
- •Конспект лекций для подготовки по направлению
- •220700 Автоматизация технологических процессов и производств
- •1. Введение
- •2.2. Горение оксида углерода(II) и водорода
- •2.4. Горение твердого углерода
- •3. Диссоциация и образование химических соединений
- •Рассмотрим вопрос на примере диссоциации оксида Ме(II) по реакции
- •В качестве примера рассмотрим влияние плавления Ме и МеО на упругость диссоциации МеО.
- •3.3. Диссоциация оксидов и сульфидов, образующих растворы
- •Из выражения (18) находим , проводим преобразования полученной зависимости с учетом закона Генри и ее анализ.
- •3.4. Механизм и кинетика диссоциации соединений
- •4.1. Окисление твердых сульфидов Термодинамика процесса
- •Кинетика окисления твердых сульфидов
- •4.2. Взаимодействие сульфидов с оксидами
- •5. Процессы восстановления оксидов металлов
- •5.1. Газовое восстановление свободных оксидов нелетучих металлов
- •5.2. Газовое восстановление оксида летучего металла
- •5.3. Газовое восстановление оксида металла из расплава
- •6. Металлургические расплавы
- •7. Потери цветных металлов со шлаками
- •7.1. Электрохимические потери
- •7.2. Механические потери цветных металлов со шлаками
- •8. Процессы, основанные на ликвации, испарении и конденсации
- •8.1. Ликвационные процессы
- •8.2. Процессы, основанные на испарении и конденсации
- •9. Выщелачивание
- •10.1. Основы экстракционных процессов
- •10.2. Основы ионообменных процессов
- •10.3. Выделение металлов из растворов в виде труднорастворимых соединений
- •10.4. Выделение металлов из водных растворов водородом.
- •10.5. Выделение металлов цементацией
- •10.6. Основы процессов кристаллизации из растворов
- •11. Электролиз водных растворов
- •Рекомендательный библиографический список
- •Содержание
10.6. Основы процессов кристаллизации из растворов
В основе процессов кристаллизации из растворов лежит изменение растворимости солей при изменении температуры и различия растворимости солей по их природе. Процесс выделения из раствора кристаллического осадка включает четыре стадии: образование пересыщенного раствора; образование зародышей кристаллов (центров кристаллов); рост кристаллов; перекристаллизацию.
Различают изотермическую и изогидрическую кристаллизацию. В первом случае пересыщение раствора достигается выпариванием части воды при постоянной температуре; во втором – за счет охлаждения раствора (с понижением температуры снижается растворимость соли).
Для рассмотрения термодинамики кристаллизации из растворов необходимо обратиться к диаграммам растворимости солей в воде.
11. Электролиз водных растворов
Электролиз водных растворов относится к числу электрогидрометаллургических процессов, в которых окислительные и восстановительные реакции протекают на электродах, помещенных в водные растворы (электролиты) при подключении их к источнику постоянного тока. Электроды, подключенные к отрицательному полюсу источника тока называются катодами, а к положительному – анодами. При прохождении электрического тока на границе катод-электролит протекают процессы восстановления, сопровождающиеся присоединением электронов, а на границе анод-электролит протекают процессы окисления, сопровождающиеся отдачей электронов.
Напомнить закон Фарадея.
Привести некоторые электрохимические реакции, возможные на границе катод-электролит и анод-электролит.
В соответствии с формулой Нернста имеем выражения для равновесных потенциалов электрохимической реакции для электрода, обратимого в отношении катиона:
(66)
и электрода, обратимого относительно аниона:
(67)
Привести значения стандартных электродных потенциалов для некоторых катионов и анионов и пояснить какие электрохимические реакции будут протекать на катоде и аноде в условиях обратимого процесса.
Кинетика катодных и анодных процессов в реальных условиях. Стадии этих процессов. Реальные потенциалы соответственно катодного (К) и анодного (А) процессов для катиона металла Mez+:
(68)
(69)
Привести схему катодно-анодных поляризационных кривых (рис.9) и дать к ней пояснение. Чем больше сдвиг потенциала катода (К) или анода (А) в соответствующую сторону, тем больше скорость процесса IK или IA. По уравнению Тафеля:
и
Катодные процессы при промышленном электролизе (разряд ионов основного металла, H3O+ и примесей).
Анодные процессы при промышленном электролизе с растворимыми и нерастворимыми анодами.
Электролиз без диафрагм и электролиз с диафрагмами.
Энергетические показатели электролиза.
Выход по току:
,
%
Напряжение на ванне:
,
В
Удельный расход электроэнергии:
,
кВт-ч/т
Рекомендательный библиографический список
Основная литература – отсутствует.
Дополнительная литература.
Ванюков А.В., Зайцев В.Я. Теория пирометаллургических процессов. 2-е издание. М.:Металлургия, 1993, с.384
Зеликман А.Н., Вольдман Г.М., Беляевская Л.В., Теория гидрометаллургических процессов. 2-е издание, М.: Металлургия, 1983, с.424
Баймаков Ю.В., Журин А.И., Электролиз в гидрометаллургии. 2-е издание, М.: Металлургия, 1977, с.336.