Влияние электролита различного состава на удельный расход образцов обожженных анодов при электролитическом получении алюминия
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
так как крышка от удара о стальной штырь может отвалиться. После установки токоподвода, он приклеивается к крышке на мастику. Следует обратить особое внимание на строго вертикальное расположение анодного устройства.
Подготовка к работе газовой линии
В сосуд Дрекселя наливается дистиллированная вода объемом 300 мл, в которой затем растворяется 40-50г хлорида кадмия. Сильно концентрированным раствор хлорида кадмия делать не рекомендуется, так как при этом возможно образование кристаллов внутри трубки, которые ее забивают и в дальнейшем препятствуют выходу анодных газов. Раствор служит для улавливания фторидов, сернистого газа и взвешенных примесей.
Улавливание фторидов необходимо для предотвращения разрушения стеклянных трубок газоанализатора фторидами.
После сосуда Дрекселя в газовую линию подключается U-образная трубка, заполненная хлоридом кальция для поглощения влаги. При этом U-образная трубка плотно закрывается резиновыми пробками с трубками.
Шланг от U-образной трубки подсоединяется к входу верхнего газоанализатора, его выход соединяется с входом нижнего газоанализатора.
Газоанализаторы необходимо включать не позднее, чем за 30 минут до начала проведения эксперимента, чтобы дать им прогреться.
Подготовка установки к эксперименту
Включается печь. На блоке управления с регулятором МИНИТЕРМ 400.31 задается требуемая температура в печи. Внутрь шахты помещается шамотный кирпич, на который устанавливается стальной стакан с токоотводом. Внутри стального стакана находится графитовый стакан. После помещения стального стакана в шахту печи, сверху на него кладется шамотная пробка, имеющая посередине отверстие для установки электролитической ячейки и контрольной термопары. К отверстию в токоотводе при помощи болта с шайбой прикручивается электрический провод.
Внутрь графитового стакана с помощью длинной кварцевой трубки насыпается растолченный электролит, после чего отверстие в шамотной пробке закрывается шамотным кирпичом, а шахта сверху - каолиновой ватой. Это делается для минимизации неизбежных потерь тепла при нагреве печи.
К анодному токоподводу присоединяется электрический провод от источника постоянного тока, на трубки металлической крышки надеваются газопроводные шланги. К шлангу, идущему от баллона с аргоном, подключается расходомер-регулятор газового потока El-Flow. В местах контактов прикрепляются зажимы-крокодилы вольтметра, после чего установка готова к работе.
1.2.2 Проведение эксперимента
При расплавлении электролита на дно графитового стакана устанавливается электролитическая ячейка. Перед установкой ячейки непосредственно в электролит необходимо выдержать ее некоторое время при высокой температуре над расплавом, чтобы дать возможность прогреться. В противном случае возможно растрескивание корундового корпуса ячейки. Рядом с ячейкой в расплав помещается хромель-алюмелевая термопара в корундовом кожухе, подключенная к блоку управления с регулятором - МИНИТЕРМ 400.31. Щель между шамотной пробкой и корпусом ячейки лучше утеплить каолиновой ватой, чтобы уменьшить тепловую нагрузку на место склейки и общие потери тепла из шахты.
Перед началом эксперимента включается водоструйный насос, при этом напор воды увеличиваем до тех пор, пока стрелка на манометре не остановится на отметке 0,025 кгс/см2.
Вся система продувается аргоном. Для этого на пульте управления El-Flow выставляется скорость потока аргона, соответствующая расходу газа 200 мл/мин.
Рекомендуется подачу аргона начинать до установки ячейки, что предотвратит сгорание углерода анода при высокой температуре.
На компьютере запускается программа LabVIEW, которая осуществляет автоматическую запись таких данных, как время электролиза, концентрацию СО, СО2 и отношение СО к СО2. Также во время работы программы осуществляется непрерывное построение концентрационных графиков газов СО и СО2 во времени.
Частоту регистрации данных можно выбрать любую, в наших экспериментах мы взяли 15 секунд.
Подача тока осуществляется при помощи источника постоянного тока, при этом на подключенном в электрическую цепь амперметре выставляется необходимая сила тока. На начальном этапе возможно повышенное напряжение на ячейке, которое постепенно падает в течение нескольких минут, ток при этом выравнивается.
Электролиз проводится в течение 12 часов. После проведения эксперимента прекращается подача тока, а вся система продувается аргоном до достижения в системе концентрации СО и СО2 близких к нулю. Шланги и электрический провод от ячейки отсоединяются, сама ячейка вынимается из печи и устанавливается в пожаробезопасном месте на шамотный кирпич. Из шахты вынимается шамотная пробка. Стальной стакан достается из шахты, расплав из него сливается в металлическую изложницу, которую рекомендуется перед этим прогреть (например, поставив на металлический стакан, пока он еще находится в печи). Печь отключается.
После полного остывания производится взвешивание анода. Как правило, анод извлекается из ячейки только после полной ее разборки.
Образец снимается с токоподвода над листом бумаги и взвешивается вместе с осыпавшимся на лист материалом.
После взвешивания анод помещается в керамический тигель и сжигается при температуре 600 оС в течение 12 и более часов (пока не сгорит весь углерод). Для ускорения дожигания анода его необходимо раздробить в металлической ступк