Матбабаев М. М. “Электр техникаси, электр механикаси ва электр технолгиялари” кафедраси

33 – расм.

1 - электролит; 2 - электродлар; 3 - энергия манбаси; 4 - ток ўтказувчи шиналар.

Анодда металлнинг металл ҳолатидан ( Ме^о ) ион ҳолатига ўтиши металлдан электронларнинг ажралиши Ме^{0 -} ne  Меⁿ⁺ ( парчаланиши ) ҳисобига амалга ошади, бу ерда n - бирламчи зарядлар сони. Катодда ион электронларни ўзига ўзлаштириб, металл ҳолатига ўтади Меⁿ⁺+ne  Me^о ( катодни қоплаш ).

Электролиз ваннасидаги кучланиш
U=U₁+Ua+Uk+ (1)
бу ерда :

U₁ - модданинг электрокимёвий парчаланиш кучланиши.

U_a, U_k - мос равишда потенциалнинг анод ва катодда тушиши.
I - ваннадаги ток кучи;
l - электродлар ўртасидаги масофа;
 - электролит ўтказувчанлиги;
Электролиз ваннасидан ажралаётган қувват:
( 2 )
Электролиз давомида олинган модда миқдорининг (q₁) Фарадей қонунига кўра назарий жиҳатдан олиниши мумкин бўлган модда миқдорига (q₂) нисбати A_i токка кўра модда ( олиш) чиқиши (%) деб аталади:
( 3 )
Электролиз жараёнининг эффективлиги, шунингдек энергияга кўра модда чиқиши Аэ билан ҳам баҳоланади:
( 4 )
бу ерда:  - модданинг электрокимёвий эквиваленти.
Шундай қилиб, энергияга кўра металл чиқиши деб, сарф бўлган 1 Дж энергия миқдорига нисбатан граммларда олинган (г/Дж) металл миқдорига айтилади.
Электролиз интенсивлигини аниқловчи яна бир характерли катталик, бу токнинг электродли зичлиги (А/м² ) ҳисобланади.
j=I/S ( 5 )

S - электроднинг электролитга ботирилган қисми юзаси (м²).

Электрод атрофида икки қават электр қатлами ҳосил бўлиши ионларнинг электродларга яқинлашишига ва электроддан ионларнинг чиқишига қаршилик кўрсатади. Бу қатламни бартараф этиш учун электролитларни циркуляция қилиш, электролиз ваннасини импулpсли манба кучланишига улаш ва шунингдек, электродлар вибрациясини амалга ошириш каби тадбирлар қўлланилади.
Электролиз қурилмаларини доимий ток манбасига улашда ўзгармас ток генераторлари ёки саноат частотасидаги ўзгарувчан токни ўзгармас токка айлантирувчи тўғрилагич агрегатлардан фойдаланилади. Амалда, ф.и.к. ти 97 - 99 % бўлган кремнийли тўғрилагич агрегатлардан фойдаланиш кенг таркалган.

Мисол тариқасида мис электрози жараёнини кўриб чиқамиз.

