ЭЛЕКТРОЛИЗ РАСПЛАВОВ И РАСТВОРОВ. ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ И РАФИНИРОВАНИЯ МЕТАЛЛОВ

Целью работы является комплексный анализ теоретических основ, технологических особенностей и практики применения электролиза расплавов и растворов для получения и рафинирования цветных металлов на примере меди, цинка и алюминия.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:

1. Изучить теоретические основы процессов электролиза, включая законы Фарадея, электрохимические системы, а также анодные и катодные процессы.

2. Провести сравнительный анализ электролиза расплавов и водных растворов, выявив их специфику и области применения.

3. Рассмотреть технологию электролитического рафинирования меди на основе современного нормативного документа (ИТС 3–2019) и проанализировать ее связь с системами менеджмента.

4. Исследовать технологию электролитического получения цинка из водных растворов в соответствии с требованиями ИТС 13–2020.

5. Проанализировать пути повышения энергоэффективности и снижения экологической нагрузки электролизных производств в рамках внедрения НДТ.

Современное состояние решаемой в работе технической проблемы характеризуется наличием противоречия между высокой технологичностью и незаменимостью электролитических процессов, с одной стороны, и их колоссальной энергоемкостью, и потенциальным воздействием на окружающую среду – с другой. Несмотря на длительную историю использования, эти процессы продолжают интенсивно развиваться. Основные усилия сегодня сосредоточены на внедрении автоматизированных систем управления, оптимизации технологических режимов, разработке новых материалов электродов и создании замкнутых ресурсосберегающих циклов.

Необходимость выполнения данной работы обусловлена потребностью в систематизации современных знаний о технологиях электролиза в контексте перехода металлургии на принципы НДТ. Проведенный анализ позволяет не только закрепить теоретические основы, но и выявить конкретные практические решения, направленные на снижение энергопотребления и экологических рисков, что составляет основу для подготовки высококвалифицированных инженерных кадров для металлургической отрасли.

Введение   3

1 Аналитический обзор 6

1.1 Теоретические основы электролиза   6

1.2 Классификация и обзор применения электролиза в металлургии    8

1.3 Связь электролизных процессов с принципами НДТ и энергоменеджмента       10

2 Базовая часть   13

2.1 Электролитическое рафинирование меди   13

2.2 Электролитическое получение цинка 16

2.3 Электролиз расплавов на примере производства алюминия   19

2.4 Повышение энергоэффективности и экологической безопасности электролизных процессов (в рамках НДТ)    22

Заключение        26

Список использованных источников       28

Приложение 1    30

Приложение 2    31

Приложение 3    32

Приложение 4    33

1.     Производство меди: информационно–технический справочник по наиболее лучшим доступным технологиям ИТС 3–2019. – М.: Бюро НДТ, 2019. – 344 с. – URL: https://rst.gov.ru:8443/file–service/file/load/1577265175246 (дата обращения: 20.05.2024).

2.     Производство цинка, кадмия и их оксидов: информационно–технический справочник по наиболее лучшим доступным технологиям ИТС 13–2020. – М.: Бюро НДТ, 2020. – 220 с. – URL: https://rst.gov.ru:8443/file–service/file/load/1603963531566 (дата обращения: 20.05.2024).

3.     Повышение энергетической эффективности при осуществлении хозяйственной и (или) иной деятельности: информационно–технический справочник по наиболее лучшим доступным технологиям ИТС 48–2023. – М.: Бюро НДТ, 2023. – 188 с. – URL: https://rst.gov.ru:8443/file–service/file/load/1703594767289 (дата обращения: 20.05.2024).

4.     ГОСТ Р ИСО 50001–2023. Системы энергетического менеджмента. Требования и руководство по применению. – Введ. 2023–12–27. – М.: Стандартинформ, 2023. – 40 с.

5.     ГОСТ Р 7.0.100–2018. Библиографическая запись. Библиографическое описание. Общие требования и правила составления. – Введ. 2019–07–01. – М.: Стандартинформ, 2019. – 99 с.

6.     Жуков, В. П. Рафинирование меди / В. П. Жуков, С. А. Новокрещенов, В. С. Спитченко, С. И. Холод. – Екатеринбург: УрФУ, 2013. – 327 с.

7.     Процессы и аппараты цветной металлургии: учебник / С. С. Набойченко, Н. Г. Агеев, С. В. Карелов [и др.]. – Екатеринбург: УрФУ, 2013. – 564 с.

8.     Набойченко, С. С. Автоклавная гидрометаллургия цветных металлов. В 3 т. Т. 1 / С. С. Набойченко, Я. М. Шнеерсон, М. И. Калашникова, Л. В. Чугаев. – Екатеринбург: УГТУ–УПИ, 2008. – 373 с.

9.     Очистка сточных вод при производстве продукции (товаров), выполнении работ и оказании услуг на крупных предприятиях: информационно–технический справочник по наиболее лучшим доступным технологиям ИТС 8–2022. – М.: Бюро НДТ, 2022. – 93 с. – URL: https://rst.gov.ru:8443/file–service/file/load/1672043670951 (дата обращения: 20.05.2024).

10.   Управление энергоэффективностью в экономике: учебное пособие: в 2 т. Т. 2.: Практика управления энергоэффективностью / Н. И. Данилов, В. Ю. Балдин, Я. М. Щелоков; под общ. ред. докт. экон. н. проф. Н. И. Данилова. – Екатеринбург: УрФУ, 2014. – 388 с. – URL: http://elar.urfu.ru/handle/10995/36072 (дата обращения: 20.05.2024).