На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


Контрольная Электролитическое получение цветных металлов

Информация:

Тип работы: Контрольная. Предмет: Химия. Добавлен: 27.06.2014. Сдан: 2013. Страниц: 33. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):



1. Электролитическое рафинирование меди.
2. Электролитическое получение никеля.
3. Электролитическое получение цинка.
4. Электролитическое получение алюминия.
5. Электролитическое получение магния.

1. Электролитическое рафинирование меди.

Годовая производительность медерафинированного цеха 135 тыс. тонн катодной меди. В цехе установлены ванны рафинирования меди нагрузкой 9,2 ка и содержащие 32 анодов и 31 катод. Анодная плотность тока составляет 185 А/м2. Анодный скрап составляет 14 % от первоначальной массы анода. Количество анодной меди, переходящей в раствор, на 2,5 % превышает количество катодно - осажденной меди. Катодный выход по току составляет 96%. Среднее напряжение на одну ванну равно 0,31 В. Выходное напряжение цеховых источников питания 300 В. Срок работы анодов – 26 суток, а срок наращивания катодов 7 суток. Масса исходного маточного листа 5,1 кг. Скорость подачи в ванну электролита, содержащего 120 г/л CuSO4 и 205 г/л H2SO4, 20 л/мин. Скорость подачи электролита, выходящего из товарных ванн в ванны регенерации 40 л/мин. Коэффициент машинного времени работы ванн 0,96 . Коэффициент, учитывающий потери напряжения в главном шинопроводе и соединительных шинах 1,05. Выход по току для меди и кислорода в ваннах регенерации 97%.
При расчете принимать только один побочный процесс, вызывающий избыточный переход меди в раствор:
Cu + 0‚5O2 = CuSO4 + H2O
Рассчитать:
1.1 Количество ванн рафинирования меди, которое необходимо установить в цехе, для обеспечения данной производительности.
1.2 Количество необходимых последовательных цепей серий ванн, если в одну серию входит 2 блока ванн, а в один блок – 10 ванн.
1.3 Удельный расход энергии на одну тонну меди.
1.4 Массу одиночного катода.
1.5 Первоначальную массу анода и его толщину.
1.6 Состав электролита, выходящего из электролизной ванны.
1.7 Количество ванн регенерации.
1.8 Состав электролита, выходящего из регенеративной ванны.
1.9 Объем кислорода, выделяющегося из регенеративной ванны за один час.
1.1 Количество ванн рафинирования меди, которое необходимо установить в цехе, для обеспечения производительности.

Решение:
Рассчитываем суточную производительность цеха:
g1 = 135000/365 = 369 т/сут.
По закону Фарадея рассчитаем суточную производительность одной ванны:
g2 = k*I*t*Bт/Kм,
где
g2 = 2, 37*9, 2*103*26*96/0, 96 = 566,9*103 г = 566,9 кг/сут
М – молекулярная масса меди, г;
z = 2 – число электронов, принимающих участие в катодном процессе
Cu +2e = Cu;
I – токовая нагрузка ванны, А;
Вт – выход по току для меди, доля от единицы;
Км – коэффициент машинного времени работы ванн.
k – электрохимический эквивалент меди, равен 2,37 г/(А*час).
Рассчитаем необходимое количество ванн в цехе:
n1 = g1/g2 = 396 *103/566,9 = 698,5
Принимаем количество ванн в цехе, равное 699.
1.2 Количество необходимых последовательных цепей серий ванн, если в одну серию входит два блока ванн, а один блок - 10 ванн.

Решение:
Каждая серия электролизных ванн цеха состоит из двух блоков. Каждый блок в свою очередь содержит 10 ванн. Итак, в одну серию входят 20 ванн. С учетом этого количество необходимых серий в цехе составит:
n2 = 1387/20 = 69, 4
Принимаем число серий в цехе, равное 70.
Так как ванны в сериях соединены последовательно, то на каждой серии необходимо обеспечить напряжение:
U1 = 70*U2 = 70*0, 30 = 21 В.
Для поддержания напряжения на серии цеховой источник постоянного тока позволит последовательно включать:
n3 = (U3*Kм)/U1 = (300*0, 96)/21 = 13, 7 серий, которые составят сеть ванн.
Принимаем количество серий в одной цепи, равное 14.
Тогда число параллельных цепей в цехе составит:
n4 = n2/n3 = 70/14 = 5 цепей.
1.3 Удельный расход энергии на одну тонну меди.

