Расход электродов на 1 тонну металлоконструкций калькулятор: Страница не найдена | Строительный портал Greendom74.ru: пошаговые инструкции от фундамента до крыши, постройка загородного дома и дачи своими руками

Содержание

Норма расхода электродов на 1 тонну металлоконструкций

Рассчитывать необходимое количество электродов необходимо еще на первоначальном этапе, когда вы только думаете проводить сварочные работы. Чтобы как можно точнее рассчитать расход электродов. Особенно важно знать, сколько пойдет электродов, когда вы планируете варить большой объем металлических конструкций.

Если вы произведете все расчеты правильно, то сварочный процесс будет протекать по задуманному плану и вам хватит электродов, чтобы закончить работу. Нормой расхода электродов считается максимальная величина абсолютного расхода сварочного материала.

Для того чтобы рассчитать расход электродов при сваривании, есть много методов. К примеру, в некоторых странах используется метод, где определяется расход с помощью массы металла. По этой причине килограммы становятся единицей измерения. Чтобы рассчитать расход электродов, достаточно произвести расчеты по следующей формуле: Н = М * К(расх.). М – масса металла, К(расх. ) – коэффициент расхода электродов.

Чтобы вычислить массу металла, нужно умножить площадь поперечного сечения свариваемого металла с плотностью и длиной шва. Когда рассчитываете коэффициент расхода электродов, учитывайте, что разбрызгивание металла, угар и длина огарка тоже влияют на расход электродов.

Если вам сложно рассчитать все на теории, то можете сразу перейти к практике. Для этого сделайте некоторые сварочные работы, определите длину шва и рассчитайте нужно количество электродов.

Ниже приведены коэффициенты электродов в соотношении к маркам электродов:

  • 2 группа – К(расх.) = 1.5 – марки электродов: ОЗЛ-Э6, ОЗЛ-5, ЦТ-28, ОЗЛ-25Б;
  • 3 группа – К(расх.) = 1.6 – марки электродов: ЦЛ-17, ОЗЛ-2, ОЗЛ-8, ЗИО-8, ОЛ-6, ОЗЛ-7, ОЗЛ-3, ОЗЛ-21;
  • 4 группа – К(расх.) = 1.7 – марки электродов: ОЗЛ-9А, ГС-1, ЦТ-15, ЦЛ-11, УОНИ-13/НЖ, ЦЛ-9;
  • 5 группа – К(расх.) = 1.8 – марки электродов: ОЗС-11, ОЗЛ-22, ОЗЛ-20, НЖ-13;
  • 6 группа – К(расх.) = 1.9 – марки электродов: АНЖР-2, ОЗЛ-28, ОЗЛ-27;

Теперь, чтобы вам было более понятно, давайте проведем расчеты. Допустим, мы наплавили 5 килограммов металла с помощью электродов ОЗЛ-8. Мы сварили много металла, потом посчитали сечение шва, умножили его на длину швов и умножили на густоту. В результате у нас получилось 5 кг.

Теперь мы умножаем массу наплавленного металла (5) на коэффициент. Для наших электродов он составляет 1.6. Итак, 5 х 1.6 = 8. Получается, чтобы наплавить 5 кг металла нам необходимо приблизительно 8 кг электродов ОЗЛ-8.

Когда проводите расчеты, помните, что нужно быть точным, потому как даже небольшая погрешность может завысить ваши расходы на покупку электродов или, наоборот, вам может не хватить того количества, которое вы уже приобрели.

К примеру, чтобы наплавить тонну металла, нам нужно рассчитать количество электродов. Считаем: 1000 х 1.6 = 1 600 кг электродов ОЗЛ-8.

Неотъемлемой частью процесса возведения любой металлоконструкции является грамотное и точное планирование расхода материалов для составления сметы и подсчета предстоящих финансовых затрат. Вычисляется не только количество задействованного в строительстве материала, но и то, сколько электродов потребуется затратить при проведении сварочных работ.

Умение правильно рассчитывать расход электродов на тонну металлоконструкций — одно из приоритетных требований к профессиональным сварщикам, работающим в крупных компаниях. Без проведения правильных расчетов невозможно узнать точную себестоимость металлоконструкции, предполагаемую прибыль. Все эти нюансы важны для фирм, задействованных в сфере возведения металлических конструкций.

Расход электродов при сварке

Оказывает прямое влияние на производительность и продолжительность рабочего процесса. Отработанное присадочное изделие для сварки необходимо заменить новым.

Если под рукой сварщика не окажется нужных электродов, это отразится на сроках проведения сварки в сторону увеличения. Докупить присадочный материал не является основной проблемой. Все усложняется тем, что он требует предварительной подготовки. Электроды надо прокалить и просушить. Это занимает от полутора до двух часов.

Когда электроды нужны для наплавки нескольких килограмм металла, ситуация не столь критична, в отличие от сварки габаритных металлоконструкций. Любой простой чреват и временными, и финансовыми затратами. Чтобы процесс работы ничего не тормозило, предельно важно выполнить правильный расчет того, сколько электродов требуется на одну тонну металлоконструкций.

Методы вычисления

Показатель расхода зависит от вводных параметров:

  • массы наплавки;
  • длины сварочного шва;
  • нормы расхода.

Массой наплавки называют вес металла, который заполняет собой стыковочный шов. Точные данные этого параметра приводятся в технологической карте сварки. Его показатель по грубым подсчетам равен от 1 до 1,5% от массы металлоконструкции.

Габариты шва измеряют рулеткой по стыку. Получаемый результат умножают на общее число швов, присутствующих в разделе. Это обусловлено тем, что глубокие стыки заваривают параллельным либо последовательным накладыванием двух-трех швов.

