Способ определения скорости восстановления металла из оксидного расплава Советский патент 1990 года по МПК G01N27/416 

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 отвальных шлаков.

Целью изобретения является пошше- ние точности определения скорости восстановления металла из оксидного

расплава и расширение области npmie- нения данного способа.

На чертеже изображена схема построения анодной кривой.

Способ осуществляется следующим образом.

Первоначально экспериментально определяют значения катодной поляризации кольцевого вращающегося электрода, помещенного в оксидный расплав, при двух скоростях его враше- ния. Далее рассчитываются анодные поляризации (f(- t/ и (

Эффективный ток обмена суммарного родного процесса .(ip) «учитывающий ,шодный разряд кислорода и растворе- :ше материала вращающегося кольцевого электрода.

По найденным величинам анодных поляризаций и току обмена определяют скорость процесса:

V

10

2F

RT ( (1)

V -i&- (M ., (2)

скорости восстановле- ния металла из расплава при угловой скорос.ти вращения электрода

,UJ H (х/ соответственно, мол/(см -с);

плотности анодного тока при угловой скорости вращения о; и (х) соответственно, А/см ;

анодная поляризация

электрода при угловой скорости вращения и и} соответственно,В, 30

зводят аналогичные изметепенно увеличивающейся восстанавливаемого оксив каждом опыте рассчи- 35 значение разности равноиалов в соответствии с

(Ч У-Ч ) - (

RT т а мпОп -пГШР

ЛА.От

-ГП

де (-i;,

({ff -ifp) - разности равновесш.1х потенциапов катодного и суммарного анодного процессов при различных концентрациях оксида в расплаве,В, 50 al п . ai, л - активность оксида

Шп tT

расплаве, По закону Генри

м„о, -

(4)

Где С. Q - концентрация восстанавли- ваемого оксида в расплаве мае.%;

k - коэффициент пропорциональности.

На чертеже V - с/ на расстояниях ( U p) и ( Vp от l/ от1а1адывают V и V соответственно. При проведении опыта с большей концентрацией оксида находят

() (q) -tf ) +

w Л p

RT

n.m .F

In

CMnOm

MnOm

(5)

5

30

35

40

50

55

От нового значения (f р откладывают экспериментальные значения катодных поляр из а1дий, проводя опыт таким образом, чтобы (f лежало в интервале ц к -Р к бьшо больше ср . Точку в, отвечающую V , располагают на линии аб, а ординату точки г V находят из соотношения

( I-

,..,. . ,(„

I-, г,ет р

VCO 1-е

Если анодная поляризация для V заметно меньЩе 0,2 В/можно поместить на продолжении прямой,проведенной через точки, отвечающие V и V, Зависимость V - ( продолжают от б к г,. Проводят третий опыт таким образом, чтобы (f попало в интервал Уl| и . Значение V помещают на линию вг, а величину V при Lf fj находят из соотношения типа (6), 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 величину ( fp) из (5), определяют V, отвечающую компромиссному потенциалу неподвижного электрода

Пример Г..Проводили определение скорости восстановления монооксида меди (С 2в2; 4,5; 5,4 мас.%) в расплаве, содержащем мас,%: СаО 28,57; SiOz 28,57; AljQj 14,29; В,/ 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 синхронног о двигателя

СО-1 через редуктор, отградуирован- нцый по фотоэлектрическому тахометру Стальной электрод приводил п во

вращение {и) -20

и; 60 с- )

Потенциал исследуемого электрода измеряли относительно медного электрода высокоомным вольтметром потенциос тата П-5848. При достижении постоянного значения катодной поляризации ( tfjf), которую фиксировали на ленте самопишущего потенциометра КСП-4, переходили к другой скорости вращения (u)) и находили поляризацию (1- ).

Значения экспериментально найденных катодных поляризаций и рассчитанных анодных поляризаций приведены в таблице. Величина i равна 0,0183 А/см Числовое значение константы скорости диффузии (К.) составит 9, 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 параметр

.

1589188

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

Формула изобретения

Способ определения скорости восстановления металла из оксидного расплава, включающий измерение компромиссного потенциала кольцевого вращающегося электрода, помещенного в расплав,, относительно электрода сравнения, отличающийся тем, что, с целью.повьшения точности и расширения области применения способа, измерение компромиссного потенциала кольцевого вращающегося электрода производят при двух скоростях его вращения, определяют эффективный анодный ток обмена и сдвиг равновесного катодного потенциала при изменении концентраций восстанавливаемого оксида в расплаве, и по диаграмме плотность анодного тока обмена - потенциал определяют скорость восстановления металла.

V

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.