Решение:
Удельный расход электроэнергии на одну тонну меди находим по уравнению:
W = (U2*Kм*Kш)/ (k*Bт)
W = (0,30*0,96*1,05)/ (2,37*96) = 0,0010896 (Вт*час)/г = 108,9 (кВт*час)/(т. меди).
1.4 Масса одиночного катода.

Решение:
Высчитаем, какое количество меди выдает ванна за 7 суток:
g1 = k*I*t*Bт = 2, 37*9, 2*103*7*96 = 1465, 29*103 г = 1465, 29 кг.
Масса меди, выделяющаяся на одном катоде:
g2 = g1/n = 1465, 29/31 = 47,3 кг.
Тогда масса катода составит:
g3 = 47,3 + 5, 1 = 52,4 кг.
1.5 Первоначальная масса анода и его толщина.

Решение:
Высчитаем, сколько меди осядет на анодах ванны за 26 суток:
g1 = k*I*t*Bт = 2, 37*9, 2*103*26*96 = 5442, 3 кг.
Тогда, первоначальная масса всех анодов ванны, составит:
g2 = 1,031*g1 = 1,031*5442, 3 = 5611 кг.
Масса одного анода составит:
g3 = g2/26 = 5611/26 = 215, 8 кг.
С учетом скрапа масса одного анода составит:
g4 = (g3*100)/86 = (215*100)/86 = 250 кг.
Анод в ванне растворяется с двух сторон. Толщину, растворяющейся с одной стороны, определяем из системы уравнений:
а) g = ?*?*S,
где
? – плотность материала анода, г/см3;
? – толщина одной стороны анода, см;
Ѕ – площадь поверхности анода, см2;
С другой стороны, в соответствии с законом Фарадея масса, растворяющейся части анода, составит:
б) g = k*I*t*Bт.
Сравнение уравнений дает:
в) ?*Ѕ*? = k*I*t*Вт.
Отсюда следует,
г) ? = (k*I*t*Bт)/(?*Ѕ),
где I/Ѕ = 185*104 – анодная плотность тока, А/см2.
? = (2,37*185*104*26*0,96)/8,9 =1,23 см.
Тогда, толщина анода составит:
2*? = 2*1,23 = 2,46 см.
1.6 Состав электролита, выходящего из электролизной ванны:

Решение:
За одну минуту на катодах ванны осаждается количество меди, равное:
g1 = (k*I*t*Bт)/60 = (2, 37*9200*1*96)/60 = 348, 8 г.
Избыток меди в электролите за счет химического растворения анода:
g2 = g1*0,025 = 348, 8*0,025 = 8, 72 г.
В перерасчете на сульфат меди это составит:
g3 = (g2*М1)/М2 = (8, 72*159, 59)/63, 53 = 21, 9 г.
В расчете на один литр электролита этот избыток составит:
С1 = g3/v = 21,9/20 = 1,09 г/л CuSO4.
Тогда концентрация сульфата меди в электролите, выходящем из ванны составит:
С3 = С2 + С1 = 120 + 1,09 = 121,1 г/л.
В расчете на один литр электролита химическое растворение меди в соответствии с химической реакцией расходуется серной кислоты:
g4 = (g1*M1)/ (v*M2) = (348,8*98)/(20*63,53) = 26,9 г H2ЅO4,
где
М1 - молекулярный вес серной кислоты;
М2 – молекулярный вес меди;
Концентрация серной кислоты, в выходящем из ванны электролите составит:
С4 = С5 – g4 = 205 – 26,9 = 178,1 г/л.
1.7 Количество ванн регенерации.

Решение:
Рассчитаем количество меди, которое осаждается на катодах ванн за сутки
g1 = k*I*t*Bт = 2,37*9,2*103*24*699*96 = 351,15*106 = 351,15*106 г. = 351150 кг.
Избыток меди в электролите за счет химрастворения анодов составит:
g2 = 351150*0,025 = 8778,75 кг.
Рассчитываем суточную производительность одной ванны регенерации:
g3 = 2, 37*9, 2 *9, 2*24*0, 97 = 466, 9*103 г = 466, 9 кг.
Тогда число ванн составит:
n = g2 /g3 = 8778, 75/ 466, 9 = 18, 8 ванн.
Принимаем число ванн регенерации электролита, равное 19.
1.8 Состав электролита, выходящий из регенеративной ванны.

