TOPREFERAT.COM.KZ - Қазақша рефераттар



МАЗМҰНЫ - www.topreferat.com.kz

КІРІСПЕ....................................................................................................................3

ТЕОРИЯЛЫҚ БӨЛІМ

1 МЕТАЛДАРДЫҢ ЕРУІНІҢ ЭЛЕКТРОХИМИЯЛЫҚ КИНЕТИКАСЫ........6

1.1 Түйіскен электрохимиялық реакциялар..........................................................6

1.1.2 Мырыш концентраттарын күйдіру...............................................................9

1.1.3 Мырыш сульфатының ерітіндісін басқа қоспалардан тазарту................11

1.2 Қоспасы бар металл ерітіндісінің кинетикасы.............................................12

1.2.1 Электролиз үрдісінің теориялық негізі.

Катодтық үрдіс. Анодтық үрдіс...........................................................................15

1.2.2 Электролиз үрдісін анықтайтын факторлар.

Анодтар. Катодтар................................................................................................17

1.3 Сутегілік деполяризациялы металдардың еруі. Сутегі бөлінуінің асқын кернеулілігі.............................................................................................................18

2 ТӘЖІРИБЕЛІК БӨЛІМ

2.1 Тәжірибенің әдістемесі...................................................................................24

2.2 Мырыштың еру үрдісіне температурамен күкірт қышқылының концентрациясының әсерін анықтау...................................................................26

2.3 Қышқыл ерітіндісіндегі қоспалардың мырыштың

еру кинетикасына әсері.........................................................................................29

ҚОРЫТЫНДЫ.......................................................................................................38

ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР........................................................................39

ҚОСЫМШАЛАР..........

Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Жұмыс көлемі: 51 бет
Пәні: Соңғы қосылған дипломдық жұмыстар

-----------------------------------------------------------------------------------

ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫСТЫҢ ҚЫСҚАРТЫЛҒАН МӘТІНІ

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ ҒЫЛЫМ ЖӘНЕ БІЛІМ МИНИСТРЛІГІ РЕСПУБЛИКАЛЫҚ МЕМЛЕКЕТТІК ҚАЗЫНАЛЫҚ
ЖАРАТЫЛЫСТАНУ ҒЫЛЫМДАРЫ ЖӘНЕ ЭКОЛОГИЯ ФАКУЛЬТЕТІ

Бейорганикалық және

аналитикалық химия кафедрасы

БІТІРУ ЖҰМЫСЫ

Тақырыбы: Мырыштың күкірт қышқылында еру кинетикасына, кейбір электротерістілігі жоғары
МАЗМҰНЫ

КІРІСПЕ....................................................................................................................3

ТЕОРИЯЛЫҚ БӨЛІМ

1 МЕТАЛДАРДЫҢ ЕРУІНІҢ ЭЛЕКТРОХИМИЯЛЫҚ КИНЕТИКАСЫ........6

1.1 Түйіскен электрохимиялық реакциялар..........................................................6

1.1.2 Мырыш концентраттарын күйдіру...............................................................9

1.1.3 Мырыш сульфатының ерітіндісін басқа қоспалардан тазарту................11

1.2 Қоспасы бар металл ерітіндісінің кинетикасы.............................................12

1.2.1 Электролиз үрдісінің теориялық негізі.

Катодтық үрдіс. Анодтық үрдіс...........................................................................15

1.2.2 Электролиз үрдісін анықтайтын факторлар.

Анодтар. Катодтар................................................................................................17

1.3 Сутегілік деполяризациялы металдардың еруі. Сутегі бөлінуінің асқын кернеулілігі.............................................................................................................18

2 ТӘЖІРИБЕЛІК БӨЛІМ

2.1 Тәжірибенің әдістемесі...................................................................................24

2.2 Мырыштың еру үрдісіне температурамен күкірт қышқылының концентрациясының әсерін
2.3 Қышқыл ерітіндісіндегі қоспалардың мырыштың

еру кинетикасына әсері.........................................................................................29

ҚОРЫТЫНДЫ.......................................................................................................38

ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР........................................................................39

ҚОСЫМШАЛАР...................................................................................................42

КІРІСПЕ

Мырыш – Д.И. Менделеевтің периодтық системасындағы екінші топ элементі,
Мырыштың пластикалық қасиеті температураға байланысты өзгереді. Мырыш бөлме температурасында
Мырыштың көп мөлшері (40%) – құбырларды, сымдарды және де
Мырыш – латунь және бронзы балқымаларын алу үшін қолданады.
Табиғаттағы мырыш

Табиғатта 60-қа жуық мырыштың минералдары белгілі. Ең көп таралғаны
Мырышты минералды кендерде кадмий, индий, талий, галлий, күшән, қалайы,
Барлық сульфитті мырышты кендерді флотациялық байытуға ұшыратады, кеннің құрамына
Бұл концентраттар 40% мырыш сонымен қатар 1,5% қорғасын сульфиді
Гидраметаллургиялық әдіспен мырышты алу.

