Исследование процесса электролитического получения цинка с целью оптимального управления

• Автор: Куликов, Сергей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.16.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1982
• Место защиты: Орджоникидзе
• Количество страниц: 190 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ И УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ЭЛЕКТРОЭКСТРАКЦИИ ЦИНКА

1.1. Гидрометаллургический способ получения цинка. Подготовка растворов к электролизу.
1.2. Влияние примесей на техникоэкономические показатели и качество катодного цинка. .

1.3. Кинетика процессов злектроэкстракции

1.4. Режимные параметры к техникоэкономические показатели процесса

1.5. Интенсификация и оптимизация процесса . . .

1.6. Математическое описание и управление

1.7. Выводы

2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОЛИЗА ЦИНКА

2.1. Материальный баланс .
2.2. Энергетический баланс электролизера
2.3. Тепловой баланс.
2.4. Расчеты затрат
2.5. Структура алгоритма расчета процесса
2.6. Перечень условных обозначений, символов, единиц и терминов к алгоритму расчета .
2.7. Выводы
3. ИНТЕРПОЛЯЦИОННЫЕ ФОРМУЛЫ ВЫХОДА ПО ТОКУ И УДЕЛЬНОГО РАСХОДА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
3.1. Методы составления уравнений
3.2. Вывод и исследование интерполяционных фор,гул
выхода по току и удельного расхода
электроэнергии.
3.3. Выводы.
ЭКСПЕРИМЕНТ 3 ПРОМЫПШЕШЫХ УСЛОВИЯХ
4.1. Цель и порядок проведения эксперимента .
4.2. Проверка влияния промышленного эксперимента
на ход технологического процесса .
4.3. Статистический анализ и характеристика результатов экспериментальных наблюдений . .
4.4. Анализ роста массы катодного осадка по отдельным катодам.
4.5. Явление обратного растворения катодного
осадкаI2
4.6. Вывод уравнений для расчета техникоэкономических показателей. Диаграммы управления
4.7. Выводы.
УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ ЭЛЕКТРОЛИЗА
5.1. Принцип построения системы управления . . .
5.2. Система контроля роста массы катодного
5.3. Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Присутствие значительного количества меди и твёрдых частиц в исходном нейтральном растворе снижает эффективность процесса очистки,особенно от таких трудноудаляемых примесей как кобальт и никель, а также ухудшает процессы отстаивания и фильтрации пульп. Таблица І. Исследования БНИИЦветмета /, II/ показали, что существенное повышение степени чистоты цинковых растворов достигается при предварительном селективном осаждении из верхнего слива нейтральных сгустителей части меди и отделении цементного осадка меди от раствора с помощью фильтрации. Такая технология трёхстадийной очистки цинковых растворов позволила достигнуть высокой чистоты раствора и значительно улучшить технико-экономические показатели гидрометаллургического процесса в целом. Технология выщелачивания огарков на зарубежных цинкэлек-тролитных заводах очень разнообразна. Процесс проводится как непрерывно, так и периодически в одну или несколько стадий /5, /. В настоящее время в связи с разработкой ярозит-про-цесса считается, что оптимальная схема выщелачивания включает непрерывное нейтральное выщелачивание,высокотемпературное нейтральное выщелачивание нейтрального кека и осаждение яро-зита с подачей отфильтрованного раствора на нейтральное выщелачивание огарка //. Среди технологических схем очистки цинковых растворов наибольший интерес представляет обратная сурьмянистая очистка, разработанная сравнительно недавно франко-бельгийской фирмой "Вьей-Монтань". Однако,единой схемы очистки растворов от примесей пока ещё не существует. По степени влияния примесей на выход по току и удельный расход электроэнергии их можно условно разбить на три группы /, с. К первой группе можно отнести все металлы, катионы которых обладают более электроотрицательным потенциалом,чем цинк /щелочные, щелочноземельные, алюминий и марганец/. Эти примеси не разряжаются на катоде совместно с цинком и не влияют на его выход по току. Постепенное их накопление в растворе может привести к повышению удельного сопротивления электролита и, как следствие этого, к увеличению расхода электроэнергии. Ко второй группе примесей можно отнести все катионы металлов, потенциалы которых более электроположительны, чем цинк. Таких катионов много,их объединяет возможность соосаж-даться с цинком, но влияние их на выход по току весьма индивидуально. Кроме того,существуют еще некоторые специфические свойства этих металлов,благодаря которым только и можно объяснить, почему их присутствие в электролите ведет к резкому снижению выхода по току. К таким металлам, прежде всего,можно отнести (к, Со, гіі и т. Следует отметить,что изучение влияния на выход по току одной примеси далеко не всегда может выявить роль этой примеси в присутствии других. В настоящее время существует немного исследовательских работ по изучению совместного влияния примесей на кристаллическую структуру катодного осадка и выход по току //. Горным Бюро США и на заводе "Ридеон" в Тасмании было исследовано влияние примесей в электролите на кристаллическую структуру катодного осадка и присутствие марганца на выход по току //. Сообщается, что различные примеси, присутствующие в единственном числе в растворе, содержащем г/дмп и 0 г/да3НдЗО^ дают разную кристаллическую структуру катодного цинка. В соответствии с этим примеси /без учета их совместного присутствия/ можно разбить на три группы, причем электрокристаллизация цинка зависит также от продолжительности наращивания осадка цинка, плотности тока и температуры электролита, которая должна быть менее °С. Примеси первой /Ж? Примеси второй группы /Сс^Со, Сг, МпДс / в условиях опытов при содержании менее I мг/дм3 практически на выход по току не влияли. По степени загрязнения катодного осадка примеси нейтрального раствора можно разделить на четыре группы /9, с. Вторая группа ионов /Си,Со1, Ад, Зп и др. Разряд их происходит на предельном токе /лимитируется скорость диффузии к катоду/ совместно с цинком и водородом и может быть описано уравнением В. Л. Хейфеца и А. В этом случае содержание указанных примесей в катодном цинке тем больше, чем выше их концентрация в электролите и меньше удельная производительность ванны по цинку /произведение плотности тока на выход по току/.