ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
Қ.И СӘТПАЕВ атындағы ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ ТЕХНИКАЛЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ
МП және АТМ кафедрасы
ЕСЕП БЕРУ
Тақырыбы: Рений қорытпасы негізінде қаптамаларды электролиттік тұндыру
Оқытушы Байқоңырова А.Ө.
Студент Саркеев Н.Ж.
Мамандығы 240440
Тобы МЦИ-03-1к
Алматы 2007ж.
Мазмұны
Кіріспе ……………………………………………………………………………………………………..3
- Ренийді және қорытпасын алу әдістері ……………………………………………….4
- Рений және оның негізгі қосылыстарының физика-химиялық
қасиеттері……………………………………………………………………………………………….-
- Ерітіндінің электр өткізгіштігін кондуктометр әдісімен анықтау
және нәтижелері…………………………………………………………………………………….9
3.1 Ерітінділердің электр өткізгіштігі арқылы комплексті иондардың
тұрақсыздық константасын анықтау…………………………………………………..12
- Рений қорытпаларын төрт камералы мембраналық электролизде алу
және тәжірибелік жұмыстар……………………………………………………………….13
4.1 Алынған рений қаптамаларын Na және аммоний гидроксидінде
анодтық еріту…………………………………………………………………………………….19
Қорытынды……………………………………………………………………………………………….21
Пайдаланылған әдебиеттер …………………………………………………………………….22
Кіріспе
Қазіргі техника саласында қолданылатын сирек металдардың рөлі ерекше. Жоғарыда айтылған металдардың арасында кездесетін шашыранды металл рений маңызды орын алады. Ренийдің табиғаттағы шикізаттары мен өнеркәсіптегі өндіру технологиялары өте күрделі. Сондықтан ренийдің әр түрлі шикізаттарын анықтаумен қатар, металды келешекте өндіру процесінтерін болашақ жас мамандар жақсы меңгере білу керек.
Біздің ғасырымыздың 60-шы жылдарының соңында ренийдің дүние жүзілік өндірісі жылына 1-2 тонна деңгейіне жетті. Барлық өндірілген ренийдің 80 %-ке жуығы әр түрлі қоспалы құймалар алуға, әсіресе молибден мен вольфрамның құймаларында қолданылған. Содан кейінгі жылдары ренийді мұнай –химия өнеркәсібінде өте сапалы бензин (жанармай) алу үшін платина-ренийлі катализатор ретінде қолданды. Ренийді осы мақсатқа қолдану, қондырғының 40-50 %-ке дейін өнімділігін арттырып, катализатордың жұмыс істеу қабілеттілігін 3-6 ретке ұзартты және платина шығынын кемітті.
Сирек кездесетін металл ренийдің 90-жылдардан бастап жаңа салаларға қолдану басталды. Мысалы, кейінгі кезде ұшақтармен кеңістікте қолданылатын аппараттардың турбиналарын, реактивті және турбо реактивтік двигателдерін жасауға қолданылды. Осыған байланысты кейінгі кезде ренийді өндіру үшін жаңа өндіріс орындарын ашып, комплекстік техналогияларды қолдану арқылы мынадай шикізаттардан, мысалы молибденит пен мысты байытылған концентраттарынан ренийді толық бөліп алу негізделген.
- Ренийдің қорытпасын алу әдістері
Кәзіргі уақытта Қазақстан Республикасының ренийді алатын жерінің негізгі көзі Жезқазған мыс рудаларының кен орны болып табылады. Мыс кендерінің құрамында 90 рений кездеседі [1].
Мыс кендерін флатациялық байыту кезінде кендегі ренийдің біраз бөлігі күрделі тотыққан байланыста отвальдық бөлімге,ал қалған бөлігі флатациялық суда қалады. Мыс концентраттарын балқу процесі кезінде ренийдің негізгі бөлігі газдық фазаға өтеді, содан кейін күкірт қышқылында тазалайды. Күкірт қышқылымен жуу арқылы ренийді бөліп алады. Ренийді толық мыс концентраттарынан бөліп алу үшін газдарды толық ұстап, оның құрамынан көрсетілген процестер арқылы бөліп аламыз. Көптеген процестер арқылы күкірт қышқылымен жуылған ерітіндіде ренийдің мөлшері 150-130 г/дм және күкірт қышқылында 600 г /дм болады [2].
Күкірт қышқылымен жуылған ерітіндіден ренийді бөліп алудың екі технологиясы бар-сорбциялық және экстракциялық [3].
Сорбциялық процесс ренийді ион алмастырғыш арқылы қарапайым бөліп алу, сорбент ионның перренат ионға жеткілікті талғамдылығы және агрессивті ортада иониттердің химиялық тұрақтылығы. Бірақ бұл әдістің кемшілігі рений бойынша сорбенттің сыйымдылығының артығы және күкірт қышқылы концентратциясының белгілі бір мөлшерде ғана болатындығы-150 г/л [4].
