Устройство для электрохимического контроля скорости цементации

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<п765723

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 030878 (21) 2652539/18-25 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 230980. Бюллетень ¹ 35

Дата опубликования описания 230980 (51)М. Кл.з

G 1 1 и 27/52

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открыти и (53) УДК 543.252 (0ss.8) (72) Авторы изобретения

И.Г. Гринман, Г.Б. Оспанова и A.×. Соколова (71) Заявитель

Институт металлургии и обогащения AH Казахской CCP (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

СКОРОСТИ ЦЕМЕНТАЦИИ

Изобретение относится к устройствам для злектрохимического анализа и может быть рекомендовано для непрерывного контроля скорости цементации.

Известны устройства для электрохимического анализа растворов $1j . Однако в о новном это электродные устройства, применяемые для исследовательских работ, неприспособлены для непрерывных измерений. В процессе эксплуатации в результате различных процессов (образование осадков, адсорбция, веществ пассивация и т.п.) изменяются свойства электродной поверхности, возникает необходимость регенерации электродов, что усложняет использование этих устройств для непрерывного непосредственного контроля вещественного состава производственных растворов.

В настоящее время во многих технологических процессах (например, це-25 ментация, обогащение руд цветных металлов) отсутствует непрерывный контроль химического состава непосредственно в технологических растворах.

Контроль Процесса цементации осуществляют ручным пробоотбором и анализом растворов в химлаборатории,что приводит к ошибкам регулирования вследствие инерционности объекта f2) .

Непосредственный контроль качества раствора по скорости цементации на чистом осадителе позволяет своевременно предпринять меры при отклонении процесса от оптимального режима (при изменении рН, концентрации,температуры). Кроме того,в ряде случаев знание скорости цементации ускоряет поиск оптимального режима.

Наиболее близким к изобретению является устройство для электрохимического анализа растворов, которое состоит из измерительного проволочного электрода, намотанного на два барабана, один из которых соединен с электродвигателем, электролитической ячейки с электродом сравнения и регистрирующего прибора (3) .Часть проволочного электрода при помощи направляющей багетки погружена в сосуд с исследуемым раствором.

Однако это устройство не может быть непосредственно использовано для целей непрерывного контроля скорости

765723 цементации по ряду причин. Во-первых погружение измерительной проволоки в исследуемый раствор с помощью направляющей багетки в приведенном устройстве произвольно, без фиксации рабочей площади проволочного электрода и времени контакта с исследуемым раствором, т.е. отсутствуют условия для измерения скорости цементации или каких-либо других процессов; вовторых, смена растворов дискретна и отсутствует принудительное перемешивание, что неприемлемо для непрерывных измерений при контроле, в-третьих в этом устройстве проволочный электрод является одним из электродов для полярографических измерений, а этого недостаточно при необходимости, например в случае цементации металла из раствора, сраннивать потенциал участка чистая проволока-исследуемый раствор с потенциалом участка проволоки покрытого металлом-исследуемый растнор.

Кроме того, применение платиновой проволоки в таком устройстве дорого и непрактично, так как она не выдерживает многократные повторные протяжки, что необходимо при непрерынном контроле.

Целью изобретения является обеспечение .возможности непрерывного контроля скорости цементации и повышение точности измерений.

Достигается это тем, что измерительный проволочный электрод из металла-осадителя, намотанный на 2;ва барабана, один из которых соединен с электродвигателем, расположен в вертикальной трубке с патрубками ввода и пуска цементируемого раствора, а .на входе и выходе проволоки из вертикальной трубки расположены проточные электролитические ячейки с цементируемым раствором, подсоединенные к регистрирующему прибору.

В процессе цементации происходит изменение потенциала поверхности электрода-осадителя, вследствие частичного покрытия его поверхности цементируемым металлом. Величина его связана с количеством металла, выделившимся из раствора. Таким образом, потенциал осадителя является одним из факторов скорости процесса цементации.

Регистрируя разность потенциалов между участками практически чистой проволоки из металла-осадителя, поступающей под первую электролитическую ячейку, и проволоки, прошедшей через вертикальную трубку, покрытую выделившимся из раствора металлом, поступающей под вторую электролитическую ячейку, учтя скорость протяжки и длину вертикальной трубки, можно непрерывно контролиронать скорость цементации. Чем выше концентрация исхрдного раствора, при прочих равных условиях (температура, кислотность

5Î

55 бО

Устройство работает следующим образом.

При включении электродвигателя

9 измеритель-проволочный электрод из металла-осадителя сматывается с барабана 2 и проходит сначала под сосудом 5, из которого непреры но вытекает очищающий раствор, затем под электролитической ячейкой б, поступает в вертикальную трубку 4, далее под ячейку 7 и наматывается на барабан 3. В ячейках б, 7 и трубке 4 непрерывно протекает цементируемый раствор. В результате прохождения проволоки в трубке 4 и покрытия ее осажденным металлом появляется разность потенциалов, которая регистрируется прибором 8.