Нормой расхода является масса наплавки на один метр шва. Она вычисляется как для отдельного узла либо детали, так и в зависимости от типа выполняемой сварочной операции.

Учитывая эти нюансы, расчет расхода присадочных изделий должен проводиться и теоретически, и практически.

Теоретический расчет

Основан на использовании различных формул. На практике наибольшее распространение получили два типа расчета:

  1. по коэффициенту;
  2. по физическим характеристикам.

Первый способ охватывает собой различные категории расходных материалов и вычисляется по формуле: H = M * K , где М — масса подвергаемого сварке металла, а K — специальный коэффициент расхода присадки.

Второй способ основан на характеристиках и применяемого электрода, и подвергаемой сварке металлоконструкции, рассчитывается формулой: G = F * L * Масса проволоки, в которой F — это площадь поперечного сечения, а L — длина шва.

Если первая формула позволяет вычислить расход, то вторая — массу наплавленного металла. Оба расчета являются «табличными», то есть основываются на стандартных показателях, соответствующих определенным маркам электрода, типу металла, величине шва.

Расчет расхода электродов по коэффициенту

Чтобы выполнить вычисление, нужно знать точный коэффициент электрода (K) который, как и другие параметры, указан в приложении РДС 82-201-96 «правил разработки норм расхода материалов в строительстве».

Значение коэффициента варьируется от 1,5 и до 1,9. Меньший показатель соответствует второй группе электродов, а наивысшей шестой. Если при работе используется марка ЦТ-28 из второй группы, показатель K равен 1,5.

Используя математический расчет для определения необходимого количества электродов для наплавки тонны металла, получаем значение 1500 кг, то есть H = 1000 * 1,5. Соответственно, расход возрастает, если применяется марка более возрастной группы, к примеру, НЖ-13, имеющая коэффициент, который равен 1,8.

Практический расчет

Подразумевает определение массы металла и проведение сварных тестовых работ. Когда они завершены, выполняют замер огарка, учитывают напряжение и силу тока, длину выполненного шва. Основываясь на этих данных, определяют число требуемых электродов для сварки шва определенной длины.

Точным вычисление будет в том случае, когда и внешние данные, и угол положения при выполнении основных работ останутся аналогичными тем, которые были во время тестирования. Чтобы избежать неточности определения, эксперимент повторяют от трех до четырех раз. Если соблюсти это условие, расчет получится еще точнее, чем при использовании формул.

Погрешность расчета

Никакой метод вычислений не дает стопроцентной точности. Закупать расходный материал для обеспечения полноценного и непрерывного рабочего процесса рекомендуется с запасом. Необходимо учитывать и возможность наличия в партии электродов бракованных и низкокачественных изделий.

Чтобы не приходилось останавливать сварку, следует увеличить полученные при расчетах данные на пять либо семь процентов. Это гарантировано избавит от различного рода форс-мажорных обстоятельств. Учитывают и то, что количество расходного материала зависит как от технологического процесса, так и от типа заполняемого присадками шва.

Как снизить затраты?

Существует несколько условий, которые позволяют сэкономить на расходных материалах для проведения сварочных работ, но при этом никак не отражаются на качестве:

  1. Наибольшей экономии присадок позволяет добиться использование полуавтоматического либо автоматического сварочного аппарата. Когда работы проводятся вручную, то потери составляют от пяти процентов и выше. При автоматическом и полуавтоматическом процессе этот показатель вдвое ниже. Если и присадки, и аппарат имеют высокое качество, сокращение расходных изделий будет максимальным.
  2. Показатели силы тока и напряжения должны полностью соответствовать выбираемому присадочному материалу. Поэтому, настраивая сварочный аппарат, нужно уделять особое внимание этим параметрам.
  3. Количество затрачиваемых электродов при равных условиях может отличаться. Это обусловлено положением расходного изделия при выполнении сварки. Поэтому многие сварщики предпочитают не ограничиваться формулами и прибегают к практическим расчетам, проводя несколько тестов, чтобы найти «идеальное» положение.

Соблюдение этих трех важных условий и грамотный выбор способа сэкономить позволяет сократить количество требуемого присадочного материала практически на тридцать процентов. Это достаточно внушительная сумма в денежном эквиваленте.

Главная страница » О сварке » Расход электродов, нормы, таблицы, как рассчитать

Важной частью любого производственного или строительного процесса является точное и грамотное планирование расхода материалов, которое осуществляется для составления сметы и подсчета финансовых затрат. При возведении металлоконструкций методом сварки важно знать не только расход металла, но и необходимое количество электродов. Правильно выполненный расчет позволит узнать точную себестоимость работ, процесс сваривания будет осуществляться по плану.

Следует отметить, что расчет расхода сварочных электродов является актуальным и востребованным только при строительстве крупных объектов. Большой масштаб работ требует безошибочного определения объема материалов, который и будет заложен в строительную смету. Для этого и было введено понятие «расход электродов на 1 т металлоконструкций».

Параметры, влияющие на расход

Прежде чем выполнять расчет количества электродов при сварке, следует узнать, какие показатели оказывают важнейшее значение:

  • Масса наплавки материала на соединение. Объем данного параметра не должен превышать 1,5 % от общей массы всей конструкции.
  • Продолжительность и глубина сварочного шва.
  • Общая масса наплавки на 1 м.п. соединения. Нормы расхода электродов на 1 метр шва являются справочными показателями, представленными в ВСН 452-84.
  • Тип сварки.

Теоретический и практический расчеты

Рассчитать расход электродов с теоретической точки зрения можно с помощью большого количества специальных формул. Рассмотрим наиболее распространенные.

Первый способ — по коэффициенту — применяется для расчета расхода различных сварочных материалов, а не только электродов:

Н = М * К,
где М — масса свариваемой конструкции;
К — специальный коэффициент расхода из справочника, который варьируется в диапазоне от 1,5 до 1,9.

