Теория электрометаллургических процессов

УДК 669.2/8.087 
М81 

Р е ц е н з е н т 
канд. техн. наук, доц. А.С. Попович 

Москвитин В.И. 

М81 
Теория электрометаллургических процессов: Лаб. практикум. - 2-е изд. - М.: МИСиС, 2004. - 41 с. 

Лабораторный практикум является руководством к лабораторным занятиям но курсу «Теория электрометаллургических процессов» для студентов, 
специализирующихся по металлургии цветных металлов. В нем подробно 
описаны приемы исследований и аппаратура, применяемая в работах по изучению электропроводности электролитов и основных закономерностей электрохимической и диффузионной кинетики электродных процессов. 

© Московский государственный институт 
стали и сплавов (Технологический 
университет) (МИСиС), 2004 

СОДЕРЖАНИЕ 

Предисловие 
4 

Лабораторная работа 1 

Электролитическое рафинирование меди 
5 

Лабораторная работа 2 

Электропроводность растворов электролитов 
11 

Лабораторная работа 3 

Поляризация никелевых электродов 
в никельсодержащих растворах 
19 

Лабораторная работа 4 

Поляризация электродов в алюминий(или магний)содержащих хпоридных расплавах 
26 

Лабораторная работа 5 

Определение коэффициентов диффузии 
хронопотенциометрическим методом 
34 

3 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

Лабораторный практикум по теории электрометашхургических 
процессов имеет важное значение в общенаучной и специальной подготовке студентов, специализирующихся по металлургии цветных металлов. Настоящий практикум должен дать студенту правильное понимание взаимосвязи между теорией и практикой эксперимента, закрепить теоретические знания и привить навыки научной работы. 

Выполнение лабораторных работ осуществляется с использованием сложных электронных приборов высокого класса точности, с 
которыми будущие специалисты встретятся не только в научноисследовательских институтах, но и в заводских лабораториях. 
Стремление полнее использовать возможности современного оборудования, имеющегося на кафедре (катодные вольтметры, осциллографы, потенциостаты, мосты переменного тока) привело к необходимости усложнения лабораторных работ для расширения получаемой экспериментальной информации. 

Практикум содержит пять лабораторных работ по важнейшим разделам курса и касается в основном кинетики электродных 
процессов. Работы задуманы как небольшие научные исследования с 
получением определенных экспериментальных закономерностей и 
расчетных данных, подлежащих теоретической интерпретации. Каждая работа в связи с этим выполняется в течение четырех часов. Предусмотрена разбивка работ на двухчасовые этапы, не нарушающие в 
дальнейшем целостности восприятия полученных результатов. В течение первых двух часов студенты осваивают теоретическую часть 
работы, в последующие два часа выполняется ее практическая часть. 

Работы выполняются на современном уровне электрохимических исследований с использованием, в частности, различных классических и релаксационных методов изучения электродных процессов. Вместе с тем по мере возможности работам придавалась прикладная направленность. 

4 

Лабораторная работа 1 

ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЕ 
РАФИНИРОВАНИЕ МЕДИ 

(2 X 2 часа) 

1.1. Цель работы 

Овладеть методикой рафинирования меди и определения выхода меди по току и по энергии. 

1.2. Теоретическое введение 

Электролитическое рафинирование меди проводится с целью 
очистки ее от примесей и главным образом - для попутного извлечения благородных металлов, селенидов и теллуридов. Черновая медь 
используется в качестве растворимого анода. При рафинировании в 
электролит переходят в виде ионов медь и более электроотрицательные элементы: цинк, железо, никель, олово, свинец. Более электроположительные элементы анодно не растворяются (недостаточен потенциал) и, теряя механическую связь с электродом, переходят в шлам 
(осыпаются на дно электролизера). Это - золото, серебро, селениды, 
теллуриды, сульфиды и оксиды. На катоде из раствора разряжаются 
ионы меди, а ионы более электроотрицательных элементов остаются в 
электролите. Наиболее опасные примеси - те, у которых потенциалы 
близки к потенциалу меди (мышьяк, сурьма, висмут), так как они могут разряжаться на катоде вместе с основным металлом. 

Медь образует одно- и двухвалентные ионы. Основные реакции на аноде: 

Си = Си^" + 2ё 
ф° = 0,345В; 

Си = Си" + ё 
ф° = 0,522В. 

Реакции на катоде - те же, но протекают в обратную сторону. 
В растворе, между ионами устанавливается равновесие: 

2 C u " ^ C u + Cu^". 
(1.1) 

Константа равновесия реакции при 25 °С 

7^P = [Cu^1/[Cut-l,7. 10^ 
(1.2) 

5