Гальваностегия и  гальванопластика

Электролиз кроме перечисленных процессов широко при­меняется для нанесения металлических покрытий из мате­риалов анода или соединений, растворенных в электролите, на поверхность детали, служащей катодом (хромирование, лужение, никелирование и т. п.). Такой процесс называется гальваностегией.

Электрохимические процессы используются для получе­ния металлических копий с изделий, получивших название матриц. Такой процесс называется гальваноплас­тикой.

Широкое применение гальванопластика получила в полигра­фии. Явление электролиза используется при очистке (травлении) поверхностей деталей от загрязнений путем снятия с них тонкого поверхностного слоя. Объект травления в этом случае служит анодом.

Электрохимические процессы широко используют в цветной металлургии для производства алюминия. Процесс получения алюминия заключается в разложении глинозема А1₂Оз. При этом на катоде выделяется алюминий, а на аноде — кислород. Однако глинозем имеет высокую температуру плавления (2050°С) и не электропроводен. Поэтому его растворяют в расплавленном криолите ЫазА1Р₆. Смесь оксида алюминия с криолитом имеет более низкую температуру плавления (950°С) и служит электро­литом для получения алюминия. Такая относительно высокая рабочая температура процесса заставляет в качестве материалов электродов и футеровки электролизеров ванны, где получают металл, применять уголь или графит.

Современные электролизеры для получения алюминия рабо­тают на постоянном токе при плотности тока на аноде 7000— 10000 А/м², при дальнейшем увеличении плотности тока усили­ваются побочные реакции, которые приводят к увеличению паде­ния напряжения на ванне и увеличению удельного расхода элек­троэнергии.

    Нормальное напряжение на ванне составляет 4,2—4,5 В, а удельный расход электроэнергии на тонну алюминия 14000—18000 кВт-ч.

Ванны включают последовательно; они образуют серию, со­стоящую из десятков и сотен ванн. Токи ванн достигают 200— 250 тыс. ампер. В связи с этим к ошиновке ванн предъявляются высокие требования, особенно к качеству неразъемных и разъ­емных контактных шин и шинных пакетов.

Производство алюминия является одним из наиболее энер­гоемких процессов, поэтому для питания электролизных ванн постоянным током в десятки и сотни тысяч ампер ис­пользуется мощный выпрямительный агрегат, который под­ключается к заводским сетям напряжением 6, 10 и 35 кВ.

Этот агрегат состоит из специального понизительного транс­форматора, выпрямительных блоков, высоковольтного выключа­теля и аппаратуры защиты управления и сигнализации. Мощные выпрямительные агрегаты выполняются на ртутных управляемых вентилях, а также на кремниевых силовых диодах.

Установки промышленного электролиза относятся к крупным потребителям электроэнергии. Они потребляют из сети активную мощность в течение продолжительного времени. Отключения установок очень редки лишь в период ремонта. Пусковые режимы установок характеризуются плавным повышением напряжения и мощности в течение нескольких десятков часов, таким образом, не создается трудности для системы электроснабжения. Коэффи­циент мощности установок промышленного электролиза не ни­же 0,92.

Лекция 9. Тема 1.8  Применение электрических полей в технологических процессах

1Общие сведения

2 Электрические фильтры

3 Установки для электроокраски. пневмоэлектрический способ

4 установки электростатической окраски

Общие сведения

Установки, использующие электрическое поле постоянного тока высокого напряжения в промышленности, предназначены для:

- направленного движения капель или твердых частиц;

-улавливания взвешенных в газе частиц;

-разделения смеси частиц.

Сильные электрические поля все в большей степени исполь­зуются в различных технологических процессах:

- очистка газов от пыли;

- электроокраска;

- нанесение порошковых покрытий в электрическом поле и т. д.

Принцип создания указанных процессов заключается в том, что частицам твердого вещества или жидкости сообщается некоторый заряд, а электрическое поле, в которое они вно­сятся, создает их движение в определенном направле­нии.

Электрические фильтры

Следует отметить, что во многих технологических процессах отходы производства улетучиваются в виде пыли и газов, засо­ряя при этом окружающую среду. Наиболее мощными источниками отходов являются тепловые электрические станции, особенно работающие на топливе с боль­шой зольностью, металлургические заводы и предприятия химической промышленности. Для улавливания пыли используются электрические фильтры, которые во много раз снижают загряз­ненность атмосферы, а также повышают выход полезного про­дукта, что создает основы безотходных технологических про­цессов.

Принцип действия электрических фильтров может быть пояс­нен рисунком 255, а. В зону между электродами / (катод) и 2 (анод) направляется газовый поток с частицами пыли 3. Если к электродам от источника питания 4 подводится напряжение, то между ними создается электрическое поле и начинается дви­жение электронов 5 и положительно и отрицательно заряженных ионов 6. Все эти частицы в соответствии с зарядами направля­ются к электродам. Ток между электродами будет мал вследствие незначительного уровня ионизации межэлектродного простран­ства.

Эффективным ионизатором пространства между электрода­ми может служить коронный разряд, который образуется вокруг малого цилиндра — катода 1 при напряженности электрического поля более 15 кВ/см. При большей иониза­ции межэлектродного пространства возникает интенсивный поток отрицательных частиц, они налипают на частицы пыли и вместе двигаются в сторону анода. У анода частицы пыли теряют свой заряд и оседают на нем. При периодиче­ском встряхивании анода пыль направляется в бункера. Электрические фильтры отличаются высокой эффективно­стью очистки газов, достигающей 97—99%.

Простейшая электрическая схема включения фильтра приве­дена на рис. 255, б. Катод К и анод А получают питание от ис­точника, состоящего из трансформатора Тр, преобразователя ЯР и регулятора Р.

.

Рисунок - Схема работы электрофильтра

Поток газа направляется между электродами С и А, где и происходит процесс его очистки от пыли по принци­пу, который был изложен выше.  

Электрофильтры применяются для очистки дымовых газов эл.станций, цементных и сажевых заводов, на предприятиях химической промышленности и т.д.