Ренийді бөліп алуда экстракциялық әдіс күкірт қышқылды ерітіндідегі концентратцияның жоғары интервалында және жоғары жылдамдықта процестің жүруіне негізделген. Бірақ та ол ластанған сулы ортада органикалық байланысқан болады. Сондықтан сулы ортадан тазартуды қажет етеді. Және де экстракциялық әдісте органикалық экстрагенттер қауіпті болады [5].
Осы екі тенхологияның соңғы өнімі көптеген жағдайларда металдық ренийді алуда болып аммоний перренаты табылады.
Металдық ренийді алуда практикада аммоний перренатын жоғары температурада тотықтыру әдісі және қышқыл электролиттерді электролизде қолдану әдісі болып табылады [6].
- Ренийдің және оның негізгі қосылыстарының физика-
химиялық қасиеттері
Рений жоғары температурада 3180 0С балқитын металл, оның сыртқы түрі болатқа ұқсайды. Сондықтан балқу температурасына байланысты, ол вольфрамнан кейінгі екінші ауыр металл, оның қорытпалары болатқа ұқсас келеді. Қалыпты жағдайда рений жұмсақ , ал ұнтақтары қара немесе сұр түсті болады. Ренийдің кейбір физикалық қасиеттері төменде көрсетілген.
Атомдық нөмірі 75
Атомдық салмағы 186,31
Тығыздығы,кг/м 21,0
Балқу температурасы,0С 3180 ± 20
Қайнау температурасы0,С 5900
Жылу өткізгізгіштігі,Вт 712,3
Қаттылығы,МПА 1960
Модульды серпімділігі,ГПа 470
Қалыпты температурада рений ауада тұрақты, ал оны 300 0С-тан жоғары қыздырғанда ренийдің ангидриді (Re2O7) пайда болады, температураны одан жоғары көтерген сайын, тотығу процесі өте жылдам жүреді.
Сутегімен металл оның балқу температурасына дейін әрекеттеспейді, ол азотпен жалпы қосылыста болмайды, бірақ оның нитридтері, аммиак пен ренийдің хлоридін әрекеттестіру арқылы алынады. Ренийдің басқа баяу балқитын металдармен ерекшелігі, ол көміртегі, бром, йодпен әрекеттеспейді. Хлормен, күкіртпен және фтормен тек қыздырғанда әрекеттеседі. Тұз және сутек қышқылдарында рений ерімейді, ол азот пен күкірт қышқылдарын қыздырғанда және сутегінінің қос тотығында жақсы ериді.
Re + 7HNO3 = HReO4 + 3H2O + 7NO2 (1)
2Re+7H2O2 = 2HReO4+6H2O (2)
Ренийдің ұнтағы сілтілермен ауада тұрақты немесе тотықтандырғыштармен балқытқанда рений қышқылының тұздары түзіледі. Ренийдің өзі балқытылған күміс, қалайы, мырыш және мыста төзімді, ол никель мен темірде жақсы ериді. Ренийдің оң валентті 6,5,4,3,2,1 және теріс 1 валентті қосылыстары белгілі, бірақ оның ішінде 7 валентті қосылыстары тұрақты келеді.
Рений технологиясында ренийдің 7,6,4,3 валентті қосылыстары үлкен рөл атқарады. Рений қосылыстарының ішіндегі ең негізгі тотықтары: рений ангидриді
Re2O7, үш тотықты рений ReO3 және ренийдің қос тотығы ReO2.
Рений ангидриді немесе (VII) валентті рений тотығы металмен немесе оның қосылыстарының ауада тотығуының нәтижесінде пайда болады. Мысалы, ренийдің дисульфиді ReS2.
4Re + 7O2 = 2Re2O7 + Q (3)
2ReS2 + 7,5O2 = Re2О7 + 4SO2 (4)
Рений оксидінің (VII) кристалы ақшыл-сары түсті келеді. Балқу температурасы 297 0С, қайнау температурасы 363 0С.
Оның қаныққан буының қысымы мен әр түрлі температурадағы тәуелділігі төменде келтірілген.
Температурасы, 0С 150 200 250 300 360
Қысымы Р, мм. сынап бағанасы: 5,6*10 -3 0,35 10,2 160 711
Рений оксидінің (VII) өте ылғал тартқыш, сондықтан, ауада ылғалды сіңіріп рений қышқылын түзеді:
Re2O7 + H7O = 2HReO4 (5)
Көміртегі (II) мен күкірттің (IV) оксидтері рений ангидридін (VII) төменгі тотықтарына тотықсыздандырады. Сутегі оны 3000 С-та диоксид тотығына (ReO2),
500 0С-та металға дейін тотықсыздандырады.
Ренийдің үш тотығы ReO3-қатты зат, сары-қызыл түсті келеді. Ол рений ұнтағының толық тотықталмаған кезінде түзіледі.