Мис электролизидан мақсад, эритиш усули билан махсус печда олинган, тозаланмаган мис қумаси таркибидан кераксиз қўшилмаларни тозалаш ва шунингдек, мис қўймаси таркибидаги соф ва турли рангли металларни ажратиб олиш ва натижада тоза электротехник мис ҳосил қилишдан иборатдир.
Ушбу жараён қути (яўик) типидаги электролиз ванналарида амалга оширилади. Мазкур ванналарга тозаланманган мис қуймасидан иборат анодлар ўрнатилиб, улар орасига юпқа, тоза мисдан иборат катодлар жойлаштирилади. Шундан сўнг ваннага, ўзидан мис купорасининг сувдаги эритмасини ифодаловчи, электролит тўлдирилади. Электролит қаршилиги камайтириш учун эритма сулғфат кислотаси билан бойитилади.
Анодларнинг ҳар бири ўзидан массаси 300 кГ га, қалинлиги 35-45 мм га тенг бўлган плиталарни ифодалайди, катодлар эса қалинлиги 0,6-0,7 мм бўлган, электролитик мисдан ясалган пластиналарни ифодалайди. Катод электродларини махсус штангаларга осиш учун уларга қулоқчалар-илгаклар пайвандланган бўлиб, қўшни катод ва анод электродлари орасидаги масофа 35-40 мм ни ташкил этади.
Ваннадан доимий ток ўтказилганда тозаланмаган мис (анодлар) эриши ва натижада тоза миснинг катод электродларга ўтиши амалга ошади. Бунда анод таркибидаги соф металл ва бошқа қўшилма (элемент)лар ўзига хос чўкма ҳосил қилади.
Электролиз жараёни ваннадаги кучланишнинг қиммати 0,3-0,35 В ни ташкил қилганда бошланади. Токнинг зичлиги эса майда донадор, зичлиги катта бўлган текис мис катоди олиш шартларидан келиб чиқиб чеклаб борилади. Тозаланмаган мис зичлигига кўра ток зичлиги 180-270 А/м² ни ташкил қилади. Токка кўра чиқиш ишининг реал қиммати 92-98% ни ташкил қилади. Электр энергиясининг солиштирма сарфи тоза мисга нисбатан 200-379 КВТ.соат/тонна ни ташкил қилади.
Катодлар ва анодлар ваннада параллел уланиб, ванналар эса кетма – кет уланади (мулғтиплғ системаси). Ваннада электродларнинг кетма-кет уланиши (Серий системаси) камдан кам қўлланилади.
Электролит ҳарорати 333+3 К даражада ушлаб турилади.Электролиз ванналарида шунингдек ўзига хос, яъни специфик усулида рух электролизи, алюминий электролизи каби технологик жараёнлар амалга оширилади. Бунда алюминий олиш технологик жараёни катта миқдордаги электр энергияси сарфини талаб қилади. Алюминий олиш учун электр энергиясини солиштирма сарфи 14 000 – 16 000 кВт.соат/тонна ни ташкил қилади, хусусан 1 тонна алюминий олиш учун энергия сарфи 16 000+500 кВт.соатни ташкил қилган ҳол учун 1 кВт.соат энергия сарфига 60-77 г миқдорида металл олинади.
Электролиз қурилмаларини ўзгармас ток билан таъминоти ўзгармас ток генераторлари ёки саноат частотасидаги ўзгарувчан токдан ўзгармас токка айлантириб берувчи ярим ўтказгичли тўғрилагич агрегатлари томонидан амалга оширилади. Ҳозирги кунда фойдали иш коэффициенти 97-99% ни ташкил қилувчи кремнийли тўғрилагич агрегатларидан фойдаланиш кенг тарқалган.
Ўзгарувчан ток ўзгармас токка айлантириш учун мўлжалланаган подстанциялар ўзгурувчан токни тақсим-лаш қурилмаси кучланишни бошқариш қурилмаси билан таъминланган куч трансформаторлари, ярим ўтказгичли агрегатлар, ўзгармас токни тақсимлаш қурилмалари ва ўз эхтиёжларини қондириш қурилмалари мажмуидан иборатдир.
Қуввати катта бўлган электролизерларда қўлланаётган ток ўзгартиргичлар электролиз қурилмалари сериясига комутацион аппаратлар ёрдамисиз бевосита уланади.
Нисбатан катта қувватга эга бўлмаган электролиз қурилмалари ўзгартиргичлари эса бир пайти ўзидан ҳимояловчи аппарат ҳисобланувчи автомат улагичлар (виключателғлар) ёрдамида уланади.
Электролиз ванналари электр манбасига алоҳида пакетларга териб чиқилган тўғри бурчакли шиналар мажмундан иборат махсус шиналар орқали уланади. Ушбу шиналар одатда алюминийдан ясалиб, коррозия туфайли алюминий ишлатиб бўлмайдиган холларда, мисдан ясалади. Шиналарнинг кесим юзаси, токнинг иқтисодий зичлигига кўра танланади. Электролиз жараёни учун алюминий шиналарига бу катталик 0,3-0,4; мис шиналарига 1,0-1,3 ҳамда чўян ва пўлат шиналарига 0,15-0,12 А/мм² ни ташкил этади.
Электролиз ванналаридан ишчи ток ўнлаб, айрим ҳолларда эса, юзлаб килоамперни ташкил қилгани сабабли шина ўтказгичларнинг кесим юзалари шина ўтказгичлари тўғри тўртбурчак юзали шиналардан йиғилиб, совитиш мақсадида хар бир шина орасида шина қалинлигига тенг бўлган масофа қолдирилади. Шиналарнинг қизиш оқибатида узайишини компенсация қилиш мақсадида, шиналарнинг тўғри участкаларида ҳар 20-25 м масофада эгилувчан шиналардан иборат компенсаторлар ўрнатилади. Подстанциядан ўрнатилган ҳолда монтаж қилинади, алоҳида электролиз ванналари ўртасидаги шиналар эса, усти темир бетон плиталар билан беркитилувчи каналларда монтаж қилинади.