Zbekiston respublikasi toshkent kimyo texnologiya instituti

Katod kadmiyini eritish va tozalash.
2.439 kg kadmiyning 99% kadmiy, 0,096% rux va 0,004% boshqalar, yoki, kg:
– Cd 2,493·0,99 = 2,468 ;
– Zn 2,493·0,096 = 0,024 ;
– boshqa2,493 – 2,468 – 0,024 = 0,001.
Qayta tiklash uchun 0,029 kg kadmiy shohlari keladi.
Yuklangan kaustikning massasi katod kadmiyidagi rux tarkibidan 10-15 marta katta. Tozalash avval berilgan reaksiya bo'yicha davom etadi.
Kaustik soda sarfi: 0,024 • 10 = 0,24 kg.
Natriy sinkat tomonidan hosil qilingan: 0,024·(46 + 65,4 + 32)/64,4 = 0,05 kg.
Eritish va tozalash jarayonida 0,5% kadmiy kuydirilib ketadi:
(2,468 + 0,029)0,005 = 0,012 kg
va 1% kadmiy ishqoriy eritmaga kiradi:
2,497·0,01 = 0,025 kg.
Quyma kadmiyini olamiz: 2,497 – 0,012 – 0,025 = 2,46 kg.
KDO markali kadmiy 99,94% toza.
Quyma kadmiyining hosildorligi:
2.46/0.9994 = 2.461 kg, undagi aralashmalar - 0.001 kg.
Hisoblash natijalari 3.15-jadvalda umumlashtiriladi.
3.15-jadval
Kadmiyni eritish va tozalashning material balansi

Komponentlar	Cd, kg	Zn, kg	boshqal, kg	NaOH, kg	Jami
					kg	| %
Yuklanadi
Katodli kadmiy	2,468	0,024	0,001	-	2,493	90,3
Kadmiyli shohlar	0,029	-	-	-	0,029	1
Ishqor	-	-	-	0,24	0,24	8,7
Jami	2,497	0,024	0,001	0,24	2,762	100
Olinadi
Quyma kadmiy	2,46	-	0,001	-	2,461	89,1
Ishqorli eritish	0,025	0,024	-	0,024	0,289	10,5
Kuyindi	0,012	-	-	-	0,012	0,4
Jami	2,497	0,024	0,001	0,024	2,762	100

Vannaning elektrolitik balansi

Elektroliz davriy bo'lganligi sababli, vannadagi kuchlanisheritmaning o'zgaruvchan tarkibi funktsiyasi va shuning uchun vaqt. O'rtachakuchlanish 5,5 V ga teng deb qabul qilinadi, kuchlanishning 2%, ya'ni. 0,11 V (5.5 · 0.02) kontakt o'tish joylarida, shinalar va novlarda yo'qoladi. 500 ... 1000 A/m² zichlikda kadmiy chiqindilarining katodik potentsiali 0,6 V. Anod potentsiali 2.13 V. Elektrolitlardagi kuchlanish pasayishi:

5,5 – 0,11 – 0,6 – 2,13 = 2,66 V.
3.16-jadval
Kuchlanish balansi

Komponentlar	v	%
Potentsial: katod	0,6	10,91
anod	2,13	38,73
Kuchlanish pasayishi: Eritmada	2,66	48,36
Kontaktda	0,11	2
Jami	5,5	100

3.4. Elektroliz issiqlik balansi.


Kadmiy sulfatning elektrolizi paytida reaksiyalar sodir bo'ladi:
CdSO4 =Cd⁺ + SO₄^2–
+ ∆Hр.
H2O =H⁺ + OH^–
Reaksiyaning termal ta'siri elektrokimyoviy reaksiyalar natijasida olingan reaksiya mahsulotlari va moddalarning entalpiyasidan iborat. Soddalashtirish uchun biz hosil bo'lgan sulfat kislotasining eritish issiqligini va jadvalning haqiqiyligini (T = 298 K) aniqlash shartlari orasidagi farqni tuzatishni e'tiborsiz qoldiramiz:

H_CdSO4 = 927,8 kDj;