В экспериментах в качестве электрода-осадителя применена стальная проволока диаметром 220 мкм. Электролитические ячейки через платиновые и т.п.), тем соотнетственно, больше скорость цементации и регистрируемая разность потенциалов AE. Измерение

gE для разных концентраций дает возможность отградуиронать прибор и изолировать его для регулирования процесса цементации, например, путем подачи необходимого количества осадителя или путем изменения кислотности цементируемого раствора.

В вертикальной трубке, благодаря наличию патрубков ввода и выпуска исследуемого раствора, происходит, постоянное обновление обедненного в результате цементации раствора. При этом вновь поступающие участки проно 5 лочного электрода находятся в идентичных условиях.

За счет этого достигается стационарность условий цементации, что понышает точность измерений. Установка

gp тРУбки в веРтикальном положении устраняет необходимость применения различных уплотнителей на выходе из нее протягиваемого измерительного проволочного электрода, что исключает механические потери высадившегося металла.

На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство.

Измерительный проволочный электрод из металла-осадителя 1 намотан

30 на дна барабана 2 и 3. Часть его раз мещена н вертикальной трубке 4, имеющей патрубки ввода и выпуска цементируемого раствора. Над проволочным электродом размещены сосуд 5 с очи35 щающим раствором и электролитические ячейки б и 7., Сосуд 5, трубка 4 и злектролитические ячейки снабжены устройствами для поддержания постоянной скорости вытекания растворов. Регистрирующий прибор 8 соединен с электролитическими ячейками б и 7.

Электродвигатель 9 с помощью редуктора соединен с валом барабана З,на который сматывается проволока.

765723 электроды сравнения подсоединены к " микровольтметру В2-11. Длина проволоки в вертикальной трубе 12 см, скорость протяжки 0,2 см/сек. Перед работой проволока очищалась 1%-ным раствором серной кислоты. Для опытов использовали растворы сернокислой меди с концентрацией меди 0,5 -./ë, 1,0 г/л, 5 г/л.

Исследовалась зависимость потенциала электрода-осадителя от количества меди, высадившейся на его поверхности.

Потенциал электрода, частично покрытого медью в цементируемом.растворе, зависит от количества меди на

его поверхности. Структура осадка, выделившегося из растворов малых концентраций (до 10 г/л), существенно не изменяется и практически не оказывает влияния.на потенциал электрода, как и возможные примеси в растворе.

При необходимости учета влияния примесей можно произвести прямое измерение потенциала электрода-осадителя относительно электрода сравнения (например, каломельного).

Количество меди q, высадившееся на единицу площади поверхности электрода-осадителя в единицу времени из раствора с концентраций меди С г/л, равно

q = kC, где .k — константа скорости осаждения меди, в наших условиях

k = 0,016 .g6) .

Количество меди, выделившееся на проволоке за время прохождения через вертикальную трубку Q, будет пропорционально скорости цементации данного раствора V = кС и времени нахожУ дения проволоки в вертикальной трубке

t

Ъ > где E — - длина участка проволоки в вертикальной трубке, а Ч вЂ” скорость протяжки, т.е.

Q=kCt =V9t

Это можно .представить в виде таблицы, выражающей зависимость скорости цементации от концентрации исходного раствора и потенциала. о

I I

2 г/сек см E мВ

С, г/л

0,5

0,2 ° 10

5 1,6 ° 10 1,5

5,0

8 10 7

Из таблицы видно, что измеряй потенциал участка проволоки "электрода-осадителя", покрытого слоем осаженной меди, относительно участка практически чистой проволоки "электрода-осадителя", мы можем судить о скорости процесса цементации, кото15 рая пропорциональна концентрации раствора.

Предлагаемое устройство позволяет осуществить непрерывный контроль скорости цементации, что позволяет вести процесс в оптимальном режиме, благодаря появлению возможности своевременно осуществить оперативное регулирование процесса.

Формула изобретения

Устройство для электрохимического контроля скорости цементации в цементируемых растворах, содержащее измерительный проволочный электрод, намотанный на два барабана, электродвигатель, электролитическую ячейку с

ЗО электродом сравнения и регистрирующий прибор, о т л и ч а:ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения непрерывного контроля скорости цементации и повышения точнооти измерений, оно

35 снабжено вертикальной трубкой с.патрубками ввода и выпуска цементируемого раствора, внутри которой проходит измерительный проволочный электрод, а на входе и выходе расположе40 .ны проточные электролитические ячейки с цементируемым раствором,подсоединенные к регистрирующему прибору.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Делимарский Ю.К. Скобец Е.N.

Полиграфия на твердых электродах, Киев, "Техника", 1970, .с. 79-83.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 429109, кл. С 22 В .19/26, 05.02.72.

3. Демимарский Ю.К.,Грозыский A.Â.

50 Электродные процессы и методы исследований в полиграфии, Киев, 1960, с. 156 (прототип).

765723

Составитель И. Некрасов

Редактор Е. Гончар Техред Н.Граб Корректор.Г. Назарсва

Заказ 6501/42 . Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4