ПӘндердің ОҚУ-Әдістемелік кешені
Мырышты электролитикалық алу
жүктеу/скачать 1.73 Mb.
|
Мырышты электролитикалық алу. Мырыш кендері негізінде мырыш күкіртті коспа (обманка) түрінде болады. Қышқылда нашар еритін мырыш сульфидін жақсы еритін мырыш тотығына айналдыру үшін мырыш концентратын тотықтырып күйдіреді. Осы кезде ZnS ZnO –ға айналады: 2ZnS+3O2=2ZnO + 2SO2 (концентрат-огарок) - концентрат-тұқылы Күйдірілген концентрат-тұқылын күкірт қышқылымен сілтісіздендіреді, яғни электролизден қалған, құрамында 100—120 кг/м3 H2SO4 бар қышқыл электролитпен. Сілтісіздендіруді екі сатымен жүргізеді. Бірінші сатыны қышқыл мөлшері артық (қышқылды сілтісіздендіру) болғанда жүргізеді. Осы кезде әлсіз қышқылды 6 кг/м3 H2SO4 ерітінділер алады. Бұл ерітінділер екінші сатыға (бейтарап сілтісіздендіру) беріледі, онда тұқылдардың артық мөлшерімен қышқыл толық бейтараптанады. Осындай тәсіл кендерден мырышты толық шығарып алуға мүмкіндік береді. Тұқылдарды сілтісіздендіру агитаторларда қарқынды араластыру арқылы жүргізеді. Сілтісіздендіру кезінде мырышпен бірге ерітіндіге бірқатар қоспалар да өтеді:
CuO + H2SO4=CuSO4 +H2O FeO+H2SO4=FeSO4+H2O CdO+ H2SO4=CdSO4+H2O NiO + H2SO4=NiSO4+H2O A12O3 + 3H2SO4=Al2 (SO4)3+3H2O Электрлік оң зарядталғандардан қоспалардан ерітінді тазартылу қажет. Темірден тазарту үшін алдымен диоксид марганец қолданып оны тотықтыру арқылы FeSO4 -тен Fe2(SO4)3 -ке айналдырады. Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар: 1. Технология получения металлов, включающая и гидрометаллургические переделы с процессами электроэкстракции, и процессы электрорафинирования, носит каково общее название? 2. Процессы выщелачивания? 3. Электрохимические способы извлечения металлов из растворов? Ұсынылған әдебиеттер: Негізгі әдебиеттер: 1. Прикладная электрохимия /Под ред. Томилова А.П. М: Химия 1984, с. 520 2. Прикладная электрохимия /Под ред. Ротиняна А.Л. Л: Химия 1974, с. 423 3. Вырапаев В.Н., Никольский В.А. Химические источники тока – М: Высшая школа 1989, с. 360 4. Баймаков Ю.В., Журин А.И. Электролиз в гидрометаллургии. – М: Металлургия, 1977, с. 361 1. Методические указания к лабораторному практикумуму по теории и технологии электротермических производств. Часть 2. – Ш.: 1988 2. Емлин Б.И., Гасик М.И. Справочник по электрохимическим процессам. – М: Металлургия, 1977 3. Порада А.Н., Гасик М.И. Электротермия неорганических материалов. – М.: Металлургия, 1990, с. 232 4. Зарецкий С.А. и другие. Электрохимическая технология неорганических веществ и ХИТ – М., ВШ 1980, 423с 5. Н.Г. Бахчисарайцев и другие. Практикум по прикладной электрохимии. Л., Химия, 1990 – 304с 6. А.М. Ямпольский. Электролитическое осаждение редких и благородных металлов. Л., Машинолстроение, 1977, 96с 7. Багоцкий В.С., Скундин А.М. Химические источники тока. М. Энергоиздат. 1981. Дәріс 10. «Металдар және балқымалармен қаптау процестерінің технологиялық негізі» Дәріс сабақтың мазмұны: 1. Металды қаптау әдістері және олардың салыстырмалы сипаттамасы. «Покрытия металлические и неметаллические неорганические» 2. ЕСЭКС ГОСТ талаптарына сәйкес қаптауларға қойылатын талаптар. 3. Қаптаулардың сапасын бақылау әдістері. Балқымалар және металдармен қаптау процесінің технологиялық негізі. Тығыз байланысқан металды қап алудың негізгі шарттарының бірі- капталатын беттіктің майлы, тот және басқа да ластанулардан мұқыят тазалануы болып табылады. Бұйымдардың беттерінің өңделуі мен тазартылуы металқаптау цехтарында механикалық, химиялық және электрохимиялық әдістермен жүргізіледі. Механикалық өңдеу- шлифтеу, полирлеу, құмтүтікті немесе бөлінгентүтікті тазалау. Химиялық және электрохимиялық әдістерге – майсыздандыру, белсенділеу, және де химиялық және электрохимиялық полирлеу, өңдеу (H2SO4 -те өңдеу) жатады.