Пирометаллургиялық әдіске қарағанда гидрометаллургиялық әдіс көп қолданыста. Мырыш гидрометаллургиялық
Мырышты гидрометаллургиялық технологиялық әдіспен алу үшін мынадай саты арқылы
1. Шикізатты металлургиялық өндіруге дайындау.

2. Мырыш концентратын күйдіру.

3. Күйдірілген заттарды және басқа да материалдарды ерітуге дайындау.

4. Құрамында мырышы бар материалдарды еріту.

5. Мырыш ерітінділерін басқа қоспалардан тазарту.

6. Мырышты электрлік тұндыру.

7. Катодты мырышты балқыту.

Электролит ерітінділерінде металдың өздігінен еру үрдісі зерттеушілердің назарын ертеден
Қолданбалы және халық шаруашылығындағы мәнділігімен қоса металдардың еру үрдісі
Берілген жұмыстың мақсаты металдық мырыштың күкірт қышқылының сулы ерітіндісінде
ТЕОРИЯЛЫҚ БӨЛІМ

1 МЕТАЛДАРДЫҢ ЕРУІНІҢ ЭЛЕКТРОХИМИЯЛЫҚ КИНЕТИКАСЫ

1.1 Түйіскен электрохимиялық реакциялар

Металдың электрохимиялақ ерігіштігінің теориясының негізгі сұрағы металл бетінің электролит
Электролит ерітінділерде металдың еруінің жүйелік ілімін 1880 ж. Н.Каяндер
Одан бұрынырақ 1830 ж. Де-ля-Рив [7] металл еруі үрдісінің
Локальды элементтердің алғашқы сандық хаттауды Н.И.Слугинов берген, ол металдың
Локальды элемент теориясы соңынан кең дамыды. Әсіресе оған Г.В.
Қысқа тұйықталатын микроэлементтердің бар болуы, яғни катодты және анодты
Түйіскен электрохимиялық реакциялардың теориясының әрі қарай дамуы Вагнер мен
Осы көрініске сүйенсек, егер беттің барлық химиялық және физикалық
Қышқыл ерітіндісіндегі металдың электрод бетінде нақты жылдамдықпен келесі реакциялар
Н++е=½Н2 і1 реакциясының жылдамдығы
Ме=Меn++ne і2 – реакциясының жылдамдығы
Кері реакциялар жылдамдығы; сутегінің иондалуы және металдың тотықсыздануы көрсетілгеннен
і1=k1·aн·exp[-α1·F·φк/RT]
(1.2)

мұндағы

k1 және k2 сәйкес реакциялардың жылдамдық константасы

R – уневерсал газ тұрақтысы

α1 және β2 ионның электр энергиясының өзгеруіне байланысты осы
F- фарадей саны

φк және φа – осы реакциялардың электрод потенциалы

Сутегінің бөлінуі мен металдың еру үрдісі эквивалентті санмен жүріп
і1=і2=іс
мұнда іс – металдың өздігінен еру жылдамдығы келтірілген теңдеу
Қышқыл ерітіндісіндегі металдың электродта сутегі электроды мен теңескен металл
ic= ķ1* а1*ехр
Стационарлық потенциал мен металдың өздігінен еру жылдамдығының шамасы графикалық
Өздігінен еру жылдамдығы тура аналитикалық жолмен шешілуі мүмкін, φс
φc=A+
мұндағы A=

мәнді φс теңдеуіне қоя отырып (1.1) немесе (1.2) теңдеуден
ic=
(1.5) теңдеуден металл үшін стационарлық үрдістің иондану жылдамдығы теңдік
Жоғарыда аталған заңдылықтар, қышқылда темір мен қорғасынның ерігіштігін анықтауда
Осы зерттеулер нәтижесінде, еріту кинетикасы мен стационарлық потенциал шамасы
1.1.2 Мырыш концентраттарын күйдіру.

Мырыш өндірудің ең алғаш металлургиялық операциясы мырыш концентраттарын күйдіру.
1) Металл сульфльфатының максималды мөлшерін тотыққа айналдыру.