Таза үш тотықты ренийді ауаның қатынасынсыз 250 0С-та, рений оксидін рений (VII) ұнтағымен қосып қыздырғанда түзіледі:
3Re2O7 + Re = 7ReO3 (6)
Ауада үш тотықты ренийді ReO3 100 0С-та дейін қыздырғанда тұрақты күйінде болады, ал температураны жоғары көтерген сайын рений ангидридіне дейін тотығады.
Вакуумде 400 0С-тан жоғары температурада диспрпорцияланады (ыдырайды):
3 ReO 3 ↔ ReO2 + Re2O7 (7)
Суда үш тотықты рений ReO3 ерімейді. Тұз және күкірт қышқылдарымен және сумен араласқан сілті ерітінділерімен әрекеттеспейді. Натрий оксидімен қосып балқытқанда, натрий перренаты және натрий рениті түзіледі:
3ReO3 + 2Na2O = 2 NaReO4 + Na2 ReO3 (8)
Ренийдің қос тотығы ReO3-қатты зат, түсі қоңыр-қара, оны Re2 O7 немесе ReO3 -ті сутегімен 300 0С-та тотықсыздандырғанда, аммонийдің перренатын инертті ортада 400 0С-та ыдыратқанда немесе бес хлорлы ренийді ReCI5 гидролитті процеспен бөлу арқылы алуға болады:
3ReCI5 + 8H2O → 2ReO2 + H2O + 15HCI (9)
Вакуумде 7500 С-тан жоғары қыздырғанда, ренийдің қос тотығы (ReO2 )ыдырап, рений және ренийдің оксиді (VII) түзіледі:
7ReO2→2Re2O7+3Re (10)
Химиялық сипаттамасы бойынша ренийдің қос тотығы (ReO2) амфотерлі оксид.
Суда және сумен сұйытылған қышқылдарда, сонымен қатар концентрациясы жоғары тұз және фтор сутекті қышқылдарында ерімейді. Азот қышқылымен және сутегі қос тотығымен немесе хлорлы сумен өңдегенде, ренийдің қос тотығы рений қышқылына дейін тотығады.
Сілті мен ренийдің қос тотығын (ReO2) қосып балқытқанда құрамында бір валентті металы бар Me2 ReO3 ренит түзіледі.
Рений қышқылы HReO4 — өте күшті бір негізді қышқыл. Рений қышқылы рений ангидридін суда еріткенде немесе ерітіндіде ренийдің төменгі тотығын тотықтырғышпен әсер еткенде түзіледі.
Re2O7+H2O=2HReO4 (11)
Рений қышқылының марганец қышқылынан айырмашылығы әлсіз тотықтан-дырғыш. Бос күйінде қышқылды бөліп алу қиын, өйткені концентрациялы рений қышқылының сулы ерітіндісін қыздырғанда ерітінді ыдырап рений ангидриді түзіледі.
Рений қышқылы ерітіндіде түссіз, концентрациясы 60%-те жоғары болса, ерітінді жасыл-сары түске айналады.
Рений қышқылы, карбонаттар, сілтілер және оксидтермен әрекеттескенде перренаттар (MeReO4) түзіледі. Таллийдің, калийдің және рубидийдің перренаттары суда өте аз ериді. Натрий, магний және кальций перренаттары суда жақсы ериді, ал аммоний мен мыс перренаттары аздап ериді.
Перренаттардың кейбір қасиеттері 1-ші кестеде келтірілген.
1 кесте — Перренаттардың кейбір қасиеттері
|
Перренаттардың Түрлері |
Әртүрлі температурадағы пенренаттардың 100 г судағы ерігіштігі, 0С |
Балқу температура-сы, 0С |
Тығыздығы, г/см3 |
||
|
0 |
30 |
50 |
|||
|
TlReO4 KReO4 RbReO4 CsReО4 NHReO4
NaReO4 Ca(ReO4)2 Cu(ReO4)2 Fe(ReO4)2 Fe(ReO4)2 |
0,115 0,36 0,39 0,33 2,76
103 — — — — |
0,289 1,47 1,56 1,09 8,7
145 187 210 233 270 |
0,555 3,2 3,42 2,44 16,01
173 — — — — |
525 555 598 616 200 С-тан жоғары ыдырайды
414 934 ыдырайды — — |
6,89 4,38 4,73 4,76 3,55
5,24 4,94 3,72 — —
|
Ренийдің хлоридтері. Рений хлоридтерінің арасындағы зерттелгені бес және үш хлорлы рений. Бес хлорлы рений ReCI5, ренийді 400 0С-тан жоғарғы температурада хлормен әрекеттестіргенде түзіледі. ReCI5 – қара-қоңыр түсті қатты зат. Оның балқу температурасы 260 0С және қайнау температурасы 330 0C-ға тең. Ылғалды ауада түтінденіп, гидролизденудің нәтижесінде тұз қышқылының буы түзіледі. Суда ренийдің пентахлориды төмендегі реакция бойынша ыдырайды:
3ReCI5 + (8+х) H2O = 2ReO2 ∙ XH2O + HReO4 +15HCI (12)
Пентахлорид тұз қышқылында еріп, HReO4 пен HReCI5 түзіледі де ерітінді жасыл түске айналады. Пентахлоридінің ұшуы 150 0С-тан басталады, 180 0С-тан жоғары температурада диссоцияланып үш хлорлы рений ReCI3 түзіледі.
