Цементация меди. Определение влияния крупности порошка, его избытка, температуры и других факторов цементационного процесса на его киретику

Страницы работы

Содержание работы

Министерство образования Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный горный институт

им. Г.В. Плеханова   (технический университет)

Кафедра металлургии цветных металлов

Металлургия тяжелых металлов

Отчет по лабораторной работе

«Цементация меди»

Проверил:

Смирнов Ю.М.

Выполнил:

Мельник К.И.

Старичков И.В.

Ларионов С.С.

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2005

            Цель работы: определить влиянте крупности порошка, его избытка, температуры и других факторов цементационнго процесса на его киретику.

                Общие сведения:

       В вытекающем  из ванн при электрохимическом рафирировании никеля грязном электролите (анолите) содержаться такие примеси, как медь (0,5-0,8 г/дм3), железо (0,2-0,5 г/дм3) и кобальт (0,2-0,3 г/дм3). Электролит, подаваемый в катодные ячейки (католит), должен содержать необходимое количество этих примесей (1-3 мг/дм3 меди, 0,5-1,0 мг/дм3 железа и 10-20 мг/дм3 кобальта). Поэтому необходима очистка анолита от меди, железа и кобальта.

      Важнейшие требования, предъявляемые к способам очистки рикелевого электролита, следующие:

1)  необходимая степень удаления примесей с практически приемлемой скоростью;

2)  восполнение убыли никеля в электролите, обусловленной выделением на катодах большого количества никеля, чем растворяется его из чернового металла анодов (при растворении анодов вместе с никелем в раствор переходят и примесиБ тогда как н катоде выделяется чистый никель);

3)  возможность ликвидации загрязнения электролита посторонними вредными веществами;

4)  простота аппаратуры;

5)  недефицитность применяемых реагентов и экономичность операци.

        Применяемые в настоящее время в промышленных условиях методы очистки анолита от примесей в значительной мере удовлетворяют  перечисленным требованиям.

        Медь из раствора удаляют методом цементации, основанном на вытеснении из раствора более электроположительного метала менее электроположительным. В качестве цементирующего металла используют активный никелевый порошок:

                                  CuSO4+Ni    NiSO4+Cu     

        В общем виде процесс цементации может быть представлен следующим образом:

                                                                     (1)

где Me1-примесь металла в электролите; Ме2-более электроотрицательный  металл, чем примесь; z1 и z2 –коэффициенты, выравнивающие уравнение.

       С точки зрения термодинамики возможность процесса цементации определяется величиной изменения изобарного потенциала реакции  Если <0, реакция может самостоятельно протекать в правую сторону. Это произойдет, если вытесняющий металл Ме2 обладает более отрицательным электрохимическим потенциалом, чем вытесненный Ме1. Этот процесс будет идти до тех пор, пока не наступит равновесие.

        Следовательно, если цементация не сопровождается образованием сплава или химического соединения, то условие равновесия описывается уравнением

                                                                   (2)

  где  - стандартные потенциалы вытесняемого и вытесняющего металлов, В;  R- газовая постоянная, R=8,31 В*Кл/(К*моль); Т-температура, К; F- постоянная  Фарадея, 96500 Кл; -активности ионов вытесняемого и вытесняющего металлов в растворе, моль/л.

         Из уравнения (2) легко рассчитать равновесное отношение активностей ионов вытесняемого и вытесняющего металлов в растворе в равновесном состоянии

                                                                                     (3)

       Расчет по уравнению (3) показывает, что для температуры 250 С (298 К)

                                  

т. е. Степень очистки никелевого электролита от меди должна быть очень высокой.

             Схема процесса цементации:

           Исходные данные:

 Vр-р=600 мл

 ССu = 0,6 г/л

 VCu в р-ре=0,36 л

          Основные расчетные формулы:

  Степень цементации

 ,    где

  С0 и С –концентрация меди соответственно в исходном растворе и в момент отбора пробы, г/дм3.

  Константа скорости реакции

 

        Результаты наблюдений и расчетов процесса очистки никелевого электролита от

меди методом цементации:


       Пример расчета (для 90 мин):

 

График зависимости  от 


 

  График зависимости    от   :


Похожие материалы

Информация о работе