Страница:БСЭ-1 Том 64. Электрофор - Эфедрин (1934).pdf/16

Материал из Викитеки — свободной библиотеки
Эта страница была вычитана

для получения металлов и именно тех, к-рые трудно осаждаются или совсем не выделяются из водных растворов, как напр. легких металлов — алюминия, магния, натрия и проч. Электролизу подвергаются их расплавленные хлористые соли с получением на аноде хлора или же к расплавленной галоидной соли добавляется окись получаемого металла. Для уменьшения тепловых потерь подбирают электролит с наименьшей t° плавления. Непрерывно расходуемые и добавляемые в электролит вещества должны быть естественно безводными, а также чистыми. Углерод в качестве материала для электродов применяется очень широко, т. к. это — единственный материал, обладающий весьма высокой огнеупорностью наряду с удовлетворительной электропроводностью. Катод часто делается железным или из другого металла, иногда с угольной облицовкой для предупреждения сплавления с полученным металлом. Ванны для электролиза соединяются последовательно для приключения к нормальным электрическим генераторам напряжением в 120—500 V. Работа в серии требует тщательного наблюдения за ваннами, т. к. нарушение режима одной сказывается на других.

Алюминий. Исходным материалом для получения технического Al служит глинозем Al2O3. В виду того, что глинозем сам по себе тока не проводит, его растворяют в расплавленных галоидных солях, именно в AlF3·3NaF (криолите), оказавшемся удобным для практического электролиза. На катоде выделяется Al, а присутствующий в электролите Al2O3 деполяризует анодный разряд фтора, вместо которого выделяется кислород, имеющий гораздо меньший потенциал разряда. Разряд кислорода в свою очередь деполяризуется энергией соединения его с углеродом анода. Практически на напряжение разложения приходится около 3 V. Большая плотность тока порядка 100 А/дм² обусловливает значительные потери напряжения на омические сопротивления в электролите и контактах. Поэтому вольтаж ванны на практике 4,5—6 V и выше. Глинозем получается из бокситов и должен быть очень чист. Электролизерами для алюминия служат железные ящики, выложенные внутри кирпичом с облицовкой угольными плитками или угольной набойкой на смоле (рис. 4). Рис. 4Рис. 4 В поду закладываются угольные блоки (или железные шины под угольной набойкой) для подвода отрицательной шины: дно служит катодом, здесь осаждается Al в расплавленном виде (он несколько тяжелее электролита). Над поверхностью металла располагаются короткие (для уменьшения омических потерь) угольные блоки — аноды, подвешенные на коротких же медных шинах, с регулировкой высоты подвеса. Во время работы поверхность электролита покрыта тонкой коркой затвердевшего электролита. Глинозем периодически присыпается сверху на электролит и электроды и служит отчасти дополнительной теплоизоляцией. Получающийся Al периодически вычерпывается. Разрабатывается новый тип ванны с одним анодом диаметром в 2,5 м.

Выход по току в современных ваннах около 80%, расход энергии (18—25 kWh на кг Al по постоянному току) зависит от конструкции ванны. Нагрузка на ванну до 20 т. А и выше. Вследствие значительного расхода электрической энергии заводы алюминия располагают ближе к большим электроцентралям, преимущественно гидравлическим. По плану первого пятилетия у нас строятся: завод на Днепре на 15 т. т А1 и под Ленинградом на 5 т. т. Мировое производство в 1929 — 265 т. т, из них: в Америке 135 т. т (см. Алюминий).

Магний. Этот металл на 40% легче,, чем алюминий, и начинает его заменять в самых разнообразных применениях. Магний получается: а) по оксидному способу из окиси магния, растворяемой в смеси расплавленных фтористых солей магния, бария и кальция; б) по хлоридному способу из расплавленного хлористого магния чистого или с примесями хлористого натрия (для понижения t° плавления электролита) или из карналлита. Карналлит как исходный материал приходится целиком обезвоживать, а используется из него только часть MgCl2. В отличие от алюминия магний полностью или частично всплывает на поверхность электролита при электролизе. Поэтому конструкция ванн иная. Поверхности обоих электродов вертикальны, между ними вверху располагается незначительно погруженная в электролит перегородка, служащая для отделения всплывающего магния от анодных газов. Иногда работают без перегородки, теряя в выходе тока и выигрывая на вольтаже. В противоположность алюминию магний не сплавляется с железом, поэтому железные катоды и нефутерованные железные ванны находят применение. Дополнительный неэлектрический подогрев ванн применяется при относительно низкоплавких электролитах (смеси хлоридов). При высокой t° ванны (оксидный процесс 950°) подогрев затруднителен, т. к. теплопередающие стенки (обыкновенно железные) деформируются.

Существует особая конструкция ванны с жидким катодом — расплавленным свинцом (Ашкрофт). Аппараты и процессы здесь аналогичны электролизу с ртутным катодом (см. выше электролиз хлорощелочей). Напряжение в этой ванне примерно то же, как и в др. устройствах: (в среднем 7 V), но ηi выше 85%; расход энергии 18—19 kWh/кг магния. Магний производит гл. обр. Германия. Мировое производство в 1928 ок. 2.500 т. В СССР имеются огромные источники сырья для получения магния (Соликамские месторождения карналлитов и Сакские озера).

Натрий. В качестве электролита применяются расплавленные едкий натр или хлористый натр. Первый выгоднее вследствие более низкой t° плавления, но разряд ОН'-иона на аноде дает в эквивалентном количестве воду, обратно разлагающую выделяющийся натрий. Поэтому теоретически возможный ηi=50%, практический — 40%; V = 4,5; расход энергии — 13 kWh/кг. Конструкции аппаратов похожи на магниевые, так как натрий тоже всплывает на поверхность электролита. Аппараты (Кастнер) целиком из железа. В качестве диафрагмы применяется железная сетка. Катод расположен в середине, над ним — пространство для собирания всплывающих шариков жидкого металла. Аналогичное устройство только с угольными анодами и с заменой сетки, слегка погруженной в электролит перегородки, применяется по хлоридному способу (аппарат Sodium Prozess Со). Способ Ашкрофта также применим; катодный сплав Pb/Na освобождают от Na действием на аммиак с получением натрий--