Оттегі атмосферасында пентахлоридті қыздырғанда ренийдің оксихлоридтері түзіледі.
8ReCI5+4O2=5ReOCI4+3ReOCI2 +7CI2 ↑ (13)
Үш хлорлы рений- қызыл-қара түсті зат, 730 0С-та қысыммен қысқанда балқиды. 550 0С-та үш хлорлы рений ReCI3 ұшады, ауада ReCI3 дигидратқа ReCI3 ∙2H2O айналады.
Суда және тұз қышқылында еріп, HReCI4 түзіледі. Сутегі 250 0 -300 0С-та үш хлорлы ренийді металға дейін тотықсыздандырады.
Үш хлорлы ренийді ауада қыздырғанда ренийдің оксихлориды түзіледі:
6ReCI3 + 7O2 = 2ReOCI4 + 4ReO3 + 3CI2 (14)
Ренийдің екі оксихлориды белгілі:
Балқу температурасы, 0С Қайнау температурасы, 0С
ReOCI4 30 228
ReO3CI 4.5 130
Хлоридтерді (ReCI5,ReCI3) оттегімен қосып 150 0 – 400 0С-та қыздырғанда, ренийдің оксихлоридтері түзіледі.
Ренийдің сульфидтері. Ренийдің сульфиді(Re2S7) және дисульфиді (ReS2) жақсы зерттелген.
Жеті күкіртті рений қара-қоңыр түсті зат. Қышқыл және сілті ерітінділерінен сутекті күкіртпен (H2S) тұнбаланады.
Ерітінділерде қышқылдардың концентрациясы(4н.HCI немесе 6н. H2SO4) жоғары болғанда, ренийдің сульфидтері толық ерітінділермен тұнбаланады.
2HReO4 + 7H2S = Re2S7 ↓ + 8 H2O (15)
Сілті ерітінділерінен тұнбалау процесі баяу жүреді. Бірақ , реакция кезінде біраз мөлшерде күкірт түзіледі, оны қайнатып бөліп алуға болады.
Суда, тұз және күкірт қышқылдарында және сілтілерде, тиосілтілерде рений сульфиді (VII) ерімейді, ал азот қышқылында ыдырап түзіледі.
Re2S7 + 14HNO3 = 2HReO4+ 7SO2↑ + 14NO↑ + 6H2O (16)
Инертті атмосферада 300 0-400 0С-ға дейін қыздырғанда,рений сульфиді(VII) ыдырап келесі реакция жүреді:
Re2S7 = 2ReS2 + 3S (17)
Ауада қыздырғанда рений сульфиді (Re2S7 ) рений оксидіне (VII) айналып жылу бөлінеді:
2Re2S7 + 21O2 = 2Re2O7 + 14SO2↑ + Q (18)
Рений сульфидінен (Re2S7 ) термиялық әдіспен ыдыратып, ренийдің дисульфидін (Re2S2 ) немесе 850 0 -1000 0С-та ренийді күкіртпен тура әрекеттестіріп алуға болады.
Рений дисульфиді қара түсті зат, оның торы (решеткасы) кристалды гексоналды болып келеді, молибденит (МоS2 )торына ұқсас.ReS2 тығыздығы 7,5 г∕см3 тең, ол ауада 300 0С-тан жоғары температурада тотықтанып ренийдің тотығы Re2O7 түзіледі:
2ReS2+7.5 O2 =Re2O7+ 4SO2↑ (19)
Ренийдің дисульфиді сілтілерде, тұз және күкірт қышқылдарында ерімейді. Ыстық азот қышқылы немесе оның сұйытылған ерітіндісі, оны HReO4 -ге дейін тотықтырады. Сутегі ағынында ReS2 қыздырғанда, металға дейін тотықсызданады [7].
- Ерітіндінің электр өткізгіштігін кондуктометр әдісімен анықтау
және нәтижелері.
