Способ питания электролизера прерывистым током

Способ питания электролизера прерывистым током

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е (ii) 447457

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 27.10.72 (21) 1842244/22-1 (5!) М. Кл, С 22d 3/12

С 22d 3/02 с присоединением заявки ¹ (32) Приоритет

Опубликовано 25.10.74. Бюллетень № 39

Дата опубликования описания 12.04.75

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений (53) УДК 621.357.1 (088.8) и OTKpbtTMY (72) Автор изобретения

Г. М. Гусельников (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА ПРЕРЫВИСТЪ|М

ТОКОМ

Изобретение относится к области производства металла путем электролиза.

Известен способ питания электролизера прерывистым током, подаваемым на электроды, включающии определение величины длительности бестоковои паузы. Длительность бсстоковой паузы выбирается чаще всего произвольно и соизмеримои со временем протекания поляризующего тока.

l lpH прерывистом (импульсном) токе питания и большои длительности бестоковой паузы процесс электроосаждения прекращается, что приводит к снижению производительности электролизера и степени использования мощности источника питания.

Целью изобретения является увеличение выхода металла по току, снижение расхода электроэнергии и улучшение свойств осадков.

Это достигается тем, что замеряют длительность протекания переходного процесса в двойном электрическом слое электродов и по ней устанавливают длительность бестоковой паузы.

Для установления длительности протекания переходных процессов используется бросок тока обратной полярности, возникающий в цепи электролизеров после прерывания поляризующего тока.

В момент прекращения подачи поляризующего тока в двойном электрическом слое электродов возникает переходный процесс, характеризуемый тем, что поляризация электродов падает до нуля не мгновенно, а в течение определенного промежутка времени, определяемого величиной активной поверхности электродов, составом электролита, плотностью тока. iio a продолжается процесс, сопровождающиися спадом поляризации электродов, в разорванной цепи электролизеров наблюдаетI0 ся бросок тока обратной полярности по отношению к поляризующему току.

ilo окончании переходного процесса, когда ток обратной полярности в цепи электролизеров и поляризация достигают нулевого зна1б чения, подключается источник питания к электролизерам, далее в течение необходимого времени процесс электролиза ведется обычным спосооом. Затем процессы повторяются; 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 наращивания металла в случае применения нестационарных режимов выше, чем при обычном электролизе на постоянном токе, что- является следствием обогащения при" катодного слоя электролита (например, при электролизе цинка и кадмия) ионами метал30 ла, участвующего в разряде. Кроме того, во

447457

60 время бестоковой паузы, пока поляризация падает до нуля, частично продолжается электродная реакция восстановления металла, которая наблюдалась до отключения тока. Протекание такой реакции характеризуется броском тока обратной полярности в разорванной цепи электролизных ванн. Одновременно с этим происходит обогащение прикатодного слоя ионами восстанавливаемого металла за счет диффузии, возникающей вследствие разности концентраций на границе двойного электрического слоя и в глубине раствора.

Протекание электрохимической реакции восстановления металла становится возможной вследствие того, что величина электродного потенциала отличается от его стационарного значения на величину Л р, которую называют электродной поляризацией. Электродная поляризация характеризует энергетические затраты, необходимые для поддержания восстановительной реакции и зависит от величины плотности тока, состава раствора и характера протекания электрохимического процесса.

До момента отключения поляризующего тока концентрация разряжающих ионов металла соответствует приложенной поляризации, а энергия ионов в двойном электрическом слое соответственно обладает избытком энергии по сравнению со средней энергией ионов вне двойного слоя. Эти условия обеспечивают протекание восстановительной реакции на границе металл †раств.

При отключении поляризующего тока изменения в электрохимической системе не совершаются мгновенно, а протекают с конечной скоростью. Постепенный спад поляризации во времени сопровождается также и спадом реакции восстановления металла. Поскольку такой спад происходит при уже отключенном поляризующем токе, а в электрохимической системе происходят энергетические изменения, то они сопровождаются возникновением броска тока обратной полярности. Продолжительность броска тока обратной полярности соответствует продолжительности спада поляризации электродов. Этот бросок тока обратной полярности особенно ощутим на промышленных электролизерах, имеющих большие реагирующие поверхности и значительные плотности тока.

По окончании переходного процесса, определяемого спадом до нуля обратного тока, на электрохимическую систему вновь подается поляризующий ток. Далее процессы повторяются.

На чертеже изображена однолинейная схема электроснабжения серии электролиза цинка.

Рассматриваемая серия электролиза цинка характеризуется следующими параметрами: суммарная величина видимой поверхности ка10

55 тодов 9840 м, ток серии 25000 а, напряжение серии 850 в.

На чертеже изображены масляный выключатель 1, трансформатор 2, выпрямительные мосты 3, осциллографы напряжения 4 и тока

5, электролизеры б.

Для прерывания тока серии электролиза используется масляный выключатель 1 на стороне высокого напряжения трансформатора

2. В момент отключения поляризующего тока регистрируются осциллографами изменения во времени тока и напряжения серии электролиза.

К моменту времени, когда контакты масляного выключателя 1 разорвались и закончился переходный процесс в трансформаторе 2, определяемый запасенной в нем энергией, источник питания можно считать отключенным от серии электролиза.

Однако процессы в электролизных ваннах еще не закончились, так как концентрация реагирующих частиц в двойном электрическом слое отличается незначительно от момента, предшествующего отключению тока. Для того, чтобы концентрация и энергия ионов в плотном и диффузионном частях двойного электрического слоя установилась в соответствии с энергетическим состоянием обесточенных электродов, требуется время. Протекание переходного процесса, связанного с указанными преобразованиями в двойном электрическом слое, сопровождается спаданием поляри зации электродов во времени и возникнове нием и протеканием в силовой цепи электро лизеров тока обратной полярности 4г .

На осциллограмме можно видеть, что об ратный ток имеет значительную величину по сравнению с поляризующим током и протекает через серию в течение 11 мсек. 3а это же время происходит спад поляризации серии.

Кривая напряжения пока протекает ток обратной полярности i„-„ имеет провал, который объясняется шунтирующим действием полупроводниковых силовых выпрямительных мостов 3, После завершения переходного про. цесса, т. е. к моменту, когда ток обратной полярности i„;„, становится равным нулю, необходимо подключить источник питания к электролизным ваннам, Предмет изобретения

Способ питания электролизера прерывистым током, подаваемым на электроды, включающий определение величины длительности бестоковой паузы, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода металла по току, снижения расхода электроэнергии и улучшения свойств осадков, замеряют длительность протекания переходного процесса в двойном электрическом слое электродов и по ней устанавливают длительность бестоковой паузы.

447457

Составитель Н. Абросимов

Техред В. Рыбакова

Корректор А. Дзесова

Редактор Т. Фадеева

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1124/13 Изд. № 459 Тираж 651

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5