1 – Ma'ruza Elektr texnologik qurilmalari faniga kirish. Predmeti maqsadi va vazifalari

7- Ma'ruza:

Elektroliz texnologik qurilmalar.

Mashinasozlikda metallarning korroziyaga bardoshligini, yeyilishga chidamliligini, qattiqligini oshirish va yuzini ko'rkam qilish maqsadida unga elektr qizitishdan tashqari elektrokimyoviy usulda ishlov berish ham keng qo'llaniladi. Bu jarayonlar elektr energiyani bevosita kimyoviy energiyaga aylanayotganida sodir bo'ladi. Elektrokimyoviy usullar bilan gidrometallurgiyada miss, nikel, rux, kobalt, xrom , kumush, oltin va boshqa bir qancha metallar olinadi. Metalli eritmalarning elektrolizi bilan alyuminiy, magniy, ishqorli va ishqor yerli metallar (natriy va kaltsiy), berilliy, noyob va noyob yerli metallar va ftor olinadi. Elektroliz vodorod, kislorod, xlor, o'yuvchi natriy va kaliy, xlorning kislorodli birikmalari, sulfat kislota va uning tuzlari, va boshqa bir qancha kimyoviy moddalarni olishda qo'llaniladi. Elektrokimyoviy usular galvanotexnikada metalli jismlarning sirtlarini mis, nikel, xrom va boshqa materiallar bilan qoplashda keng qo'llaniladi.

Elektrolitik dissotsiatsiya nazariyasiga ko'ra, masalan tuzlar va ishqor eritmalarining molekulalari ikki qutbli bo'ladi, ya'ni qiymati bo'yicha teng musbat va manfiy ionlardan iborat bo'ladi. Musbat ionlar – bir yoki bir necha elektronlarini yo'qotgan atomlar yoki molekulalar, manfiy ionlar – bir yoki bir necha elektronlari ortiq bo'lgan atomlar yoki molekulalar.
Elektorlitlarda ionlarga ajralish va yana qaytadan birikish jarayonlari bir vaqtning o'zida kechadi. Dissotsiatsiya va molizatsiya jarayonlarining bir paytda kechishi natijasida eritma ionlarining harakatlanishida muvozanat yuzaga keladi. Agar tashqi elektr zanjiriga ulanmagan elektrodni eritmaga tushirsak, u holda elektrolit – elektrod tizimida ham muvozanatli holat yuzaga keladi.
Elektrolitlardagi ionlarning harakati xuddi molekulalaridagi kabi tartibsiz harakatterga ega bo'ladi. Agar elektrodlarning qutblariga mos ravishda o'zgarmas tok kuchlanishi berilsa, u holda musbat ionlarning (kationlarning) katodga va manfiy ionlarning (anionlarning) anodga tartibli ravishdagi harakati yuzaga keladi (6.1 – rasmga qarang). Anod va katodga yetib kelgan ionlar elektrodlarga mos ravishda o'zining zaryadini beradi va oddiy atomlar yoki molekulalar kabi elektrodlarga taqsimlanadi yoki elektrodlar bilan kimyoviy reaktsiyaga kirishadi.

6.1 – rasm. Elektroliz vannasining tuzilishi:
1 – vanna; 2 – elektrolit; 3 – anod; 4 – katod; 5 – ta'minot man'bai
Elektrolitda tokning oqishi modda massasi me ning olib o'tishi bilan birga kechadi va uning qiymati Faradey qonuni bo'yicha quyidagi ifoda bilan aniqlanadi
, (6.1)
bu yerda moddaning elektrokimyoviy ekvivalenti, г/Кл; tok, А; tokning o'tish vaqti, sekund.
, bu yerda А – moddaning atom massasi; 96480 – Faradey soni (Кл/г.экв); n – valentlik soni. Mis uchun 0,000329 г/Кл; nikel uchun 0,000304 г/Кл; rux uchun 0,000329 г/Кл;
Elektrolitda haroratning oshishi elektrolitning elektr o'tkazuvchanligini oshiradi, chunki suyuqlikning yopishqoqligi kamayadi va dissotsiatsiya darajasi oshadi.
ELEKTROLIZ JARAYONINING ASOSIY KO'RSATKICHLARI

Elektrolitdan tok o'tayoitganida elektrodlarda moddaning ajralishi (elektroekstratsiya) yoki elektrolit orqali bir elektroddan ikkinchisiga moddalarning ko'chishi (elektrolitik rafinirlash) hodisasi elektroliz deb ataladi.

