Влияние электролита различного состава на удельный расход образцов обожженных анодов при электролитическом получении алюминия
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
е. При большей температуре дожига, 700оС и более, возможно испарение части солей, находящихся на аноде, что вносит ошибку в результаты эксперимента.
1.2.3 Обработка полученных экспериментальных данных
Перед началом опыта образец анода взвешивается, и начальная масса анода заносится в компьютер.
Начальная масса углерода , г, содержащегося в аноде, находится по формуле:
, г,(1.10)
Где Сзола - содержание золы в аноде, % масс.
Во время проведения опыта значения концентрации СО2, ССО2, %об., и концентрации СО, ССО, %об., записываются программой в отдельный файл, который по завершению опыта преобразуется в файл MS Excel, что позволяет обрабатывать содержащиеся в нем данные, представленные таблицей
ВремяВремя электролизаТемператураСОСО2СО/СО2[мин][мин][oC][%][%][%/%]
После завершения опыта анод снимается с анододержателя и взвешивается вместе с налипшей солью, глиноземной засыпкой и корундовым кольцом, если последнее нельзя осторожно удалить. Это масса загрязненного анода - , г. Затем анод помещается в керамический тигель и выдерживается в открытой печи до полного сгорания углерода при температуре 600 оС. Масса полученного остатка вычитается из , чтобы найти конечную массу углерода анода , г. Убыль массы углерода анода , г, находится из разности и .
Общий объем газа, проходящий через газоанализаторы за время между измерениями (которое устанавливается в программе СО.vi и по умолчанию равно 1 мин), определяется по формуле:
(1.12)
Где Сar - удельный расход аргона, л/мин.
Объем газа СО2, прошедший через газоанализаторы за время между измерениями, находится по формуле:
.(1.13)
Объем газа СО, прошедший через газоанализаторы за время между измерениями, находится по формуле:
.(1.14)
Масса газа СО2 этого объема равна
.(1.15)
Масса газа СО этого объема равна
.(1.16)
Количество углерода, перешедшего в СО2, находится по формуле:
(1.17)
Количество углерода, перешедшего в СО, находится по формуле:
(1.18)
Общее количество газифицировавшегося углерода , г, находится как сумма и .
Масса образовавшейся пены находится по формуле:
= - , г.(1.19)
Теоретический расход углерода находится по формуле:
, г,(1.20)
где- время проведения электролиза, час;
I - сила тока электролиза, А.
Для удобства дальнейших вычислений находится практический расход в процентах от теоретического , %:
.(1.21)
Общий расход углерода на 1 т алюминия находится по формуле:
, кг.(1.22)
Масса газифицировавшегося углерода на 1 т алюминия :
, кг.(1.23)
Масса полученной пены на 1 т алюминия :
, кг. (1.24)
1.3Результаты экспериментов
В ходе научно-исследовательской работы было проведено 7 опытов, исследованы образцы обожженных анодов Новочеркасского электродного завода (опыты 1-6) и экспериментальные аноды с добавлением графита (опыт 7), физико-химические свойства этих анодов приведены в табл. 1.8
Таблица 1.8 - Физико-химические свойства анодных образцов
ПроизводительЭкспериментальные аноды с добавлением графитаОАО НЭЗДействительная плотность, г/см32,0452,05Кажущаяся плотность, г/см31,6471,63Прочность на сжатие, МПа481,740,9Удельное электросопротивление, мкОм*м5455,0Окисляемость, мг24,732,0Осыпаемость, мг3,310,0Содержание золы, %0,30,39S, %0,891,49Fe, %0,0260,06Si, %0,0540,07V, %0,0110,018Na, %0,0170,033
Исследование удельного расхода анода проводилось при постоянной плотности тока 1,2 А/см2, температуре электролиза 9600С, межполюсным расстоянием равным 4 см в электролите различного состава, масса которого составляла 700 г. Время проведения эксперимента составляло 11-12 часов. Данные о составе электролита представлены в табл. 1.9.
Таблица 1.9 - Состав электролитов при проведении исследований
№ опытаСодержание добавок в электролит, % масс.КОAlF3 избCaF2LiFMgF2KFAl2O313,95,02,1-4,78,42,6524,175,02,10,5-7,762,67310,085,02,10,54,78,32,245,95,02,10,54,78,52,557,95,02,10,54,78,42,3564,05,02,10,52,18,22,6579,36,0---8,252,3
По результатам исследований получены данные по расходу анодов, которые представлены в табл. 1.10
Таблица 1.10 - Данные по электрохимическому расходу анода
№ опытаВремя электролиза, чОбщий расход углерода, %Общий расход углерода, кг/т AlУглерод газифицировав шийся, кг/т AlУглерод в электролите, кг/т Al111,92107356352427,7513344538362311,7712742237643411,37117389368215101324393934663,5311739136724711,4314046739671
На рис. 1.26-1.39 представлены графики изменения зависимости концентрации СО и СО2, % (об.), от времени по проведенным опытам с различными составами электролитов.
Рисунок 1.26 - График зависимости СО от времени, по результатам опыта № 1
Рисунок 1.27 - График зависимости СО2 от времени, по результатам опыта № 1
Рисунок 1.28 - График зависимости СО от времени, по результатам опыта № 2
Рисунок 1.29 - График зависимости СО2 от времени, по результатам опыта № 2
Рисунок 1.30 - График зависимости СО от времени, по результатам опыта № 3
Рисунок 1.31 - График зависимости СО2 от времени, по результатам опыта № 3
Рисунок 1.32 - График зависимости СО от времени, по результатам опыта № 4
Рисунок 1.33 - График зависимости СО2 от времени, по результатам опыта № 4
Рисунок 1.34 - График зависимости СО от времени, по результатам опыта № 5
Рисунок 1.35 - График зависимости СО2 от времени, по резуль?/p>