Способ определения скорости восстановления металла из оксидного расплава

 

Изобретение относится к области высокотемпературной электрохимии и металлургии, а именно к исследованию кинетики восстановительных процессов на границе металлов с оксидными расплавами. Целью изобретения является повышение точности определения скорости восстановления металла из оксидного расплава и расширение области применения способа. Цель изобретения достигается измерением компромиссного потенциала исследуемого электрода относительно электрода сравнения при двух скоростях его вращения, определением эффективности тока обмена анодного этапа восстановительного процесса, сдвигом равновесного катодного потенциала при изменении концентрации восстанавливаемого оксида, построением диаграммы плотность тока - потенциал, по которой определяют скорость восстановления металла. 1 ил.

СОЮЗ СОНЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 01 И 27/416

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H д BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21). 4414350/22-25 (22) 25.04,88 (46) 30.08.90. Бюл. Р 32 (71) Уральский научно-исследовательский институт черных металлов и Уральский политехнический институт им. С.M.Кирова (72) А.А.Перминов, И.Ю.Никитина, Т.А.Лисина, С.Л.Фишман и Ю.П.Никитин (53) 543.257.) (088.8) (56) Линчевский Б.В, Техника металлургического эксперимента, М.: Металлургия, 1979., с.205.

Сотников А.И. и др. Исследование. коррозии железа эмалевыми расплавами на воздухе. — В кн. Физико-химические исследования металлургических процессов. Свердловск: Изд.-во УПИ, 1982, вып. 10, с. 121 †1. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛА ИЗ ОКСИДНОГО

РАСПЛАВА

Изобретение относится к высокотемпературной электрохимии, а именно к исследованию кинетики восстановительных процессов на границе металлов с оксидными расплавами, и может быть использовано при совершенствовании технологии эмалирования,нанесения защитных покрытий на металлы и извлечения цветных металлов из отв альных шлаков.

Целью изобретения является повьппение точности определения скорости восстановления металла из оксидного

2 (57) Изобретение относится к области высокотемпературной электрохимии и металлургии, а именно к исследованию кинетики восстановительных процессов на границе металлов с оксидными расплавами, Целью изобретения является повышение точности определения скорости восстановления металла из оксидного расплава и расширение области применения способа. Цель изобретения достигается измерением компромиссного потенциала исследуемого электрода относительно электрода сравнения при двух скоростях его вращения, определением эффективности тока обмена анодного этапа восстановительного процесса, сдвигом равновесного катодного потенциала при изменении концентрации восстанавливаемого оксида, построением диаграммы плотность тока — потенциал, по которой определяют скорость восстановления металла, 1 ил., 1 табл. расплава и расширение области применения данного способа.

На чертеже изображена схема построения анодной кривой, Способ осуществляется следующим образом, Первоначально экспер иментально определяют значения катодной поляризации кольцевого вращающегося электрода, помещенного в оксидный расплав. при двух скоростях его вращения. Далее рассчитываются анодные поляризации Ц вЂ” Чр и ч"„— Мр

1589188

Эффективный ток обмена суммарного анодного процесса . (i ), учитывающий нодный разряд кислорода и растворее материала вращающегося кольцевоо электрода.

По найденным величинам анодных йоляризаций и току обмена определяют скорость процесса:, (iA . 10 (Д, = - — — (V -e) (1)

2F RT к Р

° II

V(" "= --(- = «((с,4) (2)

1О

2F RT (< р

f5 где V V"— скорости восстановления металла из расплава при угловой скорости вращения электрода (II (d и 0) соответственно, 20 мол /(си с); плотности анодного токаа пр и угловой скоро сти

II вр ащения cv и (d соотга. 25 ветственно, A/ñì

° I)

Л

° (1я ф (Р„ р) я) ан одная поляр из ация электрода при угловой

I скорости вращения и. и u) соответственно, В, 30 (ч,-ц,)" - (v,- ) 40

Н аььОп

RT

= — — — — lп

n mF где (Чр -U ), (" -()

Р р (3) а м„о„, разности равно в есных 45 потенци апов кат одно го и суммарного анодного процессов прн различных концентрациях оксида в расплаве,В, 50

И ( а„„О, ащ Π— активность оксида ("(Ов п

N„O в расплаве.