Кондуктометр ОК/ I түрі сұйықтардың электр өткізгіштігін анықтайтын құрылғы. Құрылғының ерекшелігі жаңа технологияда дәл өлшеуге негізделген. Құрылғының шкаласы сименс(ом-1) бірлігімен градирленген. Басқа кондуктометрге қарағанда ешқандай қиындық туғызбайды. 0,1 микросиментен 0,5 аралығында өлшейді. Бұл практика жүзінде электр өткізгіштікті анықтауға мүмкіндік береді. Сонымен қатар құрылғы тіркейтін құрылғылармен және компенсографпен жалғанады. Осылардың көмегімен автоматты түрде регулировка жасап жазып алады. Құрылғыда алты контурдық өлшейтін және қосатын нүктесі бар. Демек алты нүктені бір ғана құрылғыда анықтап өлшеуге болады.
Кондуктометрді негізгі қолданылатын аймақтары.
Физика-химиялық өлшеулерде, электр өткізгіштікті анықтауда, иондардың қозғалуын, тұрақты диссоциясаны, ерігіштік коэффициентін және тағы басқа анықтауларда қолданылады.
Кондуктометрдің жұмыс істеу мақсаты :
Зерттелетін ерітіндіге екі нейтралды электрод салынады. Олардың геометриялық өлшемі толық анықталған және берілетін кернеуі белгілі болады. Кернеудің берілуі 1-суретте келтірілген.
1-сурет. Кернеудің принципті берілуі
Көрсетілген сызба компенсацияның керегінсіз электронды блокта электр өткізгіштіктің сименс бірлігінде ауытқусыз мәндерін есептеп береді.
Факт бойынша электролиттің электр өткізгіштігін анықтауда тоқты поляризациялық түрде қолдануға болады. Егер ерітіндінің электр өткізгіштігі жоғары болса, қажетті бөлігі жоғары болады. Осы мақсатқа байланысты құрылғыға 80 Гц пен 3 кГц беретін жеке генератор қосылады.
Қосылған 500 микросименстен жоғары бөлігі бір уақытта таралуды автоматты түрде өлшейді. Ерітіндінің электрөткізгіштігі үлесті электр өткізгіштікпен анықталады.
-ерітіндінің электр өткізгіштігі, электродтардың бет қабатында I см2 аралығында бір-бірінен 1см қашықтықта орналасуы.
ом-1 см-1 (20)
мұндағы: — электрөткізгіштік,(ом-1)
L- электродтардың аралығы, (см)
q-электродтардың бет қабаты, (см3)
Геометриялық анықтауы және кондуктометрде өлшенген ерітіндінің колибровкасы белгілі үлесті электр өткізгіштікте анықталады.
тұрақты қуысша (21)
(22)
мұндағы: 1 ∕ R — құрылғының сименс шкаласындағы өзгерісі
— колибровка жасалған ерітіндінің үлесті электр өткізгіштігі.
Электролиттердің электр өткізгіштігін анықтауда эквивалентті электр өткізгіштігі жиі қолданылады //
Эквивалентті электр өткізгіштік үлесті электр өткізгіштікке қарағанда мына формуламен оңай анықталады.
(23)
— үлесті электр өткізгіштік
Ерітіндінің үлесті электр өткізгіштігінің мәндері 2-кестеде берілген[8].
2 кесте – KCI ерітіндісінің үлесті электр өткізгіштігі
|
Концентрациясы, н |
Температурасы, 0С |
|||
|
0 |
18 |
20 |
25 |
|
|
0,01 |
0,000775 |
0,0012237 |
0,001276 |
0,001411 |
|
0,1 |
0,00715 |
0,01119 |
0,01167 |
0,01288 |
|
1 |
0,06541 |
0,0982 |
0,1020 |
0,1117 |
Есептері:
1) 0.01н KCI 20 0С
2) 0.1н KCI 20 0С
3) 1 н KCI 20 0С
; ; ;
1)
2)
3)
Құрамы әртүрлі ерітінділердің электр өткізгіштігін анықтау
1) 10 г/л – NaF, 1 мл- C3 H8 O3
температурасы – 20 0С
0,019∙0,018=0,019342
2) 20 г/л — NiSO4 , 7,2 г/л — NH4ReO4
8,4 г/л — H2WO4, 10 г/л- NaF
температурасы – 20 0С
0,0255∙1,018=0,025959
3) 20 г/л- NiSO4, 8,4- H2WO4
1 мл — C3 H8 O3
температурасы – 20 0С
0,00675 ∙1,08 = 0,0068715
4) 20 г/л- NiSO4 , 7,2 г/л — NH4ReO
1 мл — C3 H8 O3
температурасы – 20 0С
0,0093∙1,08=0,0094674
5) 8,4 г/л- H2WO4, 1 мл — C3 H8 O3
температурасы – 20 0С
0,000152∙1,08=0,000154736
6) 7,2 г/л — NH4ReO4 ,1 мл — C3 H8 O3
температурасы – 20 0С
0,0032∙1,08=0,0032576
3.1 Ерітінділердің электр өткізгіштігі арқылы комплексті
иондардың тұрақсыздық константасын анықтау.
