§ 4. Справочные данные о растворах, парах и газах

4.1. Справочные данные о некоторых растворах

Электролит медерафинировочных заводов. Основные составляющие: вода, серная кислота и пятиводный медный купорос, в котором содержание меди принимают равным 25% (точнее 25,4%). Концентрацию кислоты в электролите поддерживают в пределах 180–220 г/л в зависимости от содержания в нем примесей, в основном никеля. Обычно содержание этой примеси 10–20 г/л. При повышении содержания никеля до 25–30 г/л кислотность снижают до 120–140 г/л. Содержание меди в электролите составляет обычно 45 ± 5 г/л. Температура электролита 60–65⁰С. Сопротивление электролита, содержащего 200 г/л H₂SO₄, можно вычислить по уравнению:

Р=1,11+0,01а-0,0065(t-55⁰С)

где Р - сопротивление, Ом-см;

а - суммарное содержание меди, никеля и железа, г/л;

t- рабочая температура, ⁰С.

Если содержание кислоты (С) больше 200 г/л, то из полученного значения Р следует вычитать ∆С•0,003, а если меньше - прибавлять ∆С•0,004, где ∆С=С–200 (или 200–С).

Плотность электролита 1,25–1,28. В электролит добавляют тиомочевину, клей и хлорид натрия.

Электролит цинковых заводов. Основные составляющие: вода, серная кислота и сульфат цинка. Концентрация кислоты в электролите 115–200 г/л, предпочтительно 160–190 г/л, цинка 45–55 г/л. В электролите присутствуют такие примеси, как марганец, натрий, магний, калий - по 2–5 г/л. Более высокие содержания их нежелательны. Содержание вредных примесей в электролите ограничивают (кобальта, никеля, кадмия) - 3 мг/л; мышьяка, сурьмы, меди - до 0,1–0,2 мг/л; германия, хлора и фтора - соответственно 0,05; 100–200 и 40–50 мг/л. Температура электролита 35–40⁰С, плотность 1,24–1,27. Электропроводность можно определять по уравнению:

1/Р=0,123+0,00193К–0,0012Ц+0,00114t,

где К – содержание кислоты, г/л;

Ц – содержание цинка, г/л;

t – температура, ⁰С;

Р – сопротивление.

При наличии натрия, магния, калия электропроводность снижается на 2%. на 1 г/л примеси.

В электролит добавляют клей и вещества, предупреждающие его разбрызгивание (лакрица, мыльный корень).

Некоторые свойства растворов серной кислоты. Для подсчета сопротивления различных электролитов разработана следующая методика. За основу принимается раствор с концентрацией серной кислоты 150 г/л при 55⁰С, и с сопротивлением 1,364 Ом-см. Если концентрация кислоты другая, то эту величину умножают на соответствующий коэффициент (см. ниже). Влияние примесей и меди учитывают следующим образом: содержание (г/л) железа множат на 1,145, содержание никеля- на 1,065, цинка - на 0,972. Полученные величины складывают с содержанием меди и суммарное значение а подставляют в уравнение:

Р=1,364К+0,00942а.

Приводим значения поправочного коэффициента К для различной концентрации серной кислоты

С, г/л	130	140	150	160	170	180	190	200	210	220	230
К	1,117	1,050	1,000	0,950	0,910	0,874	0,842	0,815	0,790	0,768	0,750

Поправку на температуру делают по уравнению

Р=Р₅₅–0,0065(t–55⁰C).

Никелевые электролиты. Характерная особенность их в том, что они почти нейтральны. Кислотность измеряется по шкале рН и составляет 3–5. Электролиз ведется без органических добавок (клея и др.). Для стабилизации рН добавляют борную кислоту. Основные составляющие электролита: вода, NiSO₄, NiCl₂, NaCl, Na₂SO₄. Температура электролита 70–80⁰С. Различают четыре типа электролитов (таблица 17): сульфатный, сульфатно-хлоридный, хлоридно-сульфатный, хлоридный.

Таблица 17 Концентрация составляющих никелевых электролитов, г/л

Тип электролита	Ni	Na	Cl	SO4	Н3ВО3	Электропроводность, Ом-1см-1
Сульфатный	55-60	15-17	3	130-140	20	0,09-0,11
Сульфатно-хлоридный	65-75	25-35	35-50	100-130	5-15	0,15-0,17
Хлоридно-сульфатный	90-100	20-25	90-100	90-110	5-8	0,19-0,21
Хлоридный	115-120	–	135-145	–	–	0,27-0,30

Примечание. Плотность электролитов при 70⁰С составляет 1,2 г/см³.

Суммарная предельная растворимость солей, составляющих эти электролиты, при 70⁰С достигает 5,4–6 г-экв/л, а концентрация их в заводских электролитах 4,0–4,5 г-экв/л.

В никелевом электролите после очистки (католите) содержание примесей кобальта, железа, меди, мышьяка, цинка и свинца не должно выходить за пределы 5–15; 0,5–1,0; 2–4; 0,1 и 0,1–0,2 г/л соответственно. Чтобы получить более чистый никель, в отечественной практике его концентрацию в сульфатно-хлоридном электролите доводят до 80 г/л.

Медьсодержащие растворы, рудничные воды и растворы от выщелачивания отвалов. Обычно эти растворы содержат, г/л: 0,3–2,5 Сu, 2–8 Fe_общ,, 1–5 Fе _окисл., 2–4 H₂SO₄, 1–1,5 взвеси.

Растворы подготавливают (осветляют) и затем направляют на цементационную или экстракционную установку.