2) Күйдірілген затта аз мөлшерде сульфид 3-4%-тін, өндіріс үрдісінде
3) Күкірт қышқылында ерімейтін мырыш ферритін аз мөлшерде алу.
4) Мырыш және қорғасын силикаттарының түзілуін көп мөлшерде болдыртпау.
5) Күйдірілген затты ұнтақ ретінде және үлкен реакциялық бетімен
Гидрометаллургияда мырыш концентраттары тотығып – сульфаттанған болып табылады. Мырыш
ZnS+1,5O2 = ZnO+SO2 +230025Дж

Бұл реакция 900-1000 0С температурада жүреді. Ал қалған мырыш
ZnS+2O2 = ZnSO4

Мырыш сульфатының түзілуін басқа да реакция теңдеулерімен келтіруге болады:

2SO2 + O2 = 2SO3

ZnO+ SO3= ZnSO4

Күйдірілген затты еріту.

Мырышты гидрометаллургиялық өндіруде еріту үрдісі басты рөлді атқарады. Осыдан
Ерітуге ең алдымен күйдірілген заттың құрамы мырыш оксидінен (ZnO),
Еріту үрдісінің мақсаты: күйдірілген заттың құрамындағы мырышты және бағалы
Еріту үрдісі – дегеніміз қатты материалдың бірнеше құрамды бөліктерін
Еру үрдісінің басты көрсеткіші болып, мырышты күйдірілген заттан ерітіндіге
Мырыш оксиді күкірт қышқылында мынадай реакция теңдеуі бойынша жүреді:
ZnS+H2SO4 =ZnSO4 +H2O

Ал мырыш сульфиді концентрлі күкірт қышқылымен әрекеттеседі:

ZnS+H2SO4 =ZnSO4 +H2S

1.1.3 Мырыш сульфатының ерітіндісін басқа қоспалардан тазарту.

Техникалық прогреске байланысты гидрометаллургиялық әдіспен мырышты алудағы, ерітіндіні басқа
Ең алдымен электролиттің тазалығы басты рөлді атқарады, ол мырыштың
Мыс, қорғасын, кадмий қоспалары катодты металды ластайды, мырышпен бірге
Қоспалардан тазарту әдісіне байланысты 4 топқа бөлінеді:

І – темір, алюминий, күшән, сурьма, индий, галий, кремнизен.

ІІ – мыс, кадмий, кобальт, никель, талий.

ІІІ – хлор, фтор.

ІV – калий, натрий, магний, марганец.

Ерітіндіні І топ қоспаларынан тазарту үшін гидролитикалық әдіс қолданамыз.
Fe2(SO4)3+6 H2O=2Fe(OH)3+3H2SO4

Fe2(SO4)3+2H2O=2Fe(OH) SO4+H2SO4

Темір ерітіндіде ІІ валентті болып келеді. Темір гидроксиді Fe(OH)2
Темірді тұнбаға түсіру үшін, оны ІІІ валенттілікке ауыстыру керек.
Екінші топ қоспаларынан арылу үшін ерітіндіні мырыш шаңымен өңдейді.
Хлордан арылу үшін бір валентті мыс қосады.

Cu++Cu+2CI-→ Cu2CI2

Мұнда мыстың ионды түрі және металды түрі қажет. Сондықтан
1.2 Қоспасы бар металл ерітіндісінің кинетикасы

Металды біртекті бетте ерітуде электрохимиялық реакция жылдамдығы барлық бөлікте
Ерітудің нығайған көрінісінен әлі де ауытқуды металда біртексіз қоспалар
Біртексіз қоспалардың физикалық және химиялық қасиеттерінің негізгі металл қасиеттерінен
Осы жағдайда қосындының электродты потенциялы негізгі металл потенциялына
Бұрынырақта анықталғандай, қоспа және негізгі металл микрогальваний элементтерінің үлкен
Электрөткізгіштігі төмен ерітінділерде жергілікті электр токтары туындайды. Металда
Қоспаның жұмысы келесі түрде түсіндіріледі.[3] Негізгі металда қоспаның болмауы
Беттің катодты және анодты бөліктері ток өткенде поляризацияланады. Локальді
Металл коррозиясы жайлы әдебиеттерде локальды элементтердің ток күшінің графикалық
Осындай диаграмманың мысалы 2 суретте көрсетілген.