(С17Н35СОО)3 С3Н5 + 3NaOH = 3С17Н35СООNa + С3Н5(ОН)3 Бұл реакция нәтижесінде алынған натрилі тұз (натрий стеараты немесе сабын) 3С17Н35СООNa суда жеңіл ериді және коллоидты ерітінді түзеді. Майсыздандыру құрамында: NaOH (5 – 50), Na3PO4·12H2O (15 – 70), Na2CO3 (15 – 35), синтанол (СМС) ДС-10 (3 – 5), t0 = 60-80 0С, өңдеу уақыты 3-20 минут. Электрохимиялық майсыздандыру. Электрохимиялық майсыздандыруды химиялық майсыздандырудағы құрамдас сілтілік ерітінділерде катодта (немесе анодта) жүргізеді. Екінші электрод ретінде: анодты майсыздандыруда болат(катод), ал катодты майсыздандыруда- никель, никелделген және тоттанбайтын болатты қолданады. Көбінесе электрохимиялық майсыздандырудың алдында, бұйымдарды химиялық майсыздандырумен тазалайды, әсіресе, егер беттік майлармен және полирлейтін пасталармен ластанған болса. Күкірт қышқылымен травление (H2SO4 -те өңдеу) реакция мысалдары: FeO + H2SO4 = FeSO4 + H2O I Fe2O3 + 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 3H2O II Fe3O4 + 4H2SO4 = FeSO4 + Fe2(SO4)3 + 4H2O III Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2 IY ІІ және ІІІ реакциялары өте баяу жүреді, себебі Fe2O3 тотығы және Fe2O4 (темірдің магнитті тотығы) окалин тотығы- қышқылдарда нашар еритін тотығы (H2SO4 -те өңдеу) бұл жағдайда едәуір мөлшерде сутегі көмектеседі ( темір ІV еруі кезінде бөлінетін), өйткеніол тотықтарды қалпына келтіреді, ал пайда болған көпіршіктер борпылдап тұрған қақ қабаттарының механикалық бөлінуіне септігін тигізеді. Металды темір және оның тотықтарының күкірт қышқылында бір уақытта еруін мына реакциялар түрінде көрсетуге болады:
Fe + Fe2O3 + 3H2SO4 = 3FeSO4 + 3H2O YI Ал негізгі зат металды темірдің өзі еріп кетпеуі үшін, арнайы қорғағыш заттар, олар- присадкалар немесе ингибиторлар қолданылады. Электрохимиялық (H2SO4 -те өңдеу). Э-қ (H2SO4 -те өңдеуді) анодта да, катодта да жүргізеді. анодты өңдеуде металдың электролитті еруі жүреді және тотықтардың механикалық үзілуі жүреді. Электролит ретінде күкірт және тұз қышқылы-ң ерітінділерін және олардың темір тұздарын қолданады. Электрод ретінде: анод ретінде- өңделетін бұйымдар, катол ретінде- қола қолданылады. Электрохимиялық әдіспен тазалау химиялық әдіске қарағанда тез жүреді және жақсы нәтиже береді. Белсенді ету. Бұйымды қаптамас бұрын қосымша таза қышқыл немесе сілті ерітіндіде өңдейді, оны беттіктегі жұқа жағымсыз қабықты және ондағы белсенділікті жою мақсатында қолданылады. Бұл процесс химиялқ тәсілмен күкірт, тұз қышқылы немесе сілті (3-10%) сұйылтылған ерітінділерінде жүргізіледі және электрохимиялық тәсілмен анодта концентрленген күкірт қышқылында (70-85%) , t°=бөлме, 1-2 мин аралығында, ток тығыздығы (3 – 10)·102 А/м2 жүргізіледі. Шаю. Бұйым бетін қаптамас бұрын оны дайындауда үлкен роль атқаратын шаю және тазалау операциясының реті. Әрбір операция сайын ағынды сумен шаяды, ол ластану қалдықтарын және сілті немесе қышқыл ерітінділерін жою үшін жүргізіледі. Гальваникалық цехтарда қолданылатын су таза, яғни құрамында ең аз мөлшерде металл тұздарының және т.