Введение к работе
Актуальность темы
Благодаря дендритной структуре частиц, обеспечивающей легкую прессуемость и высокую прочность изделий, медные электролитические порошки широко используются в разных отраслях промышленности при изготовлении деталей методами порошковой металлургии (ПМ). Технические характеристики электролитических порошков существенно зависят от технологических параметров и режимов их получения. Исследования по выявлению степени и направленности влияния условий электролиза на свойства порошков ведутся во многих научных центрах по всему миру. Вместе с тем, результаты исследований, проводимых в лабораториях, как правило, не могут быть непосредственно перенесены в условия промышленного производства из-за масштабного несоответствия лабораторного эксперимента и реального производства.
Отмеченное несоответствие выражается не только в различии размеров всех элементов промышленной ванны, но и в существенном взаимовлиянии стержневых катодов, направлении и интенсивности конвективных потоков и пр. Диаметр стержневых электродов при гальваностатическом режиме производства увеличивается при электролизе. Это постепенно меняет условия кристаллизации дендритов на внешней поверхности фронта их роста, что сказывается на развитии осадка и его структуре. Используемая в лаборатории система контроля потенциала и видеозаписи, оказывается неприменимой для изучения рост осадка в промышленной ванне. Адаптация и разработка методик для исследования процессов непосредственно в промышленном электролизере позволит получить сведения о динамике роста дендритов и выделении водорода, – процесса, сопутствующего кристаллизации меди и в значительной мере определяющего выход по току и структуру дендритного осадка.
Работа выполнялась при поддержке РФФИ (проект № 11-03-00226_а «Разработка основ теории управления электроосаждением нанокристаллических фрактальных дендритных осадков металлов»), а также в рамках госбюджетной темы № 1487 (УрФУ) «Феноменологические модели электрохимических процессов».
Цель работы: установить закономерности формирования дендритных структур при получении порошков меди разных марок и роль выделяющегося водорода в массопереносе в промышленном электролизере; найти и реализовать меры, исключающие образование глобулярного осадка в течение технологического времени наращивания.
Научная новизна:
Впервые получены систематические экспериментальные данные по динамике развития дендритных осадков меди разных марок in situ в условиях действующего промышленного электролиза.
Обнаружено явление аномального массопереноса в приэлектродном пространстве, обусловленное взрывоподобным выделения газообразного водорода на начальной стадии роста дендритного осадка.
Разработан и обоснован расчетом принцип повышения плотности тока при электролизе в цеховых ваннах посредством отключения части катодов, что позволило исключить брак за счет образования глобулярного осадка катодного скрапа.
Практическая значимость:
На основе выявленных закономерностей создан метод расчета выхода по току дендритного осадка в промышленном электролизере, учитывающий реальное распределение токов между процессами кристаллизации металла и выделения водорода.
Разработан способ оценки продолжительности периода между удалением дендритного осадка с катодов, при котором исключается образование плотной корки сросшихся глобул – катодного скрапа.
Предложен метод расчета графика отключения катодов и опробован в условиях цеха прием уменьшения площади катодной поверхности, исключающий образование катодного скрапа.
На защиту выносятся:
комплекс оборудования, обеспечивающий непрерывный мониторинг процесса катодного осаждения в промышленном электролизере при получения медного порошка;
установленная закономерная связь между продолжительностью активной фазы роста дендритов меди для порошков разных марок и сопровождаемым этот процесс изменением катодного перенапряжения;
метод расчета выхода по току дендритного осадка, учитывающий аномальный массоперенос и реальную площадь поверхности фронта роста осадка;
метод оценки длительности периода наращивания осадка, исключающего образование глобулярного осадка катодного скрапа;
принцип поддержания высокой плотности тока в период наращивания осадка в условиях цеха посредством отключения части катодов и метод расчета графика отключения.
Достоверность результатов. Достоверность полученных результатов базируется на использовании современных электрохимических методов исследования и привлечении для трактовки результатов последних достижений в области теории электрохимических процессов и способов мониторинга структуры электролитических дендритных осадков.
Личный вклад автора. Автором лично получены, обработаны и систематизированы экспериментальные данные, приведенные в данной работе. Постановка задач исследования осуществлялась совместно с научным руководителем, обсуждение экспериментальных данных проводилось совместно с руководителем и соавторами публикаций (проф. И.Б. Мурашова, доц. А.Б. Даринцева).
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на XX Российской молодежной научной конференции, посвященной 90-летию Уральского государственного университета им А.М. Горького (Екатеринбург, 2010), научной конференции «Достижения в химии и химической технологии» (Екатеринбург, 2011), 9 международной конференции «Покрытия и обработка поверхности» (Москва, 2012), XIII международной НПК «Фундаментальные и прикладные исследования, разработка и применение высоких технологий в промышленности и экономике» (Санкт-Петербург, 2012), Всероссийской молодежной конференции «Химия под знаком Сигма: исследование, инновации, технологии» (Казань, 2012), VII Международной научной конференция «Кинетика и механизм кристаллизации. Кристаллизация и материалы нового поколения» (Иваново, 2012), XXIII Российской молодежной научной конференции, «Проблемы теоретической и экспериментальной химии» (Екатеринбург, 2013), Международной научно-практической конференции «Создание высокоэффективных производств на предприятиях горно-металлургического комплекса» (Верхняя Пышма, 2013), XVI Российской конференции (с международным участием) «Физическая химия и электрохимия расплавленных и твердых электролитов» (Екатеринбург, 2013).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 статей, в том числе 5 статей в журналах, рекомендованных ВАК, 10 тезисов докладов на конференциях.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, литературного обзора, трех глав экспериментальной части, списка литературы, включающего 74 наименования. Работа изложена на 151 странице машинописного текста, содержит 20 таблиц и 65 рисунков.
![Особенности формирования сердечной недостаточности у ликвидаторов последствий аварии на Чернобыльской атомной электростанции [Электронный ресурс]](/i/i/4300/187740.png "Особенности формирования сердечной недостаточности у ликвидаторов последствий аварии на Чернобыльской атомной электростанции [Электронный ресурс] Юшкевич Елена Владимировна")