1 қисық металдың анодты, ал 2 қисық қоспаның катодты
Стационарлық жағдайда микроэлемент жұмысында негізгі металл анодты, ал қоспа
Коррозия тогының шамасын табу үшін, ток күші мәнін таңдаймыз,
I=
R шамасына ток күші әсер етеді, себебі оның өтуінде
Микроэлементтің қарастырылған қарапайым үлгісі шынайы жағдайда металл бетінің анодты
Катодты және анодты үрдістерді кеңістікте бөлу дәрежесі анодты бөліктерден
1.2.1 Электролиз үрдісінің теориялық негізі

Электролиз – мырыштың гидрометаллургиялық өңдеудің ақырғы стадиясы болып табылады.
Күйдірудің, ерітудің, басқа қоспалардан тазалаудың нәтижесі – электролиз үрдісінде
Мырыш сульфатының нейтралды ерітіндідегі құрамы, электролизға жібергенде әр түрлі.
Электролиз үрдісінің мәні былай: нейтралды электролиттер электролизді ваннаға келеді,
Жалпы айтқанда мырыштың электротұтынуы мынадай схема арқылы көрсетуге болады:

ZnSO4+H2O=Zn+H2SO4 + 0,5О2

Катодтық үрдіс.

Катодта мырыш ионы және сутегі иондары болады:

Zn2++2e→Zn

2Н++2е→Н2

Мырыштың стандартты потенциялы -0,762В тең, ал сутегінікі +0,0В
Анодтық үрдіс.

Таза электролит қорғасын анодында мынадай үрдістер байқалады:

2ОН- - 2е →Н2О+0,5О2 (1)

Рb - 2е → Рb2+
(1) үрдісті жүзеге асыру үшін, жұқа материалдан анод дайындау
Қорғасын анодты қолдануы келесі жағдайлармен түсіндіріледі. Қорғасын ионы Рb2+
Рb+ SO4 – 2е→PbSO4 Е0PbSO4/Pb=-0,356В

Тез арада анодты қабатта қорғасын сульфаты еріп, анодтық бетінде
Pb+H2O -4е→ PbO2+4Н+

Осы ерігеннен кейін қорғасын аноды тоқтатылады.

1.2.2 Электролиз үрдісін анықтайтын факторлар.

1. Электролит құрамы.

Нейтралды ерітіндідегі токтың шығымы мырыштың концентрациясына тәуелді.

Электролизға кеткен электр энергияның шығыны да Zn концентрациясына тәуелді.
ZnSO4+H2O=Zn+H2SO4 + 0,5О2

мұнда 65г катодта тұнған мырыш, 98г H2SO4 реттеледі немесе
2. Токтың тығыздығы.

Токтың тығыздығын электролизді ванналардың өндірілуі анықтайды. Токтың тығыздығы неғұрлым
3. Электролит циркуляциясы.

Электролиздің қанағаттаныларлық технико-экономикалық көрсеткішін алу үшін:

ток шығымы және электроэнергия шығыны.

Электролитте катодты қабатта мырыш концентрациясын бақылау.

Жұмыс істелінген электролиттен 50г/л мырыш шығуы керек. Осыдан электролит
4. Электролит қышқылдығы.

Электролиз үрдісінде электролит күкірт қышқылымен байытылады. 1г мырышқа 1,5г
5. Электролит температурасы.

Джоуль заңы бойынша жылу бөлініп, температура шектен асып кетуі
Анодтар. Катодтар.

Мырыштың электротұнуында анодты үрдіс көп энергияны жұмсайды. Анодтың механикалық
Мынадай шарттарды қанағаттандыру керек:

А) күкірт қышқылында ерімеуі.

Б) токты жақсы өткізу.

В) ауыстыруға ыңғайлы болуы.

Анодты жасау үшін ең ыңғайлы металл 1% күмісі бар
Катод ретінде альюминидің таза беттерін қолданады. Қалыңдығы 4-7мм болады.
1.3 Сутегілік деполяризациялы металдардың еруі. Сутегі бөлінуінің асқын кернеулілігі.

Қышқылды ерітінділерде көптеген металдар сутегілік деполяризациямен ериді, яғни түйіскен
ηн2=a+b·lgiк
мұндағы а және b – ток тығыздығына тәуелсіз коэффициенттер

Теңдеудегі а константасы (ік=1а/см2) ток тығыздығы бірге тең болғандағы
Кесте 1. Қышқыл ерітінділеріндегі 20 0С әртүрлі металдарда
Металл а b Металл а b

