
Тип работы:	Предмет:	Язык работы:

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ РАФИНИРОВАНИЕ СВИНЦА В ХЛОРИДНЫХ РАСПЛАВАХ

Работа №	102142
Тип работы	Авторефераты (РГБ)
Предмет	химия
Объем работы	34
Год сдачи	2019
Стоимость	250 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено	158

Не подходит работа?

Узнай цену на написание

Содержание

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ 2
Положения, выносимые на защиту 6
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 8
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 31
Список литературы 33

Введение

Актуальность темы исследования
Промышленные и бытовые свинецсодержащие образования в настоящее время формируют сырьевую базу для извлечения свинца и сопутствующих примесей сурьму и висмут. Действующие технологии вовлечения в производство металлов такого сырья требуют значительной доработки, как с тоски зрения трудовых и энергетических затрат, так и сфере экологической безопасности. Необходимо проведение исследований для создания основ новой технологии переработки свинецсодержащих промпродуктов. В настоящее время особое внимание уделяется электролизу расплава галогенидных солей, поскольку применение солевых смесей, как транспортной среды для ионов, открывает уникальные перспективы в производстве цветных металлов: например, в температурном режиме на 50 - 100 °С выше температур плавления смесей выбранных солей позволяет получить целевые продукты с высокой производительностью. Скорости электрорастворения и электроосаждения элементов в высокотемпературных электролитах на порядки превышают аналогичные скорости, наблюдаемые в низкотемпературных (водных) электролитах. Учеными-электрохимиками разработаны технологии и действуют производства получения целого ряда металлов (А1, Мд, Са, Ы и др.) электролизом расплавленных солевых смесей.
Есть все предпосылки для использования высокотемпературного электролиза в технологии переработки различных промышленных и бытовых свинецсодержащих образований, которые образуются в результате эксплуатации свинцовых изделий.
Основными достоинствами технологий высокотемпературного электролиза являются высокая избирательность и скорость процесса, компактность технологии в аппаратурном оформлении, значительное снижение вредных для здоровья человека газов, отсутствие расходных реагентов, сокращение отходов производства, энергосбережение. Исследования электродных процессов достаточно полно освещены в области электровосстановления ионов свинца в хлоридных расплавах. Рассматривался электролиз с использованием хлоридных и оксидных расплавов. В чисто оксидных расплавах высокая температура и вязкость, высокая коррозионная активность и низкая электропроводность электролита приводит к увеличению энергетических затрат на рафинирование. В чисто хлоридных расплавах не удается вести процесс рафинирования в течение длительного времени, поскольку с сырьем в расплав попадает оксид свинца и при его накоплении процесс прекращается. Физикохимические свойства таких оксидно-хлоридных расплавов не изучены. Кроме этого, для разработки новой технологии необходимы данные о термодинамике металлических систем, содержащих свинец. Основными металлами-спутниками чернового свинца, полученного из вторичного сырья, являются сурьма (аккумуляторный лом) и висмут (висмутистый свинец). Сведения о тройной системе РЬ-8Ь-В1 ограничены. Об анодном растворении сплавов свинца имеются отдельные сообщения, не дающие полного представления о протекании процессов электрорастворения.
Таким образом, определение термодинамических свойств солевых хлоридных систем и тройных металлических сплавов, установление закономерностей электрохимического поведения сплавов свинца в выбранном электролите актуально в научном плане и имеет большое технологическое значение.
Диссертационная работа является результатом комплексных исследований, выполняемых в ИВТЭ УрО РАН г. Екатеринбург в соответствии с Программой ФНИ государственной академии наук, пункт 46 - Физико-химические основы рационального природопользования и охраны окружающей среды на базе принципов «зеленой химии» и высокоэффективных каталитических систем; создание новых ресурсо- и энергосберегающих металлургических и химико-технологических процессов, включая углубленную переработку углеводородного и минерального сырья различных классов и техногенных отходов, а также новые технологии переработки облученного ядерного топлива и обращения с радиоактивными отходами на 2013-2020 годы по теме: «Фундаментальные исследования процессов, протекающих в ионных расплавах при синтезе соединений и получении металлов», государственная регистрация № АААА-А16-116051110162-3. Работа выполнена в рамках федеральной целевой программы Министерства образования и науки РФ «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научнотехнологического комплекса России на 2007-2013 годы» по теме: «Разработка технологии электролитического рафинирования вторичного свинец-содержащего сырья с получением товарной продукции» (ГК № 02.515.12.5004, ГК № 16.525.12.5005); программы Президиума РАН №24 «Научные основы эффективного природопользования, развития минерально-сырьевых ресурсов, освоения техногенного сырья» (Проект 09-П-3-1001), программ совместных с предприятиями реального сектора экономики: «Разработка научных основ технологии электрохимического получения высокочистого свинца электроосаждением из хлоридных расплавов» (12-3-006-УГМК); «Научные основы разделения тройных сплавов РЬ-8Ь-В1 методом электрохимического рафинирования» (13-3-025-УГМК); при финансовой поддержке Российского Фонда Фундаментальных исследований (грант № 15-03-00368а «Ионные расплавы как среды для управления реакционной способностью оксидных материалов)...

Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь студентам в написании работ!

ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Курсовые Статьи Диплом Рязань

Заключение

Разработаны основы технологии электрорафинирования
жидкометаллических свинецсодержащих материалов, полученных из вторичного сырья, включающие определение физико-химических свойств солевых систем, термодинамических свойств металлических систем, исследование электродных процессов на жидкометаллических сплавах, определение кинетических параметров электрорастворения металлов из сплавов, разработку конструкции электролизера и испытание технологии в укрупненных масштабах.
Впервые проведено комплексное исследование физико-химических свойств и структуры расплавленных оксидно-хлоридных систем КС1-РЬС12-РЬО и СзС1-РЬС12-РЬО. Установлены и описаны математическими уравнениями основные закономерности влияния оксида свинца на температуру ликвидуса, расплавах KCl (50 мол. %)-PbCh (50 мол. %), CsCl (18.3 мол. %)-PbCh (81.7 мол. %) и CsCl (71.3 мол. %)-PbCl2 (28.7 мол. %). Избыточные изменения энергии Гиббса при смешении оксида свинца с расплавом имеют положительные значения, что указывает на протекание эндотермического процесса взаимодействия оксида свинца с растворителем. Методом спектроскопии комбинационного рассеяния света изучен in situ механизм взаимодействия оксида свинца(11) и расплавленной хлоридной смеси PbCl 2-CsCl. Установлено, что растворение PbO протекает по химическому механизму и сопровождается появлением группировок [Pb 3O 2CI] + оксихлоридного состава. На основании выявленных закономерностей обоснован выбор состава электролита KCl (50 мол. %)-PbCh (50 мол. %), перспективного для электролитического рафинирования свинца.
4. Впервые рассчитаны полные интегральные термодинамические свойства системы Pb-Sb-Bi. Небольшие значения избыточных интегральных функций в тройной системе Pb-Sb-Bi указывают на существование хорошей смешиваемости в концентрационном треугольнике. Изучена поляризация анодов из сплавов Pb-Sb, Pb- Bi, Sb-Bi и Pb-Sb-Bi в расплаве KCl-PbCl2 при температурах 773-873 К в широком интервале плотностей тока. По величине предельного диффузионного тока растворения металла из сплава проведена оценка толщины диффузионного слоя в жидкометаллическом аноде. В сплаве Pb-Sb-Bi для диффундирующего свинца ö = 0,027 см, а для диффундирующих атомов сурьмы ö = 0,018 см. Результаты электрохимических исследований сплавов позволили определить режимы электрорафинирования свинца в хлоридном расплаве (температура Т = 773 К, анодная плотность тока ia = 0,7 А/см2, катодная плотность тока Г = 1,5 А/см2).
5. Разработаны и испытаны конструкции электролизеров с горизонтальными жидкометаллическими электродами. На катоде получен товарный продукт в виде марочного свинца, а на аноде сплавы свинец-сурьма и свинец-висмут. Обнаружено, что повышение плотности тока до 0,5 А/см2 приводит к увеличению содержания сурьмы и висмута в катодном свинце...