Дайындалған қоспалардың комплексті анықтауында әртүрлі дайындалған ерітінділерді аламыз. Ерітінділер, мысалы — NiSO4 (I) концентратциясы немесе C3 H8 O3 тағы басқа комплекс түзуші концентратциялары және аламыз. Төртінші компанентке дистилденген су алынады. Алынған ерітінділердің мәндерін кестеге жазады. Осы қоспаларды I+IV, III+IV немесе I+III аналогты түрде анықтайды.
Осы кезде олардын артықшылығы жеке анықталады. Е— С , мұндағы С— қоспалардың I+II ,I+III электр өткізгіштігі, а қоспалардың I+IV немесе II+IV суммарлық электр өткізгіштігі. Осыдан кейін қоспаның құрамы мен тәуелділігінде график тұрғызады.
Электр өткізгіштікті Ni мен глицериннің комплекс түзбейтіндігі немесе комплекс түзетіндігі үшін анықтаймыз. Егер дайындалған ерітінділер комплекс түзетін болса, электр өткізгіштігі азаяды, ал комплекс түзбесе электр өткізгіштігі өз мәнінде қалып кей кездері жоғарылайды. Әртүрлі қоспалардың электр өткізгіштігі 3-кестеде анықталған.
3 кесте— NiSO4, C 3H8 O3 және H2 O ерітінділерінің электр өткізгіштігінің анықталған мәндері.
|
Қоспа 1 |
Қоспа 2 |
Қоспа 3
|
|||||||
|
NiSO4 0,01м мл |
H2 O мл |
1 Ом-1 см-1 |
C 3H8 O3 0,01м |
H2 O мл |
2 Ом-1 см-1 |
NiSO4 0,01м мл |
C 3H8 O3 0,01м |
С= NiSO4+ C 3H8 O3 0,01м Ом-1 см-1 |
=1+2 Ом-1 см-1 |
|
50 |
0 |
1,1 |
50 |
0 |
0,14 |
50 |
0 |
1,1 |
1,24 |
|
40 |
10 |
0,8 |
40 |
10 |
0,12 |
40 |
10 |
0,78 |
0,92 |
|
35 |
15 |
0,75 |
35 |
15 |
0,1 |
35 |
15 |
0,71 |
0,85 |
|
30 |
20 |
0,69 |
30 |
20 |
0,098 |
30 |
20 |
0,58 |
0,788 |
|
25 |
25 |
0,67 |
25 |
25 |
0,087 |
25 |
25 |
0,55 |
0,757 |
|
20 |
30 |
0,58 |
20 |
30 |
0,065 |
20 |
30 |
0,42 |
0,645 |
|
15 |
35 |
0,41 |
15 |
35 |
0,06 |
15 |
35 |
0,3 |
0,47 |
|
10 |
40 |
0,33 |
10 |
40 |
0,055 |
10 |
40 |
0,2 |
0,385 |
- Рений қорытпаларын төрт камералы мембраналық
электролизде алу және тәжірибелік жұмыстар.
Рений қаптамаларын төрт камералы мембраналы электролизде алады. Төрт камералы мембраналы электролизер 2-суретте көрсетілген.
катод 5 анод
1 2 3 4
Жұмыс-
шы H2SO4 H2SO4 HCI
ерітінді (10г/л) (10 г/л) (10 г/л)
2-сурет. Төрт камералы мембраналы электролизер: 1-катодтық , 2,3- ортаңғы, 4-анодтық камера, 5-мембрана
Төрт камералы мембраналы электризерде анод ретінде — графит, ал катод ретінде — мыс қолданылады. Әр камералар катион алмастырғыш мембраналармен (МК-40) бөлінген . Анодтық камераға тұз қышқылы ерітіндісі белгілі жылдамдықпен жоғарыдан тамшы түрінде келіп отырады, ал қалған камераларға ерітінділер присталдық насос көмегімен жіберіледі. Анодтық камераға тұз қышқылы 10- г/дм3 , ал ортаңғы камераларға рн = 2 — тең күкірт қышқылы және катодтық камераға жұмысшы ерітінді құйылады. ТЕС-14 немесе ВСА-5 арқылы электризерге тұрақты электр тоғы беріледі. Кернеуді және тоқ күшін вольтамперметр М-253 арқылы бақылап отырады . Жұмыстың бастапқы кезінде катодты тазалап, таразыда салмағын есептеп алады. Жұмыс аяқталғаннан кейін қайта таразыда өлшейді. Яғни бұл жұмыс барысында ерітіндідегі металдың қаншасы катодқа отырғанын анықтайды. Сонымен қатар жұмысқа кеткен тоқ шығынын есептейді.Қаптамаларды кептіріп,микроскоп арқылы анализ жасаймыз. Жұмыс нәтижесінде алынған қаптамаға рентгенографиялық әдіспен және химиялық әдіспен құрамына анализ жасалады. . Алынған рений-никель қаптамаларын электрохимиялық ерітіндіде ерітеміз. Ал кейбір кездері алынған қаптамаларды муфельдік пеште 400-4500С температурада күйдіреді. Қаптаманың бет қабатындағы құрылысын электронды-микроскоп “SUPERPROВ-733” микроанализатор арқылы қағаз бетіне көшіріп оған талдау жасалады[9,10]. 3,4 суретте микроанализатор арқылы алынған қаптамалар келтірілген.