Второй способ основан на расчетах, зависящих от физических свойств электрода и металлоконструкции. Позволяет определить массу наплавленного металла. Здесь исполнителю понадобится знать справочные данные, также необходимо выполнить замер соединительного шва:

G = F * L * M,
где F — площадь поперечного сечения;
L — длина сварочного шва;
M — масса проволоки (1 см3).

Практический расчет подразумевает осуществление тестовых работ. После их завершения, сварщик следует произвести следующие действия:

  • выполнить замер огарка;
  • учесть напряжение и силу тока;
  • определить длину сварного соединения.

Эти данные и позволяют установить расход сварочных электродов при сварке конструкций швом определенной длины.

Точные показатели исполнитель сможет получить только, если внешние данные и угол положения при основных работах будут идентичны тем, которые были во время тестирования. Для избежания неточности параметров, рекомендуется производить эксперимент 3-4 раза. Это позволит получить более точные расчеты, чем при использовании теоретических формул.

Использую данные методы, можно с легкостью произвести расчет расхода электродов на тонну металлоконструкций. Однако, следует помнить о существовании погрешности.

Погрешность в расчетах

Ни один способ не дает стопроцентного результата. Для обеспечения непрерывного рабочего процесса, рекомендуется проводить закупку материалов с запасом. Нужно помнить и о возможности присутствия некачественных или бракованных прутков.

Количество электродов в 1 кг

После получения готовых данных о необходимом количестве электродов, сварщик переходит к закупке материалов. Здесь возникает ещё один вопрос: сколько следует приобретать упаковок с расходниками. Для этого нужно определить какое число стержней составляет 1 кг (стандартная пачка). На данный показатель влияют все параметры сварочных материалов:

  • диаметр;
  • длина прутка;
  • вес стержня;
  • толщина герметичной упаковки.

Чем больше эти параметры, тем меньше прутков в пачке.

Однако, следует знать, что электроды определенного диаметра имеют собственную среднюю массу:

Диаметр электрода2,53,04,05,0
Масса, грамм17,026,157,082,0

Как посчитать расход электродов на тонну металла

Расчёт количества электродов на 1 т. металла также проводится на первоначальном этапе. Данный параметр применяется для работ большого масштаба, для крупныхпроектов. Норма расхода электродов на тонну металла — это максимальная величина затрат сварочных материалов.

Данный показатель рассчитывается по следующей формуле, которая определяет расход с помощью массы металла:

Н = М * К расхода,
где М — масса металла;
К расхода — табличная величина основывается на стандартных характеристиках, зависит от марки электрода.

Норма расхода электродов

Данные показатели указаны в ВСН 452-84 (производственные нормы расхода материалов в строительстве). Для различных видов конструкций существует свои особенные параметры. Следует рассмотреть нормы расхода электродов при сварочных работах, таблицы буду представлены далее.

Расчет электродов на 1 метр шва: онлайн и самостоятельно

Некоторые сайты соответствующей тематики предоставляют возможность произвести расчеты с помощью онлайн-калькулятора. Данный способ отличается простотой и удобством. Исполнителю достаточно будет ввести цифры в надлежащие окошки, кликнуть кнопку «рассчитать» и автоматически получить готовый результат.

Сварщики также могут выполнить расчеты самостоятельными силами. Для этого используются следующая общая формула:

Н = Нсв + Нпр + Нпр,
где Нсв — расход электродов на сваривание;
Нпр — расход стержней на прихватки;
Нпр — расход на проведение правки методом холостых валиков.

Нормы расхода сварочных электродов на прихваточные работы определяется в процентном отношении от расхода на основные работы:

  • толщина стенок конструкции до 12 мм. — 15%;
  • свыше 12 мм. — 12%.

Также существуют стандартные нормы, которые варьируются в зависимости от типа электрода и толщины стенок конструкции.

В зависимости от коэффициента расхода, согласно паспортным данным, электроды, применяемые при дуговой и комбинированной сварке трубопроводов из легированных и высоколегированных сталей, объединены в 6 групп (табл. 1). К группе 1 относятся электроды с коэффициентом расхода 1,4.

Коэффициент расхода электродов

ОЗЛ-Э6; ОЗЛ-5; ЦТ-28; ОЗЛ-25Б

ЦЛ-17, ОЗЛ-2, ОЗЛ-8, ЗИО-8, ОЗЛ-6, ОЗЛ-7, ОЗЛ-3, ОЗЛ-21

ОЗЛ-9А, ГС-1, ЦТ-15, ЦЛ-11, УОНИ-13/НЖ, ЦЛ-9

ОЗС-11, ОЗЛ-22, ОЗЛ-20, НЖ-13

АНЖР-2, ОЗЛ-28, ОЗЛ-27

Рассмотрим данные нормы на примере соединения вертикальных швов типа С18:

Толщина стенки, мм.Масса наплавленного металла, кг.Электроды группы II, кг.Электроды группы III, кг.Электроды группы IV, кг.Электроды группы V, кг.Электроды группы VI, кг.
3,00,2010,3660,3900,4150,4390,464
4,00,2490,4530,4840,5140,5440,574
5,00,3300,6000,6400,6800,7200,760
6,00,4740,8610,9180,9751,0331,090
8,00,6511,1821,2611,3411,4191,498
10,00,8851,6071,7141,8211,9282,035
12,01,1662,1162,2572,3982,5392,680
15,01,8933,4363,6653,8944,1234,352
16,02,0813,7784,0304,2814,5334,785
18,02,2974,5324,8345,1365,4385,740

Рассмотрим данные нормы на примере соединения горизонтальных швов типа С18

Толщина стенки, мм.Масса наплавленного металла, кг.Электроды группы II, кг.Электроды группы III, кг.Электроды группы IV, кг.Электроды группы V, кг.Электроды группы VI, кг.
3,00,1520,2690,2860,3050,3220,340
4,00,2070,3680,3930,4170,4420,466
5,00,2620,4650,4970,5270,5880,590

Расход электродов при сварке труб

Теоретический расчет осуществляется следующим методом вычисления: норма расхода на 1 метр шва делится на вес одного электродного прутка. Мерой вычисления является число требуемых стержней. Затем полученное значение умножается на метраж. Результат следует округлять в большую сторону.

