|
Elektroliz jarayoni ko‘rsatkichlariga texnologik omillarning ta’siri
Mis elektrolizida elektr quvvatining sarfi tokning chiqishi va vannadagi
kuchlanishiga bog‘liq. Voltda o‘lchanadigan vannadagi kuchlanish quyidagi
tenglama orqali topiladi:
U = J(R
1
+R
2
) (1.98)
bunda: J – tokning kuchi, a;
R
1
– eritma qarshiligi, Om;
R
2
–tokda uchraydigan qarshiliklar (shina, kontakt va boshqalar).
Tok kuchi J tok zichligiga (I) bog‘liqdir. Tok zichligi – bu 1 m katod
yuziga to‘g‘ri keladigan tokning kuchidir. I yuqori bo‘lsa, shuncha katodning yuzi
o‘zgarmagan holda, tokning kuchi ko‘p (J) bo‘ladi.
R
1
– eritmaning qarshiligiga ta’sir qiladi:
1) anod va katodning joylashgan masofasi.
127
Bu masofa qancha kam bo‘lsa, shuncha R
1
kam bo‘ladi va U ning qiymati
past bo‘ladi. Agar masofani kamaytirsa, qisqa tutashuv imkoniyati paydo bo‘ladi
va tokdan chiqish qiymati kamayadi;
2) eritmaning tarkibi qancha nordonroq bo‘lsa, unda shuncha vodorod ko‘p
bo‘ladi va eritmaning qarshiligi kamayadi va vannadagi kuchlanish pasayadi.
3) eritmaning harorati. Harorat qancha yuqori bo‘lsa, zarralarning
harakatchanligi shuncha yuqori bo‘ladi, eritmaning qarshiligi va vannadagi
kuchlanishlar past bo‘ladi.
Sulfat kislotaning qarshiligi, taxminan, mis sulfati qarshiligidan 10 marta
kamroqdir. Shuning uchun nordon eritmalarning qarshiligi ancha pastroq. Faqat
shuni inobatga olish kerakki, sulfat kislotaning miqdori qancha ko‘p bo‘lsa, mis
sulfatining erish qobiliyati shuncha kam bo‘ladi. Bu solvatatsiya effekti deb
aytiladi. Shuning uchun zamonaviy zavodlarda eritmada 35–40 g/l Cu (175-200 g/l
SuSO
4
+ 5H
2
O) ushlab turiladi. Agar misning miqdori bundan kamayib ketsa,
katod yuzi oldida mis bilan birga boshqa kationlar ham katodga o‘tirib, uning
sifatini pasaytiradi va elektr tokining befoyda sarflanishiga olib keladi.
Eritma harorati 45–60
0
C oralig‘ida bo‘ladi. 25
0
C dagi eritmaning
qarshiligiga nisbatan, 50–55
0
C da qarshilik taxminan 2 marta kam va vannadagi
kuchlanish ham shuncha kam. Faqat yuqori harorat uning intensiv bug‘lanishiga,
atrof-muhitni zaharlashiga olib kelishi mumkin. Bug‘lanish qancha ko‘pligini
quyidagi misolda ko‘rish mumkin.
Agar mis elektroliz sexida 1000 ta vanna bo‘lsa va har bir vannaning
eritma yuzi 5 m
2
bo‘lsa, unda 60
0
C da bir soatda 30 t suv bug‘lanadi.
Qarshilik R ning qiymatini kamaytirish uchun toza shinalar va
kontaktlardan foydalanish kerak. Amaliyotda vannadagi kuchlanish 0,25–0,30 V
atrofida ushlab turiladi. Ushbu ko‘rsatkich kichik bo‘lsa, shuncha, ya’ni 1 t misga
kamroq elektr quvvati sarflanadi.
Mis elektrolizida elektr quvvatining sarflanishini Faradey qonuniga binoan
quyidagicha hisoblash mumkin: 1A-soatda katodga 1,186 g mis o‘tkaziladi. Agar
128
vannadagi kuchlanish 0,25 V ga teng bo‘lsa, 1 g misni o‘tkazishga nazariya
bo‘yicha sarflanadigan elektr quvvati:
W = U/1,186 = 0,25 · 1/1,186 = 0,210 Vt.soat yoki 1 t misga
0,210 + 1000 · 1000 / 1000 = 210 kvt.s.
Agar tokning chiqish darajasi 95 % bo‘lsa, 1 t katodli mis o‘tkazishga
sarflanadi:
210 : 0,95 = 222 kvt.s.
Amaliyotda 1 t katodli mis olishga 230–300 kvt.s elektr quvvati sarflanadi.
Oxirgi paytlarda vannalarga 14000–15000 A tok kuchi beriladi, bunday
katta kuch elektrodlarning soni, ularning o‘lchamlari va tok zichligini orttirish
orqali olib boriladi.
Mis elektroliz jarayonida tok zichligi 200–270 a/m
2
ni tashkil qiladi. Tok
zichligini quyidagi tenglama orqali aniqlash mumkin:
I = J/n 2S (1.99)
bunda: I– tok zichligi, a/m
2
;
J – tok kuchi (vannadagi yuklama), a;
n – vannadagi katodlar soni;
S – katod yuzining maydoni, m
2
.
Agar J = 14000 a, n=35:S = 0,9 · 0,9 = 0,81 m
2
, bo‘lsa I= 14000: 35 · 2·
0,81) = 247 a/m
2
.
Vannadagi tok kuchi aniq bo‘lsa, vannaning ishlab chiqarish unumdorligi
quyidagi ifodadan topiladi:
R = J
a
δ · 22/100 · 1000(7.20)
Bunda:
a
– misning elektrokimyoviy ekvivalenti, 1,186 g;
129
δ – tokning chiqishi;
22 – vannaning bir sutkada ishlash soati.
Vannadagi tok kuchi 14000 A, tokning chiqish unumdorligi quyidagicha
bo‘ladi:
R = 14000 · 1,186 + 96 · 22/100 · 1000 = 352
kg
.
Katodli mis bo‘yicha sexning ishlab chiqish hajmi 200000 t bo‘lsa, sexda
o‘rnatiladigan vannalarning soni:
N = 200 000 / 365 · 352 = 1750 vanna bo‘ladi.
Bunda: 365 – bir yildagi kunlar soni;
1,1–10 % –vannalarning ta’mirda bo‘luvchi kunlarini hisobga oluvchi
ko‘rsatkich.
Do'stlaringiz bilan baham: |