Аg 0,95 0,1 Мо 0,66 0,08

АІ 1 0,1 Nb 0,8 0,1

Аu 0,4 0,12 Nі 0,63 0,11

Ве 1,08 0,12 Рb 0,156 0,11

Ві 0,84 0,12 Рd 0,24 0,03

Сd 1,4 0,12 Рt 0,1 0,03

Со 0,62 0,14 Sb 1 0,11

Сu 0,87 0,12 Sn 1,2 0,13

Fe 0,7 0,12 Ті 0,82 0,14

Те 0,97 0,12 ТІ 1,55 0,14

Нg 1,41 0,114 W 0,43 0,1

Мn 0,8 0,1 Zn 1,24 0,12

Кесте 1-ден көретініміз осы мәндер 0,3 тен 1,5В аралығында
b константасы (кесте 1) металл табиғаты мен ерітінді құрамына
b=
Мұндағы α мәні көптеген металдарда 0,5 тең, ал 298К
Көптеген авторлардың зерттеуі сутегі бөлінуінің кернеулігінің түрлі теориясын тудырды.
Қышқыл ерітіндідегі сутегі ионының разряд үрдісі келесі аралық қатынастардан
1. Гидроксони ионының сутегінің адсорбинді атомын тудыратын разряды.

Ме(Н2О)++е=Me(Н)+Н2О
2. Қарапайым химиялық үрдіс (атомдардың рекомбинациясы) ретінде өтетін сутегі
Ме(Н)+Ме(Н)=2Me+Н2
Немесе сутегінің адсорбцияланған атомның қатысуы мен гидроксони ионының разрядының
Ме(Н)+ Н2О++е=Me+Н2О +Н2
Негізде қандай кинетикалық схеманың қатысуына байланысты, және қандай саты
Электрохимиялық десорбция сатысымен қатар кинетикалық схеманы қолдана отырып А.Н
(1.13)

Мұндағы ψ1 – екіншілік электрлік қабаттың диффузионды бөліктің потенциялының
СН+ - сутегі ионының концентрациясы

а – тұрақты шама. Барлық қалған шамалар жалпылыққа қабылданған
Теңдеуден көріп отырғандай, ток тығыздығының артуына байланысты кернеулік те
Сутегі ионы концентрациясының артуы аса кернеулілікті төмендетеді. Бірақ сол
(1.13) теңдеуіндегі α коэффиценті сутегі ионының разряды жүретін металл
Бірінші топқа (платина, паладий) рекамбинация сатысы барлық үрдістің кинетикасын
Екінші топ металдары (мырыш, қалайы, қорғасын, сынап) атомарлы сутегімен
Металдырдың үшінші тобы (никель, кобальт, темір, мыс) жүзеге асырылатын
Осылайша жүргізілген әрбір авторлардың экспериментальды зерттеулері көрсеткендей баяулаған разряд
Егер металл сутегіні жақсы адсорбцияласа (платина, паладий), разряд шамасы
Электрохимиялық еру және металл коррозиясы жайлы әдебиеттерге шолу, оның
Қорытпа түріндегі мырыш пен оның қосындыларының еруі ерітіндідегі металл
Айтылғандарға байланысты, зерттеу нысаны ретінде ұнтақ түріндегі мырыштың күкірт
2 ТӘЖІРИБЕЛІК БӨЛІМ

2.1 Тәжірибенің әдістемесі

Зерттеу 3 суретте көрсетілген құрылғыда орындалған.

Сурет 3. Күкірт қышқылы ерітіндісінде мырыштың еру жылдамдығын анықтау
1. магнитті араластырғыш

2. стакан – термостат

3. реакциялық колба

4. термометр

5. ажыратқыш шына түтік

6. подставка

7. штатив

8. су және эксикатор

9. газдық бюретка

Қондырғы сыйымдылығы 0,14л конустық шыны колбадан тұрады, оған күкірт
Колба резина қақпақпен және ажыратушы шыны түтікпен (5) жабылады,
Ерітіндіні термостаттау үшін реакциялық колбаға талап етілген температурамен бір
Ерітіндіні араластыру айналым саны тұрақтылығын қамтамасыз ететін магнитті (1)
Мырыш ұнтағы анықталған грануломенриялық құрамда пайдаланылған. Әрбір ұнтақ бөлігінің
Квалификация ЦВ маркасына сәйкестендірілді, ондағы қоспалар 2 кестеде көрсетілген.

Кесте 2. МЖ маркалы мырыштағы қоспаның құрамы.