Чтобы получить значение нормы в килограммах необходимо произвести следующие расчеты: объем раздела длиной в 1 метр умножается на плотность металла. Первый параметр следует определять, как объем цилиндра с диаметром, равным большей стороне стыка. Полученное значение нужно увеличить в 1,4-1,8 раз. Данная поправка берет в расчет огарки.

Существует также нормы расхода электродов при сварке труб исходя из затрат на сваривание одного стыка (при соединении горизонтальных стыков трубопроводов типа С8 сo скосом одной кромки):

Размер труб, мм.Масса наплавленного металла, кг.Электроды группы II, кг.Электроды группы III, кг.Электроды группы IV, кг.Электроды группы V, кг.Электроды группы VI, кг.
45Х30,0210,0370,0400,0420,0440,047
45Х40,0280,0500,0540,0570,0610,064
57Х30,0270,0470,0600,0540,0670,060
57Х40,0360,0640,0690,0730,0770,082
76Х50,0610,1080,1160,1230,1300,137

Как снизить расход электродов при сварке

Существует несколько рекомендаций, которые позволят снизить затраты при приобретении сварочных материалов:

1. Использование автоматического или полуавтоматического сварочного аппарата позволяет добиться наибольшей экономии. При сваривании в ручном режиме потери могут составлять от 5% и более. Механизация процесса обеспечивает снижение данного показателя в два раза. Высокое качество оснащение и расходников могут сделать сокращение затрат максимальным.

2. Каждая конкретная марка стержней подразумевает использование определенного вида и величины тока. При настройке сварочного аппарата стоит обращать особое внимание на данные параметры. Неправильный режим сварки может привести к значительным финансовым потерям.

3. Расход электродов может варьироваться в зависимости от положения прутка при сваривании. Некоторые исполнители путем практических тестов или расчетов, самостоятельно определяют оптимальное положение.

Следуя данным советам и грамотно выбирая электрод, расход материалов можно сократить практически на 30%.

Как посчитать расход электродов на тонну металла.

Расход электродов при сварных работах – делаем расчет.

Расход электродов на 1 м шва является важным показателем при составлении сметы на проведение сварочных работ. От точности расчета зависят экономические показатели всего проекта. Расчет расхода электродов должен производить опытный сварщик, хорошо разбирающийся в марках продукции и методиках сварочного процесса. Он должен учесть все нюансы предстоящих работ.

Общие формулы для расчета

За норму расхода принимается максимальное количество материалов, необходимых для производства сварочных работ. Нормирование должно учитывать расход электродов на сварку, прихватки и проведение правки способом «холостых валиков»:

Н = Н св + Н пр + Н пр.

Норма на прихваточные работы и определяется в процентном отношении от расхода на основные работы:

  • при сварке стали толщиной до 12 мм – 15%;
  • при сварке стали толщиной более 12 мм – 12%;
  • при сварке алюминиевых и титановых сплавов – до 20%.

Норма на правку изделий из алюминиевых и титановых сплавов составляет:

  • для алюминия толщиной до 8 мм – 30%;
  • для алюминия толщиной более 8 мм – 25%;
  • для титана – 35-40%.

Расход электродов при изготовлении металлоконструкций определяется поузловыми, подетальными, поиздельными или пооперационными нормами. Все они связаны между собой и вычисляются исходя из расчета затрат материалов на 1 м сварного шва. Для конкретных типоразмеров затраты регламентируются согласно СНиП.

В расходную часть входит масса наплавленного металла и технологические потери:

где N – норма расхода на 1 м,

M – масса наплавленного металла на 1 м,

K – коэффициент потерь.

Масса присадки на один метр шва (M) рассчитывается как произведение площади поперечного сечения (S), плотности материала (ρ) и длины шва (L = 1 м):

Площадь поперечного сечения берется по факту, а плотность материала – из справочной литературы. Для рядовых сталей она равняется 7,85 г/см³.

Вернуться к оглавлению

Расчет поправочного коэффициента

Значение коэффициента (K) включает в себя технологические потери на угар, разбрызгивание и огарки. Оно зависит от применяемых методов и режимов сварки, типов сварных материалов, сложности условий проведения работ.

Коэффициент отношения расхода материала к наплавленной массе для различных типов электродов приведен в таблице.

Данный показатель учитывает потери на разбрызгивание и угар, а также на огарок. При расчете потерь на огарок был взят огарок длиной 50 мм, остающийся от стандартного электрода длиной 450 мм. Если фактические значения длин отличаются, то применяют поправку.

λ = (lэ – 50)/(lэ – lо),

где lэ – длина электрода,

lо – длина огарка.

Значения потерь на разбрызгивание, угар и огарок указываются в паспортной характеристике сварочных материалов.

Сложность работ определяется расположением сварного шва. В случаях, если оно отличается от нижнего, вносят следующие поправочные коэффициенты:

  • для расположенного в наклонной плоскости – 1,05;
  • для расположенного в вертикальной плоскости – 1,10;
  • для потолочного- 1,20.

Учесть все тонкости работ по сварке металла, основываясь только на теоретических расчетах, достаточно сложно. И хотя в СНиП подробно описаны нормы при различных видах сварки, рекомендуется провести испытательные работы.