Решение:
На электродах ванны регенерации протекают следующие электрохимические реакции:
на катоде Cu +2е = Cu;
на аноде H2O – 2e = 0,5О + 2Н;
в ванне Cu + H2O = Cu + 0,5О2 + 2Н
или
CuSO4 + H2O = Cu + 0,5О2 + H2SO4
Рассчитаем количество меди, выделяющейся на катодах ванны за час:
g1 = (k*I*t*Вт)/60 = (2, 37*9200*1*0, 96)/60 = 348, 8 г.
В пересчете на сульфат меди, это составит:
g2 = (g1 *M1)/M2 = (348, 8*159, 59)/63, 53 = 876, 2 г,
где
М1 - молекулярный вес сульфата меди, г;
М2 – молекулярный вес меди, г;
Количество сульфата меди, поступающего в ванну за 1 минуту:
g3 = C1*v = 120*20 = 2400 г,
где
С1 – концентрация сульфата меди в электролите, поступающем в ванну регенерации раствора, г/л;
v – скорость циркуляции электролита, л/мин;
Концентрация сульфата меди в электролите, выходящем из ванны регенерации раствора, составит:
С2 = (g3 – g2)/v = (2400 – 876,2)/20 = 76,19 г/л.
Количество серной кислоты, которое образуется в ванне за 1 минуту:
g4 = (g2*M3)/M1 = (876,2*98)/159,59 = 538,1 г,
где
М3 – молекулярный вес серной кислоты;
Концентрация серной кислоты в электролите, выходящем из ванны регенерации раствора:
С4 = С3 + g4 /v = 205 + 538,1/ 20 = 231,9 г/л.
1.9 Объем кислорода, выделяющегося из регенеративной ванны за 1 час.

Решение:
Объем кислорода, выделяющегося за 1 час из ванн, рассчитаем по уравнению:
g5 = k*I*t*Bт = 0,298*9200*1*0, 96 = 2631, 9 л,
где
k = 0,298 – электрохимический эквивалент кислорода, л/ (А*час).
2. Электролитическое получение никеля.
Годовая производительность цеха по рафинированию никеля 130 тыс. тонн. В цехе установлены ванны рафинирования никеля нагрузкой 13,3 ка и содержащие 31катод и 32 анода. Напряжение на ванне 3,3 В. Анодная плотность тока составляет 285 А/м2. Анодный скрап составляет 13%, шлам 4,0 % от первоначальной массы анода. Выходное напряжение цеховых источников тока 580 В. Цикл наращивания катодов 4 суток. Выход по току для никеля 96%. Машинное время работы ванн 0,94. Потери напряжения в главном шинопроводе 3% от напряжения на ванне. Концентрация никеля в растворе, поступающем в катодный ящик 87 г/л. Минимальная концентрация никеля в католите 52 г/л.
Состав анода: Ni – 90,3%, Cu – 4,7%, Fe – 3,5%, Co – 1,0%.
Масса анода – 285 кг.
Рассчитать:
2.1. Количество ванн рафинирования, необходимое для обеспечения производительности цеха.
2.2. Количество необходимых последовательных цепей, работу которых в состоянии обеспечить цеховые источники питания.
2.3. Удельный расход электроэнергии на одну тонну никеля.
2.4. Продолжительность работы анода.
2.5. Минимальную скорость подачи электролита в катодный ящик, исходя из минимально допустимой концентрации никеля в католите.
2.6. Состав анолита, выходящего из ванны.
2.1 Количество ванн рафинирования, необходимое для обеспечения производительности цеха.

Решение:
Суточная производительность цеха составит:
g2 = g1/365 = 130000/365 = 356,16 т.
Суточная производительность одной ванны составит:
g3 = k*I*t*B*Kм = 1,095*13300*4*0,96*0,94 = 525,68*103 г = 525,68 кг, где
k = 1,095 - электрохимический эквивалент никеля.
Число необходимых ванн составит:
n1 = g2 / g3 = (356,16*103) / 525,68 = 677,5
Принимаем необходимое число ванн, равное 678.
2.2 Количество необходимых последовательных цепей, работу которых в состоянии обеспечить цеховые источники питания.