Литература

1. Зайков, Ю.П. Электродные потенциалы сплавов Pb-Sb в расплавленных хлоридах калия и свинца / Ю.П. Зайков, П.А. Архипов, К.А. Плеханов, В.В. Ашихин, Ю.Р. Халимуллина, Н.Г. Молчанова // Расплавы. - 2006. - №6. - C. 30-35.
2. Зайков, Ю.П. Анодная поляризация и выход по току сплавов Pb-Sb в расплаве KCl-PbCl2 / Ю.П. Зайков, П.А. Архипов, К.А. Плеханов, В.В. Ашихин, Ю.Р. Халимуллина, Н.Г. Молчанова // Расплавы. - 2007. - №6. - C. 60-65.
3. Ефремов, А.Н. Распределение постоянного тока по поверхности жидкометаллического анода и в объеме электролита PbCh / А.Н. Ефремов, П.А. Архипов, Ю.П. Зайков // Известия ВУЗов. Цветная металлургия. - 2007. - №3. - С.12-20.
4. Зайков, Ю.П. Термодинамические характеристики сплавов Pb-Sb / Ю.П. Зайков, П.А. Архипов, К.А. Плеханов, В.В. Ашихин, Ю.Р. Халимуллина, В.В. Чебыкин, Н.Г. Молчанова // Известия ВУЗов. Цветная металлургия. - 2007. - №2. - C.11-17.
5. Зайков, Ю.П. Разделение сплавов Pb-Sb электролизом в хлоридном расплаве. Ю.П. Зайков, П.А. Архипов, К.А. Плеханов, В.В. Ашихин, Ю.Р. Халимуллина // Расплавы. - 2008. - № 6. - С. 38-45. Зайков, Ю.П.
6. Зайков, Ю.П. Анодное растворение сплавов Pb-Sb в эквимольной смеси хлоридов калия и свинца / Ю.П. Зайков, П.А. Архипов, Ю.Р. Халимуллина, К.А. Плеханов, В.В. Ашихин, А.П. Храмов // Известия ВУЗов. Цветная металлургия. - 2008. - № 4 - С. 11-17.
7. Халимуллина, Ю.Р. Равновесные потенциалы сплавов Pb-Bi в расплаве KCl-PbCl2 / Ю.Р. Халимуллина, Ю.П. Зайков, П.А. Архипов, В.В. Ашихин, Г.В. Скопов, А.С. Холкина, Н.Г. Молчанова // Расплавы. - 2010. - № 5. - С. 32-41.
8. Ефремов, А.Н. Электропроводность и температура ликвидуса расплавленной системы PbCl2-KCl-PbO / А.Н. Ефремов, А.П. Аписаров, П.А. Архипов, Ю.П. Зайков // Расплавы. - 2010. - № 1. - С. 29-34.
9. Халимуллина, Ю.Р. Анодное поведение сплавов Pb-Bi в хлоридных расплавах / Ю.Р. Халимуллина, Ю.П. Зайков, П.А. Архипов, Г.В. Скопов, П.С. Першин, А.С. Холкина, Н.Г. Молчанова // Расплавы. - 2010. - № 6. - С. 19-25.
10. Халимуллина, Ю.Р. Термодинамические характеристики сплавов Pb-Bi в расплаве KCl- PbCl2 / Ю.Р. Халимуллина, Ю.П. Зайков, П.А. Архипов, В.В. Ашихин, Г.В. Скопов, А.С. Холкина, Н.Г. Молчанова // Известия ВУЗов. Цветная металлургия. - 2011. - № 3. - С. 3-9.
11. Архипов, П.А. Оценка активности свинца в двойных системах Pb-Sb и Pb-Bi. / П.А. Архипов, С.И. Кумков, Ю.Р. Халимуллина, А.С. Холкина, // Расплавы. - 2012. - № 5. - P. 43-52.
12. Ефремов, А.Н. Моделирование электрического поля в электролизере с жидкометаллическим анодом / А.Н. Ефремов, П.А. Архипов, Ю.П. Зайков // Расплавы. - 2012. - №
5. - С.37-42.
13. Першин, П.С. Скорость растворения оксида свинца (II) в эквимольном расплаве KCl- PbCl2 / П.С. Першин, А.А. Катаев, Н.И. Шуров, П.А. Архипов, Ю.П. Зайков // Известия ВУЗов. Цветная металлургия. - 2013. - №2. - С. 3-8.
14. Ефремов, А.Н. Влияние состава электролита на распределение тока в электролизере с жидкометаллическими электродами. / А.Н. Ефремов, Ю.Р. Халимуллина, П.С. Першин, П.А. Архипов, Ю.П. Зайков Расплавы. - 2014. - №5. - С.46-53.
15. Архипов, П.А. Температуры ликвидуса тройной системы CsCl-PbCh-PbO / П.А. Архипов, А.С. Холкина, И.В. Корзун, И.Д. Закирьянова, А.В. Баушева, А.О. Худорожкова // Расплавы. - 2015. - № 6. - С.43-50...