Контрольные работы проводятся в тех же условиях и с применением тех же материалов, что и проектируемые. Для обеспечения бесперебойности процесса и предотвращения задержек, связанных с непредвиденными затратами материала, закупку материалов следует проводить с запасом 5-7%.

С целью экономии присадочных материалов необходимо соблюдать соответствующую им настройку напряжения и силы тока. Экономия может быть достигнута и изменением угла наклона руки в процессе сварки.

В изделиях, где не требуется особой плотности соединения, используются прерывистые швы 50-150 мм с расстоянием между ними 100-300 мм и более. За счет этого происходит значительная экономия времени и уменьшается расход электродов.

С целью значительного уменьшения затрат на проведение работ рекомендуется использовать автоматическую сварку, которая обеспечивает высокую производительность и позволяет экономить за счет уменьшения площади поперечного сечения, не уменьшая качество стыка.

Комплекс мер может в результате дать экономию до 30%.

Рассчитывать необходимое количество электродов необходимо еще на первоначальном этапе, когда вы только думаете проводить сварочные работы. Чтобы как можно точнее рассчитать расход электродов . Особенно важно знать, сколько пойдет электродов, когда вы планируете варить большой объем металлических конструкций.

Если вы произведете все расчеты правильно, то сварочный процесс будет протекать по задуманному плану и вам хватит электродов, чтобы закончить работу. Нормой расхода электродов считается максимальная величина абсолютного расхода сварочного материала.

Ниже приведены коэффициенты электродов в соотношении к маркам электродов:

  • 2 группа – К(расх.) = 1.5 – марки электродов: ОЗЛ-Э6, ОЗЛ-5, ЦТ-28, ОЗЛ-25Б;
  • 3 группа – К(расх.) = 1.6 – марки электродов: ЦЛ-17, ОЗЛ-2, ОЗЛ-8, ЗИО-8, ОЛ-6, ОЗЛ-7, ОЗЛ-3, ОЗЛ-21;
  • 4 группа – К(расх.) = 1.7 – марки электродов: ОЗЛ-9А, ГС-1, ЦТ-15, ЦЛ-11, УОНИ-13/НЖ, ЦЛ-9;
  • 5 группа – К(расх.) = 1.8 – марки электродов: ОЗС-11, ОЗЛ-22, ОЗЛ-20, НЖ-13;
  • 6 группа – К(расх.) = 1.9 – марки электродов: АНЖР-2, ОЗЛ-28, ОЗЛ-27;

Теперь, чтобы вам было более понятно, давайте проведем расчеты. Допустим, мы наплавили 5 килограммов металла с помощью электродов ОЗЛ-8. Мы сварили много металла, потом посчитали сечение шва, умножили его на длину швов и умножили на густоту. В результате у нас получилось 5 кг.

Теперь мы умножаем массу наплавленного металла (5) на коэффициент. Для наших электродов он составляет 1.6. Итак, 5 х 1.6 = 8. Получается, чтобы наплавить 5 кг металла нам необходимо приблизительно 8 кг электродов ОЗЛ-8 .

Когда проводите расчеты, помните, что нужно быть точным, потому как даже небольшая погрешность может завысить ваши расходы на покупку электродов или, наоборот, вам может не хватить того количества, которое вы уже приобрели.

К примеру, чтобы наплавить тонну металла, нам нужно рассчитать количество электродов. Считаем: 1000 х 1.6 = 1 600 кг электродов ОЗЛ-8.

Точный расчет расходных материалов – основа любого производственного или строительного процесса. Для металлоконструкций важно учитывать не только специфику конфигурации, но и требуемое количество электродов для сварки. Делать это рекомендуется по принятым методикам. С их помощью можно достаточно точно вычислить расход электродов на 1 тонну металлоконструкций.

Параметры, влияющие на расход материалов

Сначала нужно определиться с факторами, влияющими на количество расходных материалов. Они напрямую повлияют на производительность и время выполнения работ. В случае с электродами следует выбрать соответствующую модель, оптимально подходящую для конкретной операции. Затем можно выполнять расчет расхода на 1 тонну металлоконструкции.

Для вычисления нужно выяснить следующие показатели:

  • Масса наплавки материала металлоконструкции на шов. Его объем не должен превышать 1,5% от веса всей конструкции.
  • Протяженность сварочного шва. Помимо стандартных размеров учитывается глубина. Если этот показатель большой – делают два или три шва для надежности соединения.
  • Норма расхода. Это общая масса наплавки на 1 м.п. шва.

Последний показатель является справочным. Он зависит от . Справочные данные можно взять из ВСН -452-84. Но при этом выбирается несколько методов расчета — теоретический и практический. Разница между показателями определяет погрешность.

Методики расчета на 1 тонну металлоконструкций

Для сварки металлоконструкций выбирается несколько видов швов. От этого зависит расход электродов, так как для каждого типа ориентаций определена масса наплавленного металла. Она же, в свою очередь, влияет на скорость выполняемых работ. Эти данные приведены в таблице.


Первый способ расчета, теоретический, относительно прост. Для вычисления потребуется знать общую массу металла в конструкции и специальный коэффициент. Формула выглядит следующим образом:

Н=М*К

  • Где М – общая масса металла;
  • К – справочный коэффициент для каждого типа.

Данные последней составляющей формулы можно взять из справочных материалов. В сводной таблице показаны значения коэффициента в зависимости от марки электродов.


Второй способ позволяет определить массу наплавленного металла. Для него не нужно брать справочные данные — необходимо лишь сделать замеры соединительного шва. Расчеты выполняются по следующей формуле:

G =F *L *M

  • Где F – суммарная площадь поперечного сечения;
  • L – длина свариваемого шва;
  • М – масса проволоки.

