SU447457A1 - Способ питани электролизера прерывистым током - Google Patents

Description

.1

Изобретение относитс  к области производства металла путем электролиза.

Известен способ питани  электролизера прерывистым током, подаваемым на электроды , включающий определение величины длительности бестоковой паузы. Длительность бестоковой паузы выбираетс  чанде всего произвольно и соизмеримой со временем протекани  пол ризующего тока.

Ири прерывистом (импульсном) токе питани  и большой длительности бестоковой паузы процесс электроосаждени  прекращаетс , что приводит к снижению производительности электролизера и степени использовани  мощности источника питани .

Целью изобретени   вл етс  увеличение выхода металла по току, снижение расхода электроэнергии и улучпление свойств осадков.

Это достигаетс  тем, что замер ют длительность протекани  переходного процесса в двойном электрическом слое электродов и по ней устанавливают длительность бестоковой паузы .

Дл  установлени  длительности протекани  переходных процессов используетс  бросок тока обратной пол рности, возникающий в цепи электролизеров после прерывани  пол ризующего тока.

В момент прекращени  подачи пол ризующего тока в двойном электрическом слое электродов возникает переходный процесс, характеризуемый тем, что пол ризаци  электродов падает до нул  не мгновенно, а в течение определенного промежутка времени, определ емого величиной активной поверхности электродов , составом электролита, плотностью тока . Иока продолжаетс  процесс, сопровождающийс  спадом пол ризации электродов, в разорванной цепи электролизеров наблюдаетс  бросок тока обратной пол рности по отношению к пол ризующему току.

По окончании переходного процесса, когда ток обратной пол рности в цепи электролизеров и пол ризаци  достигают нулевого значени , подключаетс  источник питани  к электролизерам , далее в течение необходимого времени процесс электролиза ведетс  обычным способом. Затем процессы повтор ютс : происходит прерывание тока, протекание переходных процессов и т. д.

Увеличение выхода по току и снижение расхода электроэнергии в предлагаемом способе основано на следующем: известно, что скорость наращивани  металла в случае применени  нестационарных режимов выше, чем при обычном электролизе на посто нном токе , что  вл етс  следствием обогащени  прикатодного сло  электролита (например, при электролизе цинка и кадми ) ионами металла , участвующего в разр де. Кроме того, во

врем  бестоковой паузы, пока пол ризаци  падает до нул , частично продолжаетс  электродна  реакци  восстановлени  металла, котора  наблюдалась до отключени  тока. Протекание такой реакции характеризуетс  броском тока обратной пол рности в разорванной цепи электролизных ванн. Одновременно с этим происходит обогащение прикатодного сло  ионами восстанавливаемого металла за счет диффузии, возникающей вследствие разности концентраций на границе двойного электрического сло  и в глубине раствора.

Протекание электрохимической реакции восстановлени  металла становитс  возможной вследствие того, что величина электродного потенциала отличаетс  от его стационарного значени  на величину Дф, которую называют электродной пол ризацией. Электродна  пол ризаци  характеризует энергетические затраты , необходимые дл  поддержани  восстановительной реакции и зависит от величины плотности тока, состава раствора и характера протекани  электрохимического процесса.

До момента отключени  пол ризующего тока концентраци  разр жающих ионов металла соответствует приложенной пол ризации, а энерги  ионов в двойном электрическом слое соответственно обладает избытком энергии по сравнению со средней энергией ионов вне двойного сло . Эти услови  обеспечивают протекание восстановительной реакции на границе металл-раствор.

При отключении пол ризующего тока изменени  в электрохимической системе не соверщаютс  мгновенно, а протекают с конечной скоростью. Постепенный спад пол ризации во времени сопровождаетс , также и спадом реакции восстановлени  металла. Поскольку такой спад происходит при уже отключенном пол ризующем токе, а в электрохимической системе происход т энергетические изменени , то они сопровождаютс  возникновением броска тока обратной пол рности. Продолжительность броска тока обратной пол рности соответствует продолжительности спада пол ризации электродов. Этот бросок тока обратной пол рности особенно ощутим на промыщленных электролизерах, имеющих больщие реагирующие поверхности и значительные плотности тока.

По окончании переходного процесса, определ емого спадом до нул  обратного тока, на электрохимическую систему вновь подаетс  пол ризующий ток. Далее процессы повтор ютс .

Па чертеже изображена однолинейна  схема электроснабжени  серии электролиза цинка .

Рассматриваема  сери  электролиза цинка характеризуетс  следующими параметрами: суммарна  величина видимой поверхности катодов 9840 м, ток серии 25000 а, напр жение серии 850 в.

На чертеже изображены масл ный выключатель 1, трансформатор 2, выпр мительные 5 мосты 3, осциллографы напр жени  4 и тока 5, электролизеры 6.

Дл  прерывани  тока серии электролиза используетс  масл ный выключатель 1 на стороне высокого напр жени  трансформатора 10 2. В момент отключени  пол ризующего тока регистрируютс  осциллографами изменени  во времени тока и напр жени  серии электролиза .

К моменту времени, когда контакты масл ного выключател  1 разорвались и закончилс  переходный процесс в трансформаторе 2, определ емый запасенной в нем энергией, источник питани  можно считать отключенным от серии электролиза.

0 Однако процессы в электролизных ваннах еще не закончились, так как концентраци  реагирующих частиц в двойном электрическом слое отличаетс  незначительно от момента, предшествующего отключению тока. Дл  того, чтобы концентраци  и энерги  ионов в плотном и диффузионном част х двойного электрического сло  установилась в соответствии с энергетическим состо нием обесточенных электродов, требуетс  врем . Протекание

0 переходного процесса, св занного с указанными преобразовани ми в двойном электрическом слое, сопровождаетс  спаданием пол ри зации электродов во времени и возникнове нием и протеканием в силовой цепи электро

5 лизеров тока обратной нол рности toop.

На осциллограмме можно видеть, что об ратный ток имеет значительную величину по сравнению с пол ризующим током и протекает через серию в течение 11 мсек. За это же

0 врем  происходит спад пол ризации серии. Крива  напр жени  пока протекает ток обратной пол рности to6p имеет провал , который объ сн етс  шунтирующим действием полупроводниковых силовых выпр мительных

5 мостов 3. После завершени  переходного процесса , т. е. к моменту, когда ток обратной пол рности гобр становитс  равным нулю, необходимо подключить источник питани  к электролизным ваннам.

0„.

Предмет изобретени 

Способ питани  электролизера прерьшистым током, подаваемым на электроды, включающий определение величины длительности бес5 токовой паузы, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  выхода металла по току, снижени  расхода электроэнергии и улучшени  свойств осадков, замер ют длительность протекани  переходного процесса в двойном

электрическом слое электродов и но ней устанавливают длительность бестоковой паузы.