Північно-Кавказький
державний технологічний університет
Метою
роботи стало дослідження залежності питомої електропровідності лужних
розчинів вольфрамату натрію від їх складу (WO3, NaOH) і температури, а також
пошук умов, що відповідають їх найбільшою питомої електропровідності.
Дослідження
проводили на розчинах зі складом, близьким до розчинів, що отримуються в результаті
електрохімічного розчинення вольфрамового вторинної сировини.
Вимірювання
електропровідності розчинів проводили за допомогою змінно-струмового
кондуктометри ОК-102/1 з платінірованнимі електродами.
Як
показав попередній аналіз літературних даних [1-3], розчини, одержувані
електрохімічним розчиненням вторинного вольфрамового сировини, містять до 120
г/дм3 WO3, 20-200 г/дм 3 NaOH, а температура їх знаходиться в межах 40-70 оС.
Кілька розширивши ці межі, ми провели дослідження на розчинах складу
10-150 г/дм 3 WO3 і 20-200 г/дм 3 NaOH при температурах 20-70 оС, використавши планований
експеримент.
Виходячи
з цього, прийняті наступні рівні незалежних змінних:
WO3,
г/л 10 - 80 - 150;
NaOH,
г/л 20 - 110 - 200;
t,
оС 20 - 45 - 70.
Значення
незалежних змінних в кодовому масштабі:
X1
= ; X2 = ; X3 = . (1)
Для
вивчення електропровідності лужних розчинів вольфрамату натрію
скористалися планом Рехтшафнера. Матриця планування наведена в табл.1.
Розчини,
відповідні за складом кожному пункту плану, готували з однокомпонентних
розчинів Na2WO4 і NaOH, які у свою чергу були приготовлені з реактивів
марки ЧДА і хч відповідно.
В
Відповідно до складами розчинів (табл.1) готували в кожному випадку 200 мл
розчину, який містить Na2WO4 і NaOH. Приготовлений лужний розчин
вольфрамату натрію переводили в склянку і заміряли електропровідність в
інтервалі температур 20-70 оС з кроком 5о. Оскільки склади розчинів у
деяких пунктах плану однакові, то при вимірі електропровідності їх
об'єднали.
Перерахунок
свідчень кондуктометри (S) на питому електропровідність проводили за формулою
c = , См/м, ( 2)
де
К - постійна осередки.
Т
а б л и ц а 1
Матриця
планування і результати дослідів
№
Кодовий масштаб
Натуральний масштаб
c,
оп.
X1
X2
X3
WO3,
г/л
NaOH,
г/л
t,
оС
См/м
1
-
-
-
10
20
20
9,979
2
-
+
+
10
200
70
61,948
3
+
-
+
150
20
70
24,592
4
+
+
-
150
200
20
21,796
5
-
-
+
10
20
70
18,800
6
-
+
-
10
200
20
29,581
7
+
-
-
150
20
20
12,207
8
+
0
0
150
110
45
36,887
9
0
+
0
80
200
45
43,192
10
0
0
+
80
110
70
51,031
11
0
0
0
80
110
45
38,759
Значення
питомої електропровідності розчинів при 20-70 оС наведені в табл.2.
Обробкою
експериментальних даних, представлених у табл.1, отримана кодова модель
залежності питомої електропровідності лужних розчинів вольфрамату натрію
від складу і температури:
Оскільки
чим вище питома електропровідність розчину, тим нижче питома витрата
електроенергії на електрохімічне розчинення вольфрамового вторинної сировини,
то методом нелінійного програмування по моделі (3) був знайдений максимум
цільової функції c
= 62,062 См/м і його координати:
X1
= -0,7307 Або 28,851 г/дм3 WO3;
X2
= 1 або 200 г/дм 3 NaOH;
X3
= 1 або 70 оС.
Приватні
залежності питомої електропровідності розчинів при значеннях інших
змінних на нульовому рівні наведено на малюнку.
Для
опису залежності електропровідності лужних розчинів вольфрамату натрію
від температури (25-70 оС) скористалися формулою Кольрауш [4]:
ct = ct = 25
[1 + a (t
- 25) + b (
t - 25) 2], (4)
в
якої за стандартну температуру прийнята t = 25 оС.
; X2 = 
; X3 = 
. (1)
, См/м, ( 2)
-
+ 1,0309 
- 2,4959 X1X2 + 0,8983 X1X3 +