Тәжірибелік жұмыстар
1) 4,6 г/л – NH4ReO4
2,0 г/л –NiSO4
4,0 г/л — (NH4)2SO4
0,2 г/л — H2SO4
Жұмыс жүру жағдайлары:
iк -400А/м2
j=0,408А
Sк=10,2м2
4мл/мин
4сағ
t =500
Мыс электрод массасы: m = 9.4929г
Мыс электродтағы тұнба массасы: m = 10,2502-9,4929=0,7576г
m = 0,7576г
Тоқ бойынша есептеу
Жалпы Re-ге кеткен тоқ күші -26,8 А∙сағ
Re) 26,8 А∙сағ — 26,6
0,408∙4 А — х
1,6198 — 100%
0,7576 — х
%
Ni) 26,8 А∙сағ — 29,35
0,408∙4А — х
1,7278 — 100%
0,7576 — х
%
2) 20 г/л — NiSO4
40 г/л — (NH4)2SO4
0,5 мл — H2SO4
1 мл — С3H8O3
4,6 г/л — NH4ReO4
Жұмыс жүру жағдайлары:
iк =400А/м2
j=0,408А
Sк=10,2м2
1(4мл/мин)
4 сағ
t =400
Мыс электрод массасы : m =9,2119г
Мыс электродтағы тұнба массасы: m =9,2988-9,2119=0,0828г
m =9,2988
Жалпы Re-ге кеткен тоқ күші -26,8 А∙сағ
Re) 26,8 А∙сағ — 26,6
4∙ 0,408А — х
1.6198 — 100%
0.0829 — х
%
Ni) 26,8 А∙сағ — 29.35
4∙ 0,408А — х
1.7973 — 100%
0.0829 — х
%
3) 4,6 г/л — NH4ReO4
20 г/л — NiSO4
20 г/л — (NH4)2SO4
0,5мл — H2SO4
1мл — С3H8O3
Жұмыс жүру жағдайлары:
iк — 400А/м2
Sк = 10,2м2
j = 0,408А
t = 500
4сағ
Мыс электрод массасы: m =7,0325г
Мыс электродтағы тұнба массасы:7,0448-7,0325=0,0123г
m =0,0123г
Жалпы Re-ге кеткен тоқ күші -26,8 А∙сағ
Re) 26,8 А∙сағ — 26,6
4∙ 0,408А — х
1.6198 — 100%
0.0123 — х
%
Ni) 26,8 А∙сағ — 29.35
4∙ 0,408А — х
1.7873 — 100%
0.0123 — х
%
4) 10 г/л — NaF
8,4 г/л — H2WO4
7,2 г/л — NH4ReO4
40 г/л — H2SO4
20 г/л — NiSO4
Жұмыс жүру жағдайлары:
iк =1500А/м2
54
t =210С
dm=17,35
m = 0,0781г
Есептелген тоқ шығымы: Re- 4,67 %, Ni-4,27 %.
3-сурет. Микроанализатор арқылы алынған рений-никель қаптамалары.
Кұрамы:
|
Спектр, % |
О |
Ni |
W |
Re |
Итого |
|
Спектр 1 |
1,85 |
0,06 |
0,18 |
97,91 |
100,00 |
|
Спектр 2 |
1,67 |
0,25 |
0,00 |
98,09 |
100,00 |
|
Спекр 3 |
2,30 |
0,18 |
0,85 |
96,67 |
100,00 |
|
Орташа |
1,94 |
0,16 |
0,34 |
97,56 |
100,00 |
10 г/л — NaF
8,4 г/л — H2WO4
7,2 г/л — NH4ReO4
40 г/л — H2SO4
20 г/л — NiSO4
Жұмыс жүру жағдайлары:
iк =1500А/м2
54
t =210С
dm=17,35
m = 0,0781г
Есептелген тоқ шығымы: Re- 4,67 %, Ni-4,27 %.
4-сурет. Микроанализатор арқылы алынған рений-никель қаптамасының 50 микрондағы бөлігі.
4.1 Рений-никель қаптамаларын Na және аммоний гидроксидінде
анодтық еріту
Алынған рений-никель қаптамаларын Na және аммоний гидроксидінде (қатынасы 1:1) анодтық ерітеміз. Анодтық ерітіндіде катод ретінде тоттанбайтын болат алынады. Na және аммоний гидроксидінде еріткеннен кейін колометриялық анализ жасаймыз. Калометрия сөзі — түске бояу деген мағына береді.
