Ўзбекистон республикаси олий ва ўрта махсус таьлим вазирлиги тошкент кимё-технология институти

РУХ МЕТАЛИНИ САРФИ ҲИСОБИ

Материальные расчеты

Материальные расчеты на один цикл для непроточного электролизера с растворимыми анодами

Уравнение материального баланса рассчитывают по формуле:

C_oV_o + q_a∙J∙t∙Вт_а + m_шл = C_t∙V_t + q_k∙J∙t∙Вт_к + m_уноса, (1.27)

где J - сила тока, А; С₀, С_t - концентрация металла в исходном электролите и через t часов его работы, г/л;

V₀, V_t - объем исходного электролита и объем электролита через t часов, л (дм³);
t - чистое время электролиза, ч; поэтому, если составляется суточный баланс электролизера, то t = t_э∙Z; t_э - продолжительность электролиза;
Z - количество полных циклов Z = t_c/t_ц;
t_с - количество рабочих часов в сутки;
q_к - электрохимический эквивалент электроосаждаемого металла, г/(А∙ч);
Вт_к- выход по току электроосаждаемого металла, в долях;
т_уноса- масса унесенного электролита с обрабатываемыми деталями (принимается от 0,15 до 0,28 л/м²);
m_шл- масса шлама, образовавшегося за время t (масса шлама составляет 3% от массы растворившегося металла);
q_а- электрохимический эквивалент материала анода, г/(А∙ч);
Вт_а- выход по току для растворения анода, в долях.
После достижения предельно допустимой концентрации, которая определяется технологическими условиями процесса, электролит нуждается в корректировке.
Примем, что площадь анодов и катодов (площадь деталей в загрузке) имеет следующее отношение Sa:Sk = 2:1.
Sk = 8∙0,122∙2 =1,952 м²
Sa = 2∙1,952 = 3,904 м²
Вт^а =Вт^к
Для процесса осаждения цинкового покрытияi_k= i_a = 1,5 А/дм²

Ja = 1,5 ∙ 201,1 = 301,65 А

Jк = 1,5 ∙ 100,55 = 150,825 А
m_р.а. = q_a∙J∙t∙Вт = 1,22∙301,65∙0,82∙0,95 = 286,7 г
m_шл= 0,03∙286,7 = 8,6 г

Масса уноса считаем для основного компонента электролита (сульфата цинка):

m_уноса= 0,15∙Sk∙ C₀ = 0,15∙1,952 ∙ 250 = 73,2 г

Масса осажденного металла:

m_о.м.=q_k∙J∙t∙Вт = 1,22∙150,825∙0,82∙0,95 = 143,34 г

Объем электролита в ванне рассчитываем по уравнению:

V_o= L_вн ∙ B_вн ∙ h_эл

где L_вни B_вн – принятые по ГОСТ внутренние габариты гальванической ванны, дм; h_эл – высота уровня электролита в ванне, дм.

h_эл= Н_вн- h_д.з,

где h_д.з – высота от зеркала электролита до борта ванны,

Н_вн– высота ванны по ГОСТ.
h_эл= 1000 – 100= 900 мм.
V_o=11,2∙7,1∙9 = 715,68 дм³ = 715,68 л
Концентрация сульфата цинка в электролите после цинкования детали одной загрузки рассчитываем по уравнению:

C_t= (C_oV_o + m_р.а. + m_шл- m_о.м - m_уноса ) / V_t (1.28)

C_t=(250 ∙ 715,68 + 286,7 + 8,6–143,34– 73,2)/715,68 = 250,11 г/л
∆С = C_t- C_o= 250,11 - 250 = 0,11 г/л

После нанесения цинка на детали одной загрузки концентрация солиZnSO₄ 250 г/л в электролите увеличивается на 0,11 г. После достижения предельно допустимой концентрации, которая определяется технологическими условиями процесса, требуется корректировка электролита. Верхний предел содержания сульфата цинка в электролите 300 г/л, значит через 455 загрузок необходимо разбавить электролит до 250 г/л по соли цинка.