Пользуясь этими формулами, можно достаточно точно рассчитать расход электродов на сварку 1 тонны металлоконструкций. Но при этом нужно учитывать погрешность. Предварительно рекомендуется проверить правильность расчетов на небольшом участке работ. Это актуально при сборке больших конструкций, где расход электродов существенно повлияет на себестоимость. Если разница не превышает 5% — можно делать закупку расходных материалов по расчетным данным.


Рациональное уменьшение расхода

Можно ли снизить расчетное количество электродов без потери качества? Для этого рекомендуется воспользоваться такими советами специалистов:

  • Использовать полуавтоматический или автоматический режим сварки. При ручном расход присадки увеличивается до 5%, что сказывается на затратах.
  • Параметры сварочного аппарата – сила тока и напряжения. Они должны соответствовать характеристикам выбранных электродов. При смене расходных материалов выполняется корректировка работы сварочного аппарата.
  • Положение электрода, при котором происходит оптимальный расход присадки, чаще всего определяется по результатам практических расчетов. Все зависит от параметров металлоконструкций.

Неотъемлемой частью процесса возведения любой металлоконструкции является грамотное и точное планирование расхода материалов для составления сметы и подсчета предстоящих финансовых затрат. Вычисляется не только количество задействованного в строительстве материала, но и то, сколько электродов потребуется затратить при проведении сварочных работ.

Умение правильно рассчитывать расход электродов на тонну металлоконструкций — одно из приоритетных требований к профессиональным сварщикам, работающим в крупных компаниях. Без проведения правильных расчетов невозможно узнать точную себестоимость металлоконструкции, предполагаемую прибыль. Все эти нюансы важны для фирм, задействованных в сфере возведения металлических конструкций.

Расход электродов при сварке

Оказывает прямое влияние на производительность и продолжительность рабочего процесса. Отработанное присадочное изделие для сварки необходимо заменить новым.

Если под рукой сварщика не окажется нужных электродов, это отразится на сроках проведения сварки в сторону увеличения. Докупить присадочный материал не является основной проблемой. Все усложняется тем, что он требует предварительной подготовки. Электроды надо прокалить и просушить. Это занимает от полутора до двух часов.

Когда электроды нужны для наплавки нескольких килограмм металла, ситуация не столь критична, в отличие от сварки габаритных металлоконструкций. Любой простой чреват и временными, и финансовыми затратами. Чтобы процесс работы ничего не тормозило, предельно важно выполнить правильный расчет того, сколько электродов требуется на одну тонну металлоконструкций.

Методы вычисления

Показатель расхода зависит от вводных параметров:

  • массы наплавки;
  • длины сварочного шва;
  • нормы расхода.

Массой наплавки называют вес металла, который заполняет собой стыковочный шов. Точные данные этого параметра приводятся в технологической карте сварки. Его показатель по грубым подсчетам равен от 1 до 1,5% от массы металлоконструкции.

Габариты шва измеряют рулеткой по стыку. Получаемый результат умножают на общее число швов, присутствующих в разделе. Это обусловлено тем, что глубокие стыки заваривают параллельным либо последовательным накладыванием двух-трех швов.

Нормой расхода является масса наплавки на один метр шва. Она вычисляется как для отдельного узла либо детали, так и в зависимости от типа выполняемой сварочной операции.

Учитывая эти нюансы, расчет расхода присадочных изделий должен проводиться и теоретически, и практически.


Теоретический расчет

Основан на использовании различных формул. На практике наибольшее распространение получили два типа расчета:

  1. по коэффициенту;
  2. по физическим характеристикам.

Первый способ охватывает собой различные категории расходных материалов и вычисляется по формуле: H = M * K , где М — масса подвергаемого сварке металла, а K — специальный коэффициент расхода присадки.

Второй способ основан на характеристиках и применяемого электрода, и подвергаемой сварке металлоконструкции, рассчитывается формулой: G = F * L * Масса проволоки, в которой F — это площадь поперечного сечения, а L — длина шва.

Если первая формула позволяет вычислить расход, то вторая — массу наплавленного металла. Оба расчета являются «табличными», то есть основываются на стандартных показателях, соответствующих определенным маркам электрода, типу металла, величине шва.


Расчет расхода электродов по коэффициенту

Чтобы выполнить вычисление, нужно знать точный коэффициент электрода (K) который, как и другие параметры, указан в приложении РДС 82-201-96 «правил разработки норм расхода материалов в строительстве».

Значение коэффициента варьируется от 1,5 и до 1,9. Меньший показатель соответствует второй группе электродов, а наивысшей шестой. Если при работе используется марка ЦТ-28 из второй группы, показатель K равен 1,5.

Используя математический расчет для определения необходимого количества электродов для наплавки тонны металла, получаем значение 1500 кг, то есть H = 1000 * 1,5. Соответственно, расход возрастает, если применяется марка более возрастной группы, к примеру, НЖ-13, имеющая коэффициент, который равен 1,8.

Практический расчет

Подразумевает определение массы металла и проведение сварных тестовых работ. Когда они завершены, выполняют замер огарка, учитывают напряжение и силу тока, длину выполненного шва. Основываясь на этих данных, определяют число требуемых электродов для сварки шва определенной длины.

Точным вычисление будет в том случае, когда и внешние данные, и угол положения при выполнении основных работ останутся аналогичными тем, которые были во время тестирования. Чтобы избежать неточности определения, эксперимент повторяют от трех до четырех раз. Если соблюсти это условие, расчет получится еще точнее, чем при использовании формул.

Погрешность расчета

Никакой метод вычислений не дает стопроцентной точности. Закупать расходный материал для обеспечения полноценного и непрерывного рабочего процесса рекомендуется с запасом. Необходимо учитывать и возможность наличия в партии электродов бракованных и низкокачественных изделий.