б болуы керек. Шаюды бір-, екі-, үшсатыда бұйыидарды су ванналарына салып ағынды әдіспен жүргізеді. майсыздандыру, хроматтау, (H2SO4 -те өңдеу), шламды бөлу,анодты тотығу операцияларынан кейін, химиялық оксилендірудін алдында және соңында шаятын су ыстық (40-50°), ал кептіру алдында -70 – 90 болу керек. Электрохимиялық және химиялық полирлеу. Электрохимиялық полирлеуді анодта сутекқұрамды қышқылдарда ( H3PO4, H2SO4, H2Cr2O7, HClO4 және т.б) үлкен концентрациялы, тоқың жоғары тығыздықтарында жүргізеді. Металл жабулармен қаптау әдістері. Металды жабуларды еңгізудің электролитикалық әдісінен басқа әдістері бар:
Балқытылған металдың (ацетилен мен оттегінің газды қоспасының жалынында немесе электрлік доға көмегімен) –мырыштың, қоланың, хромның, темірдің және басқаларының қалыпты атмосферада және вакуумда пулверизациясы (өте ұсақ саңылауы бар нәрсе арқылы қысым астында шашаратылу) және шашыратылуы(распыление); Жоғары температурада бұйымның беткі қабатына ұнтақтәрізді немесе бутәрізді пішінде металдың металдың термиялық диффузиясы- мырыштау, алюминдеу, хромдау үшін қолданылатын диффузиялық тәсіл; Тоқсыз химиялық қалыпқа келтіру; Контакті әдіс – металды оның тұз ерітіндісінен басқа электркедергісі жоғарылау металл көмегімен ығыстыру; Электролитті қаптаудың артықшылығы: Әртүрлі құрылысты және металды және металды емес бұйымдарда әртүрлі жеңіл реттелетін қалыңдықты қорытпаларды алуға мүмкіндік береді; Әртүрлі қасиеттегі (қатты және жұмсақ, жылтыр және керісінше, әртүрлі түсті дәл сол бір қорытпасын алуы; Әртүрлі құрамды және фазалық құрамдағы металл балқымаларын жоғары температураны қолданбай алу мүмкіндігі. Электролитті әдістегі кемшіліктердің бірі- қорытпалардың қалыңдығының қиын профильдегі бұйымдарда біркелкі болмауы. Жабуларды бақылау әдістері. ГОСТ 9.302–79 ЕСЗКС. « Металды және металды емес бейорганикалық каптамалар. Қабылдау ережелері және бақылау әдістері» сыртқы түрін, жылтырау дәрежесін, қалыңдығын, кеуектілігін ,ілнісуін , қорғану қабілеттілігін және қаптаудың арнайы қабілеттілігін (микроқаттылығын, меншікті және электркедергісінің өткізгіштігі, ішкі кернеу) бақылауын қарастырады. Қаптауды бақылаудың кейбір өлшемдері: Жабулардың сыртқы түрін анықтау әдістері. Әдістер каптау бетінде ақаулардың шығуына негізделген. Бақылауды каптауды бастамас бұрын және кейін 30 лк өткізеді. Жабудың жылтырлығын өлшеу. Металды қаптаудың жылтырлығы (Б) айналы- шағылысқан интенсивтілік І0 мен диффузиялы - ыдыратылған жарық IР қатынасымен табылады және мына теңдеумен сипатталуы мүмкін: Б = I0 /(I0 + IР) = I0 /Iс. Б= 1 максималды мағынасы I0 = Iс шартына сәйкес. Айналы- шағылысқан және эталонды түрде жарық оптикалық немесе фотоэлектрлік (фотоэлемент) құрылғымен қабылданады. Жарық шағылысу коэфициенті (К,%) мына қатынас түрінде анықталады: К = (Iүлгінікі /Iэталондікі) ·100; эталон – күміс немесе алюминді айна. қорғау - сәндік немесе полирленген қаптаудың жылтырлығын сапалы анықтау әдістері тордың лездік көрсеткішінен немесе тәжірибе жүгізілетін беттік суретінен (20 х20-дан кем емес) құралады. Лайықтау қондырғы (1 сур.) түрі тік бұрышынан бұрылған, бұйым беттігінің өлшеміне сәйкес органикалық шыны беті тәріздес болып келеді. Вертикальді беттігіне тор немесе