Влияние электролита различного состава на удельный расход образцов обожженных анодов при электролитическом получении алюминия
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
вытеснение газов, выделяющихся в процессе электролиза, в дальнейшем поступающих в газовую линию и затем в газоанализаторы.
Газоанализаторы КЕДР М 32 (9), КЕДР М 30 (10) служат для определения количество газов СО, и СО2 выделяющихся в процессе электролиза (рис. 1.23).
Рисунок 1.23 - Газоанализатор КЕДР М 32 (СО), КЕДР М 30 (СО2)
Газоанализаторы соединены с компьютером (13), который фиксирует значения, выдаваемые газоанализаторами, и выводит их на монитор (12) в виде графиков и таблиц значений (рис. 1.24). Погрешность газоанализатора КЕДР М 32, КЕДР М 30 составляет +/- 4 %. Общая погрешность экспериментальной установки составляет 5 %.
Рисунок 1.24- Графики зависимости концентрации СО и СО2, % об. от времени, выводимые на экран монитора
Газовая линия состоит из сосуда Дрекселя с хлоридом кадмия (6), соединённого с U-образной кварцевой трубкой с хлоридом кальция (7).
Хлорид кадмия необходим для улавливания фторидов, выделяющихся в процессе электролиза, для предотвращения разрушения стеклянных трубок, и кюветы в газоанализаторе фторидами, а хлорид кальция необходим для улавливание влаги из газов, которые поступают в газоанализаторы, т.к наличие влаги в газоанализаторах приводит к погрешностям в показаниях.
Шланг от U-образной трубки подсоединяется к входу верхнего газоанализатора (9), его выход соединяется с входом нижнего газоанализатора (9), при этом в газопровод у входа к верхнему газоанализатору подсоединяется термометр (8) для измерения температуры отходящих газов. Выход нижнего газоанализатора подсоединяется к водоструйному насосу (11), создающему в линии необходимое разрежение, равное 0,025 кгс/см2. Для контроля разряжения между водоструйным насосом и газоанализаторами подсоединяется манометр (10).
С помощью источника постоянного тока (2) и подсоединенного к нему амперметра (класс точности 2,5) (3), который измеряет значение силы тока, устанавливается требуемая сила тока, при которой проводится процесс электролиза.
Электролитическая ячейка (рис. 1.25) состоит из корундового корпуса, закрытого сверху металлической крышкой с отверстием в центре и приваренными металлическими трубками по бокам. Внутрь ячейки через центральное отверстие в крышке помещается стальной токоподвод с закрепленным на конце образцом анода. Образец анода с боков защищен от сгорания корундовым чехлом, а сверху засыпан слоем глинозема. Данная анодная конструкция помещается в графитовый стакан. Главным требованием к электролитической ячейке является ее полная герметичность.
Образец анода (D=40 мм, l=50 мм) взвешивается и накручивается на заранее очищенный стальной токоподвод (l=700 мм). Затем на анод надевается чехол, представляющий собой корундовую трубку (l=40 мм). Сверху образец засыпается глиноземом. Контроль температуры в ячейке осуществляется с помощью хромель-алюмелевой термопары, помещенной в электролит между ячейкой и графитовым стаканом.
Рисунок 1.25 - Электролитическая ячейка: а) - схема: 1- стакан из нержавеющей стали; 2- засыпка из графитовой крошки; 3- графитовый стакан; 4- корундовый корпус; 5- стальной токоотвод; 6- металлические трубки; 7- образец анода; 8- засыпка из глинозёма; 9- корундовый чехол; 10- стальной токоподвод; 11- металлическая крышка; б) - фотография
После полного остывания производится взвешивание анодного остатка, затем он дожигается при температуре 600 С.
На основании полученных данных рассчитывается общее количество израсходованного анодного образца, количество газифицировавшегося углерода и количество углерода в пене.
1.2.1 Подготовка оборудования к эксперименту по расходу анода
При подготовке к выполнению измерений проводят следующие работы:
) сборка электролитической ячейки;
) подготовка к работе газовой линии;
) подготовка установки к эксперименту.
Сборка электролитической ячейки
Главным требованием к электролитической ячейке является ее полная герметичность, что достигается использованием для скрепления деталей высокотемпературной клеящей мастики. Так как время полного высыхания мастики составляет 24 часа, монтаж ячейки рекомендуется производить за 2-3 дня до проведения эксперимента, что дает возможность нанести мастику в несколько слоев и хорошо ее просушить. Многослойное нанесение мастики снизит возможность разрушения места склейки при воздействии высокой температуры во время опыта и разгерметизации ячейки.
Корундовый корпус ячейки рекомендуется делать сборным из двух трубок, так как такое соединение лучше выдерживает высокую температуру, в то время как соединение трубка-стальная крышка будет находиться над шахтой печи в низкотемпературной зоне.
Образец анода взвешивается и накручивается на заранее очищенный стальной токоподвод. Затем на анод надевается чехол, представляющий собой корундовую трубку. Сверху образец засыпается глиноземом, при этом нет необходимости делать толстый слой глинозема, так как он быстро пропитывается парами электролита, затвердевает и создает хорошую защиту от выгорания углерода.
Для того чтобы выставить нужное МПР, на ровную поверхность ставится цилиндр из любого твердого материала, имеющий диаметр немного меньше внутреннего диаметра ячейки и высоту - 4 см, равную межполюсному расстоянию. На цилиндр устанавливается анод с токоподводом и накрывается сверху корпусом ячейки так, чтобы токоподвод попал в центральное отверстие крышки корпуса. Данную операцию надо проводить особенно осторожно,