аноде - хлор. Полученный первичный магний идет на рафинирование, а хлор выделяют в виде товарного продукта. Существующие способы производства алюминия и магния отличаются высоким расходом энергии, достигающим 0-0 кВт час/т и поступлениями в окружающую среду соединений фтора, хлора, канцерогенных полиароматических и хлорорганических соединений. Электрохимические способы получения металлов имеют тог принципиальный недостаток, что они дороги. По данным [] цены на металлы, получаемые электролизом, в 4- раза выше, чем при термическом восстановлении.