сурет жабыстырады : тор – қара тушьпен, жартылай қою универсалды сызу шрифті өлшемі 14 – түсті тушьпен салынған. Үлгіні горизонтальді беттікке сурет пен вертикальді беттікке тығыз орналастырады. Жылтырау дәрежесін үстел алдында жарық сол жағынан және артынан түсетін Лайықтау қондырғыдан 30 см кашықтықта отырып бағалайды. Жылтырау дәрежесін келесідей түрде бағалайды: а) айналы қаптау - бейнеленген суреттің анықтығы айнадағы (эталон) бейнеге сәйкес болады; б) жылтыр қаптау – суреттің шағылысуы анық, бірақ үстіңгі ұшы біраз анық емес; в) жартылай жылтыр қаптау – суреттің бейнесі анық емес; г) жылтыр емес каптау – сурет бейнесі тек үлгінің жақын бөлігінде байқалады. Қаптаудың қалыңдығын анықтау. Қаптаудың қалыңдығын анықтауды физикалық ыдырамайтын (магнитті, электромагнитті, радиоционды, оптикалық, гравиметриялық); физикалық ыдырайтын ( металлографикалық, гравиметриялық) және химиялық ( ағынды, тамшы, кулонометриялық әдістер) әдіс. Қаптаудың кеуектілігін анықтау. Қаптаудағы тесіктердің пайда болу әдістері - металл негізіндегі немесе тұз негізіндегі иондарымен боялған қосылыстар беретін реагенттер әсерінде құралған. Оларға : фильтрлеу қағазын салу көмегімен жүргізілетін сынақтар; еріткіш құю сынақтары; пастаны қолдану арқылы жүргізілетін сынақтар; электрографикалық және электрохимиялық әдістерді жатқызады. Фильтрлеу қағазын салу көмегімен жүргізілетін сынақтар. Сынама бетіне (кесте 4) реактив сіңірілген фильтр қағазын сынама беті мен қағаз арасында ауа көпіршіктері қалмайтындай етіп орналастырады. Қалайы қаптаулар болған жағдайда кебу мерзіміне сай қағазды бірнеше рет ерітіндіге батырады. 4-ші кестеде көрсетілген уақыт аралығында ұстаған соң, нүкте немесе дақ түріндегі кеуектер іздері бар қағазды алып, дистилденген сумен шаяды және таза шыныда кептіреді. Көпқабатты қаптаулардағы (медь-никель-хром) кеуектер жақсы көрінуі үшін мыс пен болатқа дейін ізі бар фильтр қағазын шайылған соң таза шыныға салады және оның үстіне железистосинеродистого калия (K3Fe(CN)6) ерітіндісін (40 г/дм3) біркелкі құяды. Бұл өңдеуде сары нүктелер (никель іздері) жойылады. Никельге дейін кеуектер көрінуі үшін кеуектер іздері бар фильтр қағазын таза шыныға салып оған диметилглиоксим аммиякты ерітіндісін (диметилглиоксим – 2 г/дм3, аммиак 25%-ы – 500 см3/дм3) біркелкі етіп құяды. Осыдан тесіктер орнында анық- қызғылт түсті нүктелер түзіледі. Хромды қаптаудың кеуектілігін электролиздан соң 30 мин-тан кейін анықтайды. Кеуектер іздерін күндізгі электрлік жарықта (30 лк-дан кем емес) визуалды түрде анықтайды. Кеуектерді санауды кеуектер іздері бар қағазға салынатын квадратты сантиметрлерге бөлінген шыны көмегімен жүзеге асырады. Әрбір квадраттағы белгілі түстегі нүктелер санын санап, олардың орташа мәнін мына формула бойынша анықтайды: ncр = nобщ/S Мұндағы, nобщ - бақыланатын беттіктегі кеуектердің ортақ саны; S – бақыланатын беттіктің ауданы, см2. Батыру әдісі. Никельді, хромды, қалайы қаптаулардың кеуектілігін анықтауда қолданылады. Калий железосинеродистый - 2 г Спирт этиловый(тех.) - 200 см3 Желатин пищевой - 15-25 г Серная кислота (0,5 н.) - 10 см3 Вода дистиллированная - 790 см3 Ерітіндіні дайындау үшін 2 г калий железосинеродистого –ны(K3Fe(CN)6) 200 см3 дистильденген суға ерітеді. Ерітіндіні 1 дм3 сыйымдылықты өлшегіш колбаға құяды да 200 см3 этил спиртін және 10 см3 0,5 н күкірт қышқылын құяды. Алдын ала жеке желатинді 2 сағатқа суға салып қояды, сосын ерітіндіні 50 0С дейін қыздырады. Желатин ерітіндісін колбаға ауыстырады. Ерітінді көлемін белгіге дейін жеткізеді. Әдістер металлдық каптаулар және негізнің әртүрлі физико – химиялық қасиетіне негізделген және мелл қаптауға, түріне және бөлшек белгіленуіне байланысты таңдалады. Келесідей сапалы әдістер қолданған жөн: полирлеу,
Барлық сынақтағы сандық әдістер қаптауды негізінен ажырату үшін немесе оны кесу үшін қажет күштерді анықтауға негізделген. Прочность сцепления выражается частным от деления отрывающей или срезывающей силы на площадь сцепления. өлшеудегі сандық әдістер сапалыққа қарағанда артықшылығы бар, себебі бұл әдіс абсолютті мәндерді анықтайды, бірақ оларды қолдану арнайы үлгілерді дайындауда және қымбатвизалы сынақ станоктарды дайындау қиынға түседі Микроқаттылықты анықтау. Металдар және олардың балқымаларындағы микроқаттылықты анықтауды ГОСТ9450–76 сәйкес, алмаз шаршылы пирамиданы Р= 0,049–4,9 Н күшпен қысу арқылы жүргізеді. Микроқаттылықты анықтаудағы әдіс мақсаты мынада: 1- алмазды ұшы 4 бұрышты пішінді пирамиданы (рис.*) үлгінің сыналатын аумағына -2 Р күшпен белгілі бір уақыт аралығында әсер етуде. Күшті жойған соң үлгі бетіне түскен шаршылы диогональ іздерін өлшейді. Микроқаттылық Н (Па) тең: Н = 2Р sin(α/2)/l2 = 1.8544 Р/ l2. Мұндағы, α – пирамида төбесіндегі қарама- қарсы бұрыш; ол 1360 тең; l – екі диогональдын орташа арифметикалық ұзындығы,м. Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар: 1. К химическим и электрохимическим способам что относят? 2. Методы нанесения металлических покрытий? 3. Методика качественного определения блеска защитно-декоративных покрытий? Ұсынылған әдебиеттер: Негізгі әдебиеттер: 1. Прикладная электрохимия /Под ред. Томилова А.П. М: Химия 1984, с. 520 2. Прикладная электрохимия /Под ред. Ротиняна А.Л. Л: Химия 1974, с. 423 3. Вырапаев В.Н., Никольский В.А. Химические источники тока – М: Высшая школа 1989, с. 360 4. Баймаков Ю.В., Журин А.И. Электролиз в гидрометаллургии. – М: Металлургия, 1977, с. 361 2 Дополнительная литература 1. Методические указания к лабораторному практикумуму по теории и технологии электротермических производств. Часть 2. – Ш.: 1988 2. Емлин Б.И., Гасик М.И. Справочник по электрохимическим процессам. – М: Металлургия, 1977 3. Порада А.Н., Гасик М.И. Электротермия неорганических материалов. – М.: Металлургия, 1990, с. 232 4. Зарецкий С.А. и другие. Электрохимическая технология неорганических веществ и ХИТ – М., ВШ 1980, 423с 5. Н.Г. Бахчисарайцев и другие. Практикум по прикладной электрохимии. Л., Химия, 1990 – 304с 6. А.М. Ямпольский. Электролитическое осаждение редких и благородных металлов. Л., Машинолстроение, 1977, 96с 7. Багоцкий В.С., Скундин А.М. Химические источники тока. М. Энергоиздат. 1981. жүктеу/скачать 1.73 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|