∆H_H2SO4 = 812,23 kDj;
∆H_H2O = 286,2 kDj.
Jami issiqlik effekti: 812.23 - 286.2 - 927.8 = - 401.77 kJ,
ya’ni Reaktsiyani davom ettirish uchun 401,77 kJ kerak
har 112,4 • 10^-3 kg kadmiy uchun.
Har bir soniyada bitta vannaning katodida 1,87 g kadmiy yoki 0,0166 g/mol chiqariladi.
Reaksiyaning energiya qiymati: 0.0166 · 401.77 · 10³ = 6692.5 J.
Tok natijasida energiya chiqishi quyidagicha bo'ladi:
3750·5,5 = 20625 J.
Elektrolitik vannaning oynasidan namlikning kunlik bug'lanishi metallurgiya hisobiga ko'ra 0,838-154,586 = 129,54 kg ni tashkil qiladi.
va har soniyada - 129,54/37 140 = 3,49 ·10^–3kg.
Bug'lanish uchun issiqlik sarfi: 3,49 ·10^–3·2 442,8 ·10³ = 8 526 kDj,
bu yerda 2442,8 · 10³ J / kg - bu suvning T = 35 ° C bug'lanish issiqligi.
Konvektsiya va vanna nurlanishi tufayli issiqlik yo'qotilishi bug'lanish yo'qotishi-ning 11% ni tashkil qiladi: 8526 · 0.11 = 937.9 J.
Haddan tashqari issiqlik 20625 - 6693 - 8526 - 938 = 4468 J ga teng

m = Q/4190(t’’-t’),

bu yerda 4190 J / (kg · K) - suvning o'ziga xos issiqligi;
t '- bu 30 ° C ga teng bo'lgan suvning harorati;
t '’- bu 15 ° C ga teng keladigan suvning harorati,
keyin
m=4468/4190(30-15)=0.071 kg/s = 255,6 l/s

3.17-jadval

Vannaning issiqlik balansi

Elektr energiyasi bilan issiqlik kiritish	Miqdori,J
Elektrokimyoviy parchalanish reaksiyasining sarflari	6693
Yo'qotish: bug'lanish uchun	8526
konvektsiya, nurlanish uchun	938
Sovutilgan suvni isitish uchun issiqlik	4468
Jami	20625

3.5.Suv balansi.
Suv balansi chiqindi mahsulotni, yuvish filtri matolarini va kir yuvish vositalarini yuvish jarayoniga kiritilishi mumkin bo'lgan suv miqdorini aniqlaydi. Suv rux sarflangan elektrolit bilan birga keladi.
Zumf filtrlari, agitatorlar va boshqalardan 1 m² dan bug'lanish soatiga 1,1 kg ni tashkil qiladi. Taxminan biz bug'lanish maydonini sex maydonidan 0,2 ga tenglashtiramiz, ya'ni.
98·18·0,2 = 367,2 m².
Har kuni namlik bug'lanishi bo'ladi: 1,1·367,2·24 = 9 694,08 kg.
Mis-kadmiy kekini qayta ishlashda suv sarfini hisoblashda ilgari suv balansi jadvali tuzilgan (3.18-jadval).
3.18-jadval
Suv balansi.

Balans muvozanati	Miqdori, kg	Balans muvozanati	Miqdori, kg
Kelishi		Sarfi
Suv:		Suv:
Cu-Cd keki bilan	42,321	kam kadmiy elektrolit bilan	549,197
Aylanma rux elektroliti bilan	505,33	yuvilgan kadmiy shimgichi bilan	55,447
Cu-kekni yuvish uchun	13,119	qayta tanlab eritishda eritma bilan	16,227
Qayta yuvish uchun	47	neytral sementatsiyalash eritmasi bilan	26,096
shimgichni yuvish uchun sulfat kislota bilan	13,857	Cu-keki namligi	18,646
sulfat kislota bilan tanlab eritish	15,856	Sementatsiya ning bug'lanishi	5,607
Aylanma eritma bilan	17,836	Yo’qotishlar	-8,501
O’tkir bug’	7,4
Jami	662,719	Jami	671,22

Hisoblangan mahsuldorlikdan kunlik rejimga o'tish koeffitsienti yillik ishlab chiqarish dasturi va qayta taqsimlash yo'li bilan aniqlanadi:

500000/365·0,958·2,461 = 581,03.
Shuning uchun kunlik suv yetishmovchiligi (zumflar, baklar va boshqalarning bug'larini hisobga olgan holda):
(671,220 - 662,719)·581,03+ 9694,08 =14633,416 kg = 15 m³.
Suvning yetishmasligi texnologik ehtiyojlardan kelib chiqqan holda uni kerakli ishlashga kiritish orqali qoplanadi.
3.6. Sexdastgohlarini hisoblash

Qaytataqsimlashuskunalarinihisoblashavvalgisigao'xshashdir. BundaUshbubo'limdabizkadmiysulfateritmalariningelektrolizini hisoblash haqida to'xtalamiz.

Elektroliz bo’limi
Hozirgi vaqtda sanoat sozlanishi ishlab chiqarishda elektroliz sexlarni jihozlash uchun rektifikator qurilmalari 1000, 6300, 12500, 2500 A nominal oqimi bo'lgan metallarning cho'kishi kerak. Namuna shartlariga ko'ra, eng mos keladigan birlik ВАКВ 6300/484 (quvvat 302 kVt, to'g'rilangan kuchlanish 48 V, nominal tok kuchi 6300 A, samaradorlik 92,5%, cos φ - 0,91).
Elektroliz bo'limida ishlab chiqarish dasturi yiliga 500 tonna kadmiy metalini qabul qiladi. Bunday dasturni amalga oshirish uchun yiliga 182500 / 0.985 = 185279 kg katod kadmiyni olish kerak.
Elektrolizga yuborilgan eritmada 130 g/l kadmiy va qayta ishlangan kadmiy elektrolitida 20 g/l kadmiy va 96 g/l sulfat kislota mavjud.

N= 185279·10³/1200·0.85·2.097·365·24 = 10

vannadagi katodlarning umumiy maydoni 1 m² ni tashkil qiladi.

Sig'imi 0,5 m³ bo'lgan bitta vanna uchun elektrolitga kunlik ehtiyoj: (1200 · 2.097 · 0.85 · 25/130-20) · 24 = 11667 l, yoki 11.667 m³.
Biz diametri 16 mm bo'lgan quvurli alyuminiy katodlardan foydalanamiz. Naychalar orasidagi masofa 120 mm. Katod va yon devor orasidagi bo'shliq 75 mm. Shuning uchun, vannaning ichki kengligi a = 850 mm. Vannaning pastki qismi kadmiyli gupkani bo'shatishni osonlashtiradigan tetraedral piramida shaklida qilingan.
Piramida tekisliklarining moyilligi 45 °. Vannadagi eritma hajmi birinchi taxminiy tarzda ifodalanadi
V = abh + 1/3ab1/2b,
Bu yerda a - vannaning ichki kengligi;
b - vannaning uzunligi;
h - vannadagi eritmaning balandligi, 710 mm ga teng
Ma'lum hajmga ko'ra, vananing uzunligini aniqlaymiz:
0,5 = 0,85·0,71b + 1/6 0,85b²;
0,14b² + 0,6b - 0,5 = 0;
b = 0,7.
Ekstremal anodlar va vannaning oxirgi devorlari orasidagi bo'shliqlarni har birida 75 mm qabul qilamiz, vannadagi katod soni 4 ta, xuddi shu nomdagi elektrodlar orasidagi masofa
700 – 75·2·10²/4=112 mm.
Ishlab chiqarish dasturini amalga oshirish uchun kuniga 185279/365 = 507.6 kg katod katodini yoki har bir vannadan 51 kg berish kerak.
Kadmiyning elektrokimyoviy gramm ekvivalenti 2,097 kg / (kA·s) dir.
Shuning uchun, vanna orqali mavjud samaradorlikning 85 foizini hisobga olgan holda, o'tish kerak:
51/2.097·0,85 = 28,6kА·s.
Vanna toki 1200 A bo'lganligi sababli, elektroliz jarayonining davomiyligi
30000/1200= 24,1 s.
40 daqiqa ichida vannaqayta ishlangan elektrolit va gupka eritmasidan ozod qilinadi, kadmiy elektrolitining yangi eritmasini quyadi. Elektroliz jarayoni qayta boshlanadi.

4.