Sanoatda elektroliz metallni anodli eritish va eritma hamda eritma mahsulotlaridan uning katodli cho'kindilarini olishda qo'laniladi. Normal potentsialli moddalarni, normal vodorodli elektrod potentsialiga nisbatan 1 V dan kattaroq bo'lgan eritmalar (mis, rux va b.) elektroliz yo'li bilan olinadi. Normal potentsialli metallarni, normal vodorodli elektrod potentsialiga nisbatan 1 V dan kamroq bo'lgan metallar (litiy, kaliy, alyuminiy, magniy va b.) tuzlarning eritmalaridan elektroliz usuli bilan olinadi.
Elektroliz vannasidagi kuchlanish uch tarkibiy qismdan iborat bo'ladi:
, (6.2)

bu yerda moddaning elektrokimyoviy parchalanish kuchlanishi;

anod va katod oldi kuchlanish pasayishlari; vannadagi tok kuchi; elektrdlar orasidagi masofa; elektrolitning elektr o'tkazuvchanligi.
Elektroliz vannasida ajraladigan quvvat quyidagi ifoda bilan aniqlanadi:
(6.3)
Bu quvvatning faqat bir qismi ( ) moddaning elektrokimyoviy parchalanishiga sarf bo'ladi, qolgan qismlari elektrolitni qizdirishga va eritmadan ionlarni o'tkazishga sarf bo'ladi.
Elektroliz jarayonida olingan modda miqdori ning nazariy jihatdan olinishi mumkin bo'lgan miqdori ga nisbati moddaning tok bo'yicha mahsulot miqdori (foizda) deb ataladi:

. (6.4)

Tok bo'yicha mahsul miqdori, elektroliz jarayonining iqtisodiy va ratsional o'tishi darajasini belgilovchi ko'rsatkich.

Elektroliz jarayonining samaraliligi yana energiya bo'yicha mahsulot miqdori (foizda) ham baholanadi:
, (6.5)

bu yerda bu yerda fmoddaning elektorkimyoviy ekvivalenti; tok bo'yicha mahsulot miqdori; elektrolizli vannadagi kuchlanish.

1 kVt.soat energiya sarflanishi natijasida ajralib chiqqan metall miqdori (grammlarda) energiya bo'yicha mahsulot miqdori (EMM) deb qabul qilingan. Aamalda bu ko'rsatkichning qiymati bir tonna olingan mahsulotga qancha sarf bo'lgan elektr energiya bilan o'lchanadi va o'lchoa birligi kVt.soat/tonna dir.
Elektroliz jarayonining jadalligi (intensivligi) elektrodlar yuzasidagi toklarning zichligi (A/m2) bilan belgilanadi:
(6.6)

bu yerda S – elektrolitga botirilgan elektrod qismining yuzasi.

Elektrolitda ionlarning harakatlanishini tezlashtirish maqsadida elektrolit sirkulyatsiyasi, elektroliz vannani impulsli kuchlanish bilan ta'minlash va elektrodlarni ma'lum chastotada tebratish amallari qo'llaniladi.
Eng keng tarqalgan elektrolizli texnologik jarayonlarning asosiy texnik ko'rsatkichlari 6.1 – jadvalda keltirilgan.
6.1 – jadval

Jarayon	Tok zichligi, А/м^2	Vannada-gi kuchla-nish, V	,%	EMM, kVt.soat/t (Energiya bo'yicha mahsulot miqdori)	Elek-trolit harorati, ^0С
Ruxning elektr ekstraktsiyasi Nikelning elektr ekstraktsiyasi Kobaltning elektr ekstratsiyasi Misni elektr rafinirlash Qo'rgoshinni elektr rafinirlash Qalayni elektr rafinirlash Alyuminiyning elektr ekstraktsiyasi Magniyning elektr ekstraktsiyasi Suvdan vodorodni olish Xlor olish	400–600 175–180 300–350 180–270 100–250 50–80 700–1000 4000–5000 2500 900–1000	3,5–4,5 3,4–4,6 3,0 0,25–0,35 0,3–0,7 0,1–0,3 4,2–4,5 5,0–6,0 2,3 3,6	88–94 91–96 80 90–95 35–97 95 85–90 85–90 96 95–96	3000–3500 4000–4300 4000 200–400 110–200 100–300 14000–16000 13500–14000 5,6^* 2840–2920	35–40 60 50–60 55–60 35–50 80–90 950 700 75–80 80–85

* 1m3 vodorod kVt.soat da
6.1 – jadval tahsili shuni ko'rsatadiki, eng ko'p EMM ga ega alyuminiy va agniyni ishlab chiqarishda va eng kam EMM esa vodorod, qalay, qo'rgoshin va miss ishlab chiqarishga to'gri keladi. Elektroliz qurilmasining tuzilishi va o'lchamlarini va ЭММ ko'rsatkichlari belgilaydi.