Маркасы Zn, % Қоспалар, % масса

Рb Fe Сd Сu Аs,Sb,Sn барлығы

МЖ 99,99 0,005 0,003 0,002 0,001 - 0,01

Мырыш үгіндісінің өлшендісі барлық тәжірибелерде 1г теңестірілген. Тәжірибелерде бөлінетін
Тәжірибенің бірнеше сериясы мырыштың еру үрдісіне температура және күкірт
2.2 Мырыш ерітіндісі үрдісіне температурамен күкірт қышқылының концентрациясының әсерін
Толық фақторлық тәжірибенің жоспарлауы матрицасын температураның және күкірт қышқылының
Өлшенетін шама мәні әрбір тәжірибеде белгілі уақыт мезетінде екі
Жоспарлау матрицасын түрғызу үшін фактордың нольдік деңгейі алынған және
Әрбір факторға сәйкес 5 0С және 0,05н шамаларының түрленген
Жоспарлау матрицасы мен оның нәтижесі 3 кестеде көрсетілген.

Кесте 3. Жоспарлау матрицасы және тәжірибелер нәтижесі.

№ Х0 Х1 Х2 Х1·Х2 У1 мл/мин У2 мл/мин
1 +1 +1 +1 +1 4,48 4,6 4,54 0,0072

2 +1 -1 -1 +1 1,64 1,8 1,72 0,0128

3 +1 -1 +1 -1 2,44 2,48 2,46 0,0008

4 +1 +1 -1 -1 3,06 3 3,03 0,0018

Матрицадан қосу бір параметрдің жоғарғы мәніне сәйкес келеді, минус
Нәтижелер У1 және У2 сутегі бөлінуінін жылдамдығы мәнімен көрсетілген,
S2i=
Мұндағы m - өлшеу саны

і - өлшеудің тәртіп саны

Регрессионды теңдеу коэффицентінен есептеу үшін, біртектілікке дисперсия нәтижесін бағалау
G=
Алынған мәнді кестелік мәннен G1-р(f1, f2), салыстырдық, мұнда р=0,05
S2вос=
Берілген шама регрессия теңдеуінен алынған мәнділік коэффицентін бағалау үшін
Регрессия теңдеуінің коэффиценті (bj) келесі теңдеумен анықталады.

bj=
b0=2,94, b1=0,85, b2=0,56, b3=0,19 мәндері алынған. Оларға
у=2,94+0,85·Х1+0,56·Х2+0,19·Х1·Х2
мәнділік коэффицентінің бағалауы олардың дисперсиясын есептеді.

S2(bj)=
Коэффицентердің мәндері Стьюдент критериі арқылы анықталады.

tj=
Алынған t0=110,5; t1=31,9; t2=21,1; t3=7,1 мәндерін кестелік мәндермен салыстыратын
Критерилерді кестелік мәнмен салыстыру f0,95(4)=2,78 олардың барлығының қажетті
Теңдеудегі барлық коэффициенттер оң, бұл сутегі бөліну факторының жылдамдығының
Берілген теңдеу мырыш ерітіндісінің күкірт қышқылындағы еру үрдісіне сәйкес
2.3 Мырыштың еру кинетикасындағы қышқыл ерітіндісіне қоспалардың әсері

Зерттеу 0,1н күкірт кышқылын 25 0С температурада жүгізілді, өлшенді
Мырыштың қоспасыз еруінде (сурет 4) қандай да бір кідіріс
Сутегі мырыштың еруінде ұсақ көбіктер бөліп, нәтижесінде ерітінді лайланып
Мұндай нәтиже металдың жібуінің артқандығынан болуы мүмкін ол мырыш
Мырыштың теңдік потенчиялы минус 0,73В құрайды. Осыдан мырыштың еруі
Қышқыл ерітіндісінде мыс, никель, кобальт, кадмий иондарының бар болуы
Жалпы алғанда химиялық реакциялардың бәрін гетерогенді үрдіс деуге болады,
Гетерогенді жүйеде реакция әр түрлі фазалар аралығында өтетіндіктен мұндай
ω=(1/S) · (dn/dt)
мұнда S- фазалардың жанасу бетінің ауданы; dn- уақыт бірлігінде
Ашық жүйеде заттар (реакцияға қатысатын және реакциядан шығатын заттар)
Гетерогенді реакцияға қатысушы заттардың әрқайсысы әр түрлі фазалар құрамында
Гетерогенді үрдіс таза химиялық реакцияның сатысымен қатар әр түрлі
Гетерогенді реакцияның тағы бір ерекшелігі – олардың құрылымдық элементтерінің
Гетерогенді үрдістерді сипаттау үшін теориялық физиканың заңдарын қолдануға тура
Қатты заттар қатысуымен өтетін гетерогенді реакциялардың тәжірибелік жолмен алынған
α=1-exp(-ktn )
α-заттың реакцияға түсу дәрежесі; k және n – тұрақты
t-уақыт.