Решение:
Рассчитаем необходимое число серий, принимая, что каждая серия содержит 34 ванны. Количество необходимых серий составит:
n2 = n1/34 = 678/34 = 19, 94.
Принимаем количество серий, равное 20.
Напряжение на одной серии составит:
U2 = 34*U1 = 34*3.3 = 112,2 В.
В одну последовательную цепь серий войдет:
n3 = U3 / U2 = 580/112,2 = 5,17.
Принимаем количество серий в цепи, равное 5.
Количество параллельных цепей составит:
n4 = n2 /n3 = 20/5 = 4.
Принимаем количество цепей, равное 4.
2.3 удельный расход электроэнергии на 1 тонну никеля.
Решение:
Удельный расход электроэнергии рассчитаем по уравнению:
W = (U1*Kм*Кш)/(k*B) = (3,3*0,94*1,03)/(1,095*0,96) = 3,04 (Вт*час)/г = 3040 (кВт*час)/т,
где
Кш – коэффициент учета потерь напряжения в главном и соединительных шинопроводах, равный 1,03.
2.4 Продолжительность работы анода.

Решение:
Масса никеля, переходящая в раствор за счет электрохимического растворения анодов, составит:
g5 = 32*g6 *(1- 0, 13 – 0, 04) = 32*285*0, 8 = 7296 кг.
Длительность работы анодов рассчитаем по закону Фарадея из уравнения, считая анодный выход по току, равным 100%:
g6 = k*I*t*Bт = 7296*103
Отсюда, следует:
t = 7296/ (k*I*t*Вт) = 7296/ (1,095*13300*1*0, 95) = 527, 3 час /24 = 21, 9 суток.
2.5. Минимальную скорость подачи электролита в катодный ящик, исходя из минимально допустимой концентрации никеля в католите.

Решение:
Масса никеля, на катодах ванны за 1 час, составит:
g = k*I*t*Вт = 1,095*13300*1*0, 96 = 13980г.
За это время на 1 катоде осадится никеля:
g = g /31 = 13980/31 = 450,9г.
Минимальная скорость подачи электролита в катодный ящик:
V = g /(C - C ) = 450, 9/ (87 - 52) = 450, 9/35 = 12, 8 л/час.

2.6. Состав анолита, выходящего из ванны.

Решение:
При анодном растворении, никель и примеси будут переходить в раствор по электрохимическим реакциям:
Ni – 2е = Ni
Cu – 2е = Cu
Fe - 2е = Fe
Со – 2е = Со
Рассчитаем электрохимические эквиваленты примесей:
k (Cu) = 1,185 г/(А*час); k(Fe) = 1,042 г/(А*час);
k(Co) = 1,099 г/(А*час); k(Ni) = 1,095 г/(А*час);
Удельный расход электричества 1 г анода, составит:
? = р4(Ni)/k(Ni) + p5(Cu)/k(Cu) + p6(Fe)/k(Fe) + p7(Co)/k(Co)
? = (0,903/1,095) + (0, 47/1,185) + (0, 35/1,042) + (0, 10/1,099) = 0,825 + 0,396 + 0,336 + 0,091 = 1,648 А/час2.
Выход по току для каждого компонента анодного сплава рассчитаем по уравнению:
Вт= (g/k)/
Подставив, числовые значения, получим:
Вт(Ni) = (0,903/1,095)/1,648 = 0,5004
Вт(Cu) = (0,47/1,185)/1,648 = 0,241
Вт(Fe) = (0,35/1,042)/1,648 = 0,203
Вт(Co) = (0,10/1,099)/1,648 = 0,055
За один час, за счёт растворения анода, в электролит перейдёт:
g (Ni) = 1,095*3300*1*0, 5004 = 1808г.
g (Cu) = 1,185*3300*1*0,241 = 942,4г.
g (Fe) = 1,042*3300*1*0,203 = 698,0г.
g (Co) = 1,099*3300*1*0,055 = 199,5г.
Тогда выходящий электролит будет содержать:
С(Ni) = 52 + 1808/200 = 9,3 г/л;
С(Cu) = 942,4/200 = 4,7 г/л;
С(Fe) = 698,0/200 = 3,49 г/л;
С(Co) = 199,5/200 = 0,99 г/л.


































.............
Список литературы:
1. Барыков М.П.
Теоретическая электрохимия. – М.: Металлургия, 1973 г.
2. Рашко С.В.
Электрохимия цветных металлов. – М.: Металлургия,1970 г.
3. Субботина С.Ю.
Справочник по электрохимии. – Л.: Химия, 1976 г.
4. Миррен П., Кудрявцева Р.А., Рыбин М.М.
Теоретическая электрохимия. – Киев, «Рубiкон», 1999 г.







Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.