Чтобы не приходилось останавливать сварку, следует увеличить полученные при расчетах данные на пять либо семь процентов. Это гарантировано избавит от различного рода форс-мажорных обстоятельств. Учитывают и то, что количество расходного материала зависит как от технологического процесса, так и от типа заполняемого присадками шва.

Как снизить затраты?

Существует несколько условий, которые позволяют сэкономить на расходных материалах для проведения сварочных работ, но при этом никак не отражаются на качестве:

  1. Наибольшей экономии присадок позволяет добиться использование полуавтоматического либо автоматического сварочного аппарата. Когда работы проводятся вручную, то потери составляют от пяти процентов и выше. При автоматическом и полуавтоматическом процессе этот показатель вдвое ниже. Если и присадки, и аппарат имеют высокое качество, сокращение расходных изделий будет максимальным.
  2. Показатели силы тока и напряжения должны полностью соответствовать выбираемому присадочному материалу. Поэтому, настраивая сварочный аппарат, нужно уделять особое внимание этим параметрам.
  3. Количество затрачиваемых электродов при равных условиях может отличаться. Это обусловлено положением расходного изделия при выполнении сварки. Поэтому многие сварщики предпочитают не ограничиваться формулами и прибегают к практическим расчетам, проводя несколько тестов, чтобы найти «идеальное» положение.

Соблюдение этих трех важных условий и грамотный выбор способа сэкономить позволяет сократить количество требуемого присадочного материала практически на тридцать процентов. Это достаточно внушительная сумма в денежном эквиваленте.

Расход электродов при сварке влияет и на продолжительность, и на производительность рабочего процесса. Ведь отработавший свое штучный электрод нужно заменить новым источником присадочного материала. Поэтому опытные сварщики держат под руками достаточное количество электродов.

Причем электроды еще нужно приготовить, прокалив в сушилке не менее полутора-двух часов. И в этой статье мы расскажем вам, как определяется это «достаточное количество».

Вводные параметры

В качестве вводных данных при расчете количества расходуемых электродов фигурируют следующие параметры:

  • Масса наплавки – вес металла, заполняющего стыковочный шов. Точный расчет наплавки приводится в технологической карте процесса сварки. А согласно грубым расчетам масса наплавки равна 1-1,5 процентам от общего веса металлоконструкции.
  • Габариты сварочного шва, а точнее его длина. Ее измеряют с помощью рулетки по длине стыка. Причем результаты измерения нужно умножить на количество швов в разделе. Ведь глубокие стыки заваривают двумя-тремя швами, которые накладываются последовательно или параллельно.
  • Нормы расхода на один погонный метр сварочного шва. Этот параметр определяется, исходя из множества критериев. Поэтому подробную методику определения норм мы приведем ниже по тексту.

Норма расхода электродов на сварку

Норма расхода – это масса наплавки в сварочном шве длиной в один метр.

Причем существуют следующие нормы расхода:

  • Операционная, которая вычисляется в зависимости от типа сварочной операции.
  • Детальная, которую вычисляют по массе наплавки в процессе сварки одной детали.
  • Узловая, которую вычисляют по массе наплавки в процессе сварки конкретного узла металлоконструкции.

То есть, на конкретную норму расхода влияет и технология сварки, и форма сварочного шва и общее количество швов в металлоконструкции, и многое другое. Поэтому конкретные нормы расхода нужно определять либо по теоретическим выкладкам (формулам), либо по практическим наблюдениям.

Расход электродов при сварке труб – теоретические расчеты

Теория процесса расчета расхода электродов заключается в вычислении нормы расхода на один метр шва и делении этой величины на вес одного электрода. В итоге мы получаем норму расхода не в килограммах наплавки, а в поштучном исчислении количества электродов. После этого поштучная норма умножается на метраж, и результат округляется до целого значения (в большую сторону).

Норма расхода в килограммах определяется по массе наплавленного металла: объем раздела длинной в один метр умножается на плотность металла. Причем для упрощения расчета объем раздела можно вычислить, как объем цилиндра с диаметром, равным большей (внешней) стороне стыка.

Полученное значение увеличивают в 1,4-1,8 раза (поправка на огарки от электродов). Причем каждая из шести групп электродов имеет свое значение упомянутого коэффициента. Поэтому конкретные цифры стоит поискать в справочнике.

Формула подсчетов расхода выглядит следующим образом:

Н=Мк,

Где Н – это нормированный расход на метровый сварочный шов, М — это масса наплавленного металла в шве, к — это коэффициент поправки на огарки.

Сварка электродом — расход на практике

Если вы не сторонник сложных вычислений, то наилучшим способом определения расхода электрода для вас будет следующая методика:

  • Вы берете две детали из нужного вам материала и один электрод нужного вам типа.
  • Детали размещаются на сварочном столе в определенном положении, которое будет характерно для реальной сварочной операции. То есть вы имитируете условия формирования нижнего, вертикального или полочного шва.
  • После этого вам остается только заварить стык между деталями, используя для этих целей один электрод.
  • Далее, вы промеряете длину сварочного шва, который получили с помощью одного электрода.

Полученное значение – длину шва из одного электрода – сопоставляют с общей длиной сварочных швов, выходя на рекомендуемое количество прутков с присадочным материалом.

Указанный способ работает ничуть не хуже, чем табличный расчет. А если повторить этот эксперимент три-четыре раза, то среднее значение окажется намного точнее. Но в любом случае отклонения практического способа от теоретического вычисления расхода – малозначительны.

Норма расхода электродов на 1 тонну металлоконструкций

Качество сварки зависит не только от правильного выбора, но и количества электродов. Без правильного подсчета нельзя составить верную смету, что влечет за собой довольно серьезные проблемы. Расход электродов при сварке на 1 тонну металлоконструкции проводится по специальной формуле. Ничего сложного в выполнении расчетов нет. Главное, учесть определенные показатели.

Зачем необходимо знать точное количество электродов?

Производительность и продолжительность сварки напрямую зависит от наличия/отсутствия достаточного количества расходного материала. Присадочное отработанное изделие необходимо своевременно заменять новым. Когда электрода не оказывается под рукой, это напрямую отражается на темпе проводимых работ. Закупка присадочного материала отнимает время, что приводит к остановке сварки.
Некритичной считается ситуация, когда не хватает нескольких килограмм. Сварка габаритных металлоконструкций, наоборот, требует огромного количества электродов. Ошибки здесь исчисляется недостатком огромного числа расходников. Необходимость предварительной подготовки большого количества присадочных изделий в значительной степени тормозит рабочий процесс, что может сорвать все сроки по сдачи объекта.

Какие параметры учитываются?

Расход электродов при сварке металлических конструкций зависит от трех критериев:

  • Масса наплавки. Представляет собой массу металла, заполняющую стыковочные швы. Данный параметр прописан в технологической сварочной карте. Если брать усредненный показатель, он варьируется в пределах от 1 и до 1,5 процентов от общей массы металлоконструкции.
  • Длина сварочного шва. Измеряется с помощью рулетки. Полученную длину умножают на количество имеющихся швов в разделе. Глубокие стыки заваривают последовательно либо параллельно. Они требуют накладывания двух либо трех швов.
  • Норма расхода. Это масса наплавки на каждый метр шва. Она может вычисляться двумя способами — для отдельного узла либо по типу проводимой сварочной работы.

Важно! Норма расхода является справочной информацией и прописывается для марки электрода отдельно в нормативных документах. Кроме того, обязательно принимают во внимание и то, какой именно тип сварного шва делают.
Таким образом, количество присадочного материала, требуемого для сварки на одну тонну металлической конструкции, вычисляют как теоретическим, так и практическим путем.

Метод теоретического расчета

Проводится путем применения разнообразных математических формул. Существует множество разнообразных математический решений, но на практике чаще всего пользуются только двумя:

  1. По коэффициенту. Охватывает различные расходные материалы и рассчитывается по формуле H=M * K. Первый показатель (M) представляет собой массу металла, подвергаемую сварке, а второй (K) — коэффициент присадки.
  2. По физическим свойствам. Здесь учитываются характеристики электрода и металлоконструкции, с которой предстоит работать. Формула в данном конкретном случае следующая G=F * L * M, где F — площадь поперечного сечения, L — длина свариваемого шва, а M — масса проволоки.

Между этими двумя математическими формулами есть разница. Первая позволяет подсчитать расход. Вторая дает возможность узнать массу металла, который наплавляют. Обе формулы относятся к табличным. Это означает, что они основаны на табличных данных, которые соответствуют определенной марке, величине стыка и типу металла.

Расчет расхода практическим путем

Проводится опытным путем. Определяют массу металла и выполняют тестовые сварочные работы. Когда они закончены, делают замер огарка с учетом напряжения и силы тока, а также длины выполненного шва. Эти параметры позволяют подсчитать, сколько электродов потребовалось для данного конкретного участка. Зная длину, не составит труда подсчитать, сколько присадочного материала потребуется для завершения сварки в том или ином разделе.
Точность вычисления вариативна. Погрешность минимальна лишь в тех случаях, когда угол положения и внешние данные остаются неизменными при проведении дальнейшей сварки. Иными словами, условия останутся аналогичными тестовым. Если не используют формулы, проводят практические расходы, делают от двух и до четырех тестирований. Это позволяет снизить вероятность погрешности и получить данные, которые будут точнее, нежели при задействовании математических расчетов.

Погрешность подсчетов

Не существует метода, который дает стопроцентно верный результат. Теоретический и практический расчеты отличаются между собой. Последний более точный, но только тогда, когда выполняют не менее двух тестовых швов. Это не означает, что полученная цифра абсолютна точна. Чтобы обеспечить непрерывную эффективную работу, необходимо закупать электроды с небольшим запасом. Кроме того, всегда следует помнить, что в партии могут попасться некачественные или бракованные изделия.
Не столкнуться с проблемой нехватки расходного материала позволяет приобретение электродов на пять или на семь процентов больше, нежели было получено в результате расчетов. Благодаря наличию такого запаса, можно не переживать о различных форс-мажорах и подготовить все расходники заблаговременно без каких-либо срывов по сроку сдачи объекта. Чем сложней участок сварки, тем больше дополнительного материала следует приобрести. Максимальный запас составляет десять процентов.

Можно ли снизить расход электродов?

Сварка относится к довольно затратным работам, поэтому многие пытаются сэкономить на расходном материале. Сделать это без ущерба для качества возможно, но только тогда, когда соблюдаются следующие условия:

  • Задействован автоматический либо полуавтоматический сварочный аппарат. Потери при ручной сварке доходят до пяти и больше процентов. Аппараты автоматического типа и полуавтоматы позволяют провести работы более качественно и снизить число затрачиваемых электродов.
  • Напряжение и сила тока полностью соответствуют типу присадочного материала. Добиться совпадения параметров позволяет правильная настройка сварочного аппарата, что необходимо учитывать заблаговременно. 
  • Проводится тестовая сварка. Специалисты всегда прибегают к использованию и теоретического, и практического метода расчета. Последний позволяет проверить полученные показатели и скорректировать конечный итог.

Если соблюсти эти три простых условия, количество присадочного материала для проведения сварки будет сокращено до оптимального минимума, а качество проводимых работ не пострадает.

Нормы расхода электродов при сварке

Расход электродов при сварке влияет и на продолжительность, и на производительность рабочего процесса. Ведь