Егер гетерогенді үрдіс ретінде қатты заттардың еруін қарастыратын болсақ,
1. Әрекеттесетін заттардың ерітіндіден фазалар шекарасына келуі (мысалы, еріткіш
2. Еріткіш әсерінен заттың кристалл торының бұзылуы, немесе қатты
3. Химиялық реакция сатысы (мысалы, еріткіштің немесе онда еріген
4. Реакция өнімдерінің қатты дененің бетінен ерітінді көлеміне ауысуы.

Бұл келтірілген сатылардың өзі тағы бірнеше басқа сатыларға бөлінуі
Гидрометаллургияда, сондай-ақ кеннен флотация арқылы керекті компоненттерді ерітіп бөліп
Үрдістер мынадай сатылармен өтеді:

1. Газдың ерітіндімен сорбциялануы.

2. Ерітілген газ бен еріткіштің сұйық арқылы қатты фаза
3. Еріткіштің қатты фаза қабатынан диффузияланып өтуі (ішкі диффузия)

4. Қатты фаза бетінде химиялық реакцияның өтуі.

5. Реакция өнімдерінің ерітінді көлеміне ауысуы.

Бұл сатылардың әрқайсысына тән жылдамдықтары болады. Ең баяу өтетін
Реакция механизімін толық сипаттау үшін мынадай жағдайлар болуы қажет:
Жалпы үрдістің жылдамдығын ең баяу жүретін сатысымен анықтайды.

Гетерогенді үрдісте реакция өнімі фазалардың шекарасында жанасу бетінде түзіледі.
Қатты денемен химиялық әрекеттесуге түсетін ерітіндідегі заттардың қатты дененің
Гидродинамиканың заңдары бойынша, қатты фазаның бетіне жақын жерде сұйық
Нернстің айтуы бойынша, қатты дене бетіне жақын жатқан және
Уақыт бірлігінде dt берілген аудан А арқылы диффузияланып өтетін
dm=-ДА(dc/dx)dt
осыдан диффузия жылдамдығы:

dm/dt=-ДАdc/dx
мұнда Д – диффузия коэффициенті, см2/с, dc/dx – концентрация
Заттың қатты дене бетіндегі концентрациясын Сδ ерітінді көлеміндегі концентрациясын
(ΔС= Сδ-С):

dm/dt=ДА(Сδ-С)/ δд
Бұл теңдеуді ерітілетін қатты заттың беттік қабатына онымен әрекеттесетін
Кадмий ионы (сурет 5), кобальт (сурет 6) және мыс
Кадмий қоспасы мырыштың еру үрдісін баяулатады.(8 сурет) және қандайда
Шамасы бойынша үрдіс жылдамдығын білуге болатын ток күшінің қосынды
Кесте 4. Әртүрлі жағдайларда тәжірибе басталғана дейінгі 5минутта есептелген
Шарт Таза Zn Қоспамен

Ni Co Cu Cd Ni,Co,Cu Ni,Co,Cu,Cd

І, А 1,22 1,71 1,73 1,74 0,36 2,58 1,36

Осы мәндер 5-11 суретте көрсетілген нәтижелерді растайды.

Үлкендеу ток күші 2,58А қоспасының біріккен кезінде байқалады, кадмийсіз
Көрсетілген заңдылықтарды келесіден бастап түсіндіруге болады. 1кестеде көрсетілгендей сутегінің
Шындығында қышқылдағы мырыш еруі үрдісіне көмектесетін құбылыс өте күрделі
Мырыш пен қоспаның байланысын қалпына келтіру жалдамдығы әртүрлі, металл
Сонымен қатар металл бөлікте ріндегі мырыш бетіне қонған құрылымдар
Қорытынды

1. Мырыштың ұнтағының күкірт қышқылы ерітіндісінде еру үрдісі
2. Регрессионды теңдеу түріндегі температурамен күкірт қышқылының конценрациясының үрдіске
3. Барлық көрсетілген ион қоспаларын мырышпен тотықсыздандырып және
4. Никель, кобальт және мыс иондарын қосу негізгі
5. Берілген жұмыстың нәтижелері техналогиялық үрдістерді жүзеге асыруда
ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР

Бірімжанов Б.А. Жалпы химия.- Алмалы.: 2001. -620с

Кинетика электродных процессов / А.Н. Фрумкин, В.С. Багодский, З.А.Иофа,
Скорчеллетти В.В. Теоритические основы коррозии металлов. –Л.: Химия, 1973.-264с.

Скорчеллетти В.В. Теоретическая электрохимия. –Л.: ГОСХИМИЗДАТ, 1975.-608с.