По закону Генри а(о => Смо

55 где С вЂ” концентрация восстанавлим„о„, ваемого оксида в расплаве мас.%;

Затем производят аналогичные измерения при постепенно увеличивающейся концентрации восстанавливаемого оксида. При этом в каждом опыте рассчи- 35 тывают новое значение разности равновесных потенциалов в соответствии с уравнением

k — коэффициент пропорциональности, На чертеже V — g на расстояниях (i „— с1(") (— Р ) от С/, откладывают V и Ч соответственно. При проведении опыта с большей концентрацией оксида находят

11Т С м„О(+ — - — — 1п — —,— — — ° п.m F Cм О (5) Пример 1. Проводили определение скорости восстановления монооксида меди (C Cu

5,4 мас,%) в расплаве, содержащем мас.%: СаО 28,57; SiOg 28,57; А1 0g

l4,29; В, 1 20,00; Na 0 8,57 при

1273, К. Исследуемым электродом служил вращающийся кольцевой стальной (Ст-45) электрод. Исследуемый электрод соединяли с измерительной схемой с помощью токоподвода, .Привод осуществляли от синхронного двигателя м

От нового значения (р откладывают экспериментальные значения катодных поляризаций, проводя опыт таким образом, чтобы (ф" лежало в интервале „и с ", а с,", было больше

Точку в, отвечающую Ч, располагают на линии аб, а ординату точки r V " находят из соотношения йт к д N „- l4 51

Если анодная поляризация для Ч " заметно меньше 0,2 В, можно V"ю поместить на продолжении прямой, проведенной через точки, отвечающие V u

V ". Зависимость V — P продолжают от б к r. Проводят третий опыт таким образом, чтобы (p„ попало в интерV вал ((" и 1 (", Значение V помещаfE

g( ют на линию вг, а величину V npu

Ц к находят из соотношения типа (6).

Д(Проделав подобные построения многократно (до 10 измерений), получают полную анодную кривую восстановительного процесса. Определяя эксперимен тально катодную поляризацию неподвижного исследуемого электрода в расплаве заданного состава и находя вели-. чину (M - V,) из (5), определяют V, отвечающую компромиссному потенциалу неподвижного электрода, 5 1589188 6

СО-1 через редуктор, отградуированнный по фотоэлектрическому тахометру.

Стальной электрод приводил п во вращение (ul = .20 с, td"= 60 с" ), Потенциал исследуемого электрода измеряли относительно медного электрода высокоомным вольтметром потенциостата П-5848. При достижении постоянного значения катадной поляризации 1p Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я (1р „- ("), которую фиксировали на ленте самопишущего потенциометра

КСП-4, переходили к другой скорости вращения (М ") и находили поляризаю (Р, — ЧМР).

Значения экспериментально найденных катодных поляризаций и рассчитанных анодных поляризаций приведены в таблице. Величина i равна

0,0183 А/см, Числовое значение. консt танты скорости диффузии (К ) составит 9,2 .10 А/см, Путем построения были найдены по графику скорости процесса восстановления монооксида меди.

Использование предлагаемого способа требует меньшего количества исходных данных о свойствах исследуемого расплава.

Предлагаемый способ строится на основе экспериментальных данных с

Кинетические параметры привлечением меньшего количества справочных, не содержит ошибок,связанных с определением константы массопереноса для данного опыта, позволяет определить скорость восстановления металла из оксидного расплава на неподвижном электроде.

Способ определения скорости вос-, становления металла из оксидного .расплава, включающий измерение компромиссного потенциала кольцевого вращающегося электрода, помещенного в расплав, относительно электрода сравнения, отличающийся тем, что, с целью. повышения точности и рас20 ширения области применения способа, измерение компромиссного потенциала кольцевого вращающегося электрода производят при двух скоростях его вращения, определяют эффективный анодный

25 ток обмена и сдвиг равновесного катодного потенциала при изменении концентраций восстанавливаемого оксида в расплаве, и по диаграмме плотность анодного тока обмена — потенциал оп30 ределяют скорость восстановления мет алла. восстановления меди (q -y") В Уы / -(-q ) В (4 -V") В Ч "10

Р PyP кр

Си О мас. 7

4,57 0,615

7,72 0,600

4,57 0,590

7,72 0,565

4,57 0,390

7,72 . 0,375

4,57 0,300

7,72 0,240

0,022

0,037

0,156

0,184

0,394

0,412

0,494

0,556

3,8

6,4

23,0

38,0 ! 40,0

236, 7

620,0

1047,0

0,637

0,746

0,786

0,796

0,3

2,2

4,5

5,4

1589188

Составитель А.Щитов

Техред M.ÄèäûK

Редактор Л.Веселовская

Корректор Э.Лончакова

Заказ 2537 Тираж 515 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СЧСР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101