я в Цен і вимагає збільшення анодного потенціалу; вихід шламу в цьому випадку різко зростає при одночасному погіршенні його якості, що в свою чергу значно погіршує техніко-економічні показники його подальшої переробки.
До складу анодного нікелю входить безліч інших компонентів, що містяться в дуже незначних кількостях, переважаючими з яких і надають найбільш значний вплив на фізичні і хімічні властивості нікелевих анодів, є кисень, сірка.
Кисень практично не розчиняється у нікелі і знаходиться в ньому у вигляді оксиду нікелю (II). Вміст кисню в нікелі до 0,2% на пластичність нікелю не впливає. Однак при нагріванні такого нікелю в відновної атмосфері він стає крихким.
Сірка в чистому вигляді в нікелі не розчиняється, а знаходиться у вигляді сульфіду нікелю, який утворює з нікелем легкоплавкіевтектики з температурою плавлення 644 ° С, що залягає по межах зерен, і додає нікелю крихкість. Процесу розподілу сульфіду нікелю по межах зерен сприяє низька швидкість охолодження анодів. При збільшенні масової частки сірки в анодному нікелі понад 0,5% підвищується вихід шламу з одночасним погіршенням його якості в процесі електролізу нікелю в Цен, а також знижується вихід металів в розчин.
Найбільш сильно знижує міцність анодів спільна присутність надлишкових кількостей сірки та вуглецю.
. 2.2 Основи хімічних процесів у дугових печах
Процес плавки нікелю в електропечах заснований на здатності нікелю до утворення евтектичного сплаву з вуглецем, температура плавлення такого сплаву складає 1319 оС. Діаграма стану системи Ni-C представлена ??на Малюнку 2.2. нікель плавка піч
Як видно з діаграми (Малюнок 2.2), растворімость вуглецю в розплавленому металі досить висока і, у міру збільшення концентрації (С,%) вуглецю, температура плавлення суміші знижується, досягаючи мінімального значення 1 319 оС у точці, відповідної 2,22% вуглецю (мас.). Ця властивість нікелю визначає технологію ведення всього процесу його плавки в електропечах, який можна умовно розбити на два етапи. На першому етапі виробляється науглерожіваніе ванни металу і проплавление шихти в умовах евтектичного розплаву по реакциям:
(2.1)
Ni + C=Ni3C (2.2)
Звідки випливає, що перші порції шихти повинні містити надмірну кількість вуглецю, що забезпечує легкоплавкость шихти і найбільш швидке отримання ванни розплаву в печі. Даний етап характеризується надлишком пористих, крихких і досить легких шлаків. Надлишок вуглецю згодом віддаляється при взаємодії з оксидами, що містяться в наступних працях шихти, що містять знижена кількість відновника.
На другому етапі, після проплавлення всієї шихти, що утворився Ni3C (карбід нікелю) взаємодіє з NiO (оксидом нікелю (II)) по реакції:
C + NiO=4Ni + СО (2.3)
При протіканні реакції відновлення виділяється велика кількість оксиду вуглецю, спливаючі бульбашки якого перемішують розплавлений метал, однак, у зв'язку зі значним вмістом вуглецю у ванні печі, кількість оксиду вуглецю, яке може виділитися з розплаву, досить значно і може призвести до викиду металу. Нікель володіє порівняно малим спорідненістю до кисню, тому його відновлення протікає досить легко і з великою повнотою.
Малюнок 2.2 - Діаграма стану системи Ni-C
Поряд з нікелем практично повністю відновлюються і оксиди домішок (Cu2O, CoO, FexOy). Оксид міді відновлюється також легко, як і оксид нікелю. Кобальт і особливо залізо володіють більш високим спорідненістю до кисню, ніж нікель, однак високі температури процесу та наявність відновника сприяють їх високого ступеня відновлення.
Стійкість горіння дуги між електродом і розплавом істотно залежить від складу розплавленого металу. Метал, що знаходиться в безпосередній близькості до електрода, має підвищений вміст вуглецю по відношенню до решти маси розплаву за рахунок матеріалу електрода. У результаті конвекції (перенесення) порції металу, збагачені вуглецем з пріелектродних області, безперервно несуться вглиб ванни розплавленого металу, де при змішуванні реагують з рештою металом ванни. Якщо основна маса розплаву має підвищений вміст вуглецю, то виділення оксиду вуглецю невелике і дугового розряд в печі протікає спокійно, без сильного шуму. Якщо ж основна маса розплаву містить підвищену кількість кисню у складі оксиду нікелю (II), то виділення окису вуглецю з розплаву носить характер частих мікровзривов в пріелектродних зоні. За рахунок такого бурхливого виділення оксиду вуглецю, рівень ванни під електродом безперервно змінюється, і як наслідок змінюється відстань між електродом і розплавом, що призводить до частого припинення та відновленню дугового розряду і супроводжується гучним шумом і тріском під час роботи печі.
.2.3 Втрати металів зі шлаками
У міру проплавлення шихти в дуг...