HCI-3мл
ShCI2(20%)-3мл
NH4CNS(25%)-1мл
аликвота+ H2Oдис.су 10-ға дейін
бояудың таралуын ұстап тұру 15-20 мин
экстракциялау
калометрия
СRe мг/л
1)
4,6 г/л — NH4ReO4
20 г/л — NiSO4
40 г/л — (NH4)2SO4
0,2мл — H2SO4
1мл — С3H8O3
Жұмыс жүру жағдайлары:
iк — 400А/м2
4сағ
t =22 0С
m=0,7576г
Масса бойынша тоқ шығымы: Re-8,9%; Ni-8,09%.
Анализ бойынша тоқ шығымы: Re-1,55%; Ni-6,69.
Есептелген уақыты 10сағ.42 мин
Калометриялық анализ бойынша нәтижелері: Re-17,34% ; Ni-82,66%.
2)
4,6г/л — NH4ReO4
20г/л — NiSO4
20г/л — H2SO4
1мл — С3H8O3
Жұмыс жүру жағдайлары:
iк — 400А/м2
4сағ
t =23 0С
m=0,0123
Масса бойынша тоқ шығымы: Re- 0,76%; Ni-0,69% .
Анализ бойынша тоқ шығымы Re-0,34%; Ni-0,4%.
Есептелген уақыты 5сағ.20мин
Калометриялық анализ бойынша нәтижелері: Re-44,71%; Ni-55,29%.
3)
10г/л — NaF
8,4г/л — H2WO4
7,2- NH4ReO4
20г/лNiSO4
40г/л — H2SO4
1мл — С3H8O3
Жұмыс жүру жағдайлары:
iк — 1500А/м2
5сағ
t =28 0С
m= 0,0788
Масса бойынша тоқ шығымы: Re-4 ,71 %; Ni-4,28 %.
Анализ бойынша тоқ шығымы Re-2,69 %; Ni-1,83 %.
Есептелген уақыты 4сағ.
Калометриялық анализ бойынша нәтижелері: Re-57,1%; Ni-42,9%.
Қорытынды
Металдық ренийді практика жүзінде аммоний перренатын жоғары температурада тотықсыздандыру және қышқыл электролиттерді қолдану арқылы электролиз әдісінде алады. Электролитті әдісті қолдану арқылы өте таза құрамды қорытпаларды алуға болады. Зерттеу барысында таза қорытпаларды алуда бірқатар әдістерді жүргіземіз. Сонымен қатар осы әдістердің параметрлерін толық жүргізе отырып,нәтижесінде дұрыс мәліметтер аламыз. Бұл зерттеудің мақсаты таза металдар қорытпаларын алу және осы зерттеулерді өндіріс саласына енгізіп, тек енгізіп қоймай жаңа жетістіктерге қол жеткізу болып табылады. Таза металдарды өндірісте алуда экономикалық жағынан тиімді әдістерді пайдалынылады.Сондықтан да осы таза металдарды алу жолында алдымен ғылыми зерттеулер жүргізіп,дұрыс мәліметтер алынуы тиіс. Ғылыми зерттеулер нәтижесінде ғана жаңа жетістіктерге қол жеткізуіміз мүмкін.
Пайдаланылған әдебиеттер
- Попловка Е.М., Моргунова И.Д., Зак С. Ш. Рениевый минерал в рудах
Джезказганского месторождения.// Доклады АН СССР. 1962-Т.146,
№3 — С.433-436.
- Лебедев К.Б. Рений и исследование процессов его извлечение из
ренийсодержащих продуктов. Афтореф.дисс.докт.- Алма-Ата.1971.-50с
- Лебедев К.Б. Рений-М.,1963.-208с.
- Загордяя А.Н. Ионобменное извлечение рения из молибденсодержащих
растворов. Автореф.дис.конд.-Алма-Ата. 1970-29с.
- Виноградова М.А., Фоминых Е.Г. и др. Экстракционное извлечение рений
из промывной серной кислоты, полученной на базе металлургических газов
медеплавильного производства// В кн. Экстракция и сорбция в металлургии
молибдена, вольфрама и рения.-М., 1971.-С.71-77.
- Основы металлургии.Т.4 Редкие металлы.- М. 1967.-С.642
- Көбжасов Ә.К.,Жантөреев Ә. Рений металлургиясы .Алматы 2001.-122с
- Промартель элетрохимических приборов.// Кондуктометр типа Ок 102/I
Будапешт I 300.,п/я 06. Венгрия.- 17с
- Тишкин А.м.,Поперека М.Я. Особенности катодного процесса при
электроосаждения никель-рениевых сплавов// Ж. прик.химия-1971,-Т44.
№5 C 1015-1020.
10 Коровин Н.В.,Ронжин М.Н., электроосаждение рения из сульфатно-
аммиачных растворов //Журнал физической химий 1961,Т35,вып 3. С.660