Феттер К. Электрохимическая кинетика: Пер. с нем. –М.: Химия,
Антропов Л.И. Теоритическая электрохимия. 4-е изд., перераб. И доп.-М.:
Электрохимическая теория коррозии / сост. П.В. Акимов.-М., Металлургиздат., 1938.-450с.

Слугинов Н.П. Теория электролиза. –С.-П., 1981.-294с.

Акимов Г.В. Основы учения о коррозии и защите металлов.
Оспанов Х.К.Физикалық химия./ Оспанов Х.К., Қ амысбаев Д.Х., Абланова
Акназарова С.Л. Оптимизация эксперимента в химии и химической технологии./
Малышев В.П. Математическое планирование металлургического и химического эксперимента. –Алматы:
Ашмарин И.П. Быстрые методы статистической обработки и планирования эксперимента./
Адлер Ю.П. Введение в планирование эксперимента. –М.: Металлургия, 1969.
Адлер Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий./ Адлер
Хикс Ч. Оснавные принципы планирования эксперимента. –М.: Мир, 1967.
Налимов В.В. Статистические методы описания химических и металлургических процессов./
Налимов В.В. Статистические методы планирования эстремальных эксперимента./ Налимов В.В.,
Саутия С.Н. Планирование эксперимента в химии и химической технологии.
Рузинов Л.П. Статистические методы оптимизации химических процессов. –М.: Химия,
Кафаров В.В. Методы кибернетики в химии и хим.технологии. –М.:
Тихомиров В.Б. Планирование и анализ эксперимента. –М.: Легкая индустрия,
Романенко В.Н., Орлов А.Г., Никитина Г.В. книга для начинающего
Маркова Б.В., Математическое планирование химического эксперемента. Маркова Б.В., Рохвагер
Ахназарова С.Л. Оптимизация эксперемента в химии и химической технологии./
Кабанов Б.Н. Электрохимия металлов и адсорбция. –М.: Наука, 1966.-222с.

Снурников А.П. – Гидрометаллургия цинка. – М., Металлургия, 1981.-
Тарарин С.В. Электролиз водных растворов в цветной металлургии. М.:
Зайцев В.Я. Металлургия свинца и цинка./ Зайцев В.Я., Маргулис
Шиврин Г.Н. Металлургия свинца и цинка. – М.: Металлургия,
– 352с.

Лакерник М.М. Металлургия цинка и кадмия./ Лакерник М.М., Пахамова
Баймаков Ю.В. Электролиз в гидрометаллургии./ Баймаков Ю.В., Журин А.М.
Зеликман А.Н. Теория гидрометаллургических процессов. – М.: Металлургия, 1975.-452с.

Лоскутов Ф.М. Металлургия тяжелых цветных металлов. – М.: Металлургия,
Прикладная электрохимия. / Под ред. Докт. Технических наук професор
Жайлауов Ж..Т. Физикалық химия. –Алматы.: 1991.-259с.

Рахимжанов П.Р. Гальваникалық элементтер. -Өскемен.: 2004.-43с.

Рахимжанов П.Р. Разработка методов последовательного растворения самородного и изоморфносвязонного
ҚОСЫМШАЛАР

Сурет 1 Қышқыл ерітінділеріндегі металдың ерігіштігі (і2) мен сутегінің
Сурет 2 Локальды элементтің поляризациялық қисығы.

1. Металдың анодтық поляризация қисығы.

2. Металдың катодтық поляризация қисығы.

Сурет 4. Мырыштың қоспасыз еру ұзақтығына сутегі көлемінің тәуелділігі

Сурет 5. Никель ионы қосылған мырыштың еру ұзақтығына сутегі
Сурет 6. Кобальт ионы қосылған мырыштың еру ұзақтығына сутегі
Сурет 7. Мыс ионы қосылған мырыштың еру ұзақтығына сутегі
Сурет 8. Кадмий ионы қосылған мырыштың еру ұзақтығына сутегі
Сурет 9. Никель, кобальт, мыс ионы қосылған мырыштың еру
Сурет 10. Никель, кобальт, мыс және кадмий ионы қосылған
Сурет 11. Сутегі көлемінің мырыштың еру ұзақтығына тәуелділігі:
1- қоспасыз; қоспамен

2- никель

3- мыс

4- кадмий

5- никель, кобальт және мыс

6- никель, кобальт, мыс және кадмий

3

VН2,мл

τ,М

τ,М

VН2,мл

τ,М

VН2,мл

τ,М

VН2,мл

τ,М

VН2,мл

τ,М

VН2,мл

τ,М

VН2,мл

τ,М

VН2,мл

IgI

i2

IgI

i2

i1

i1

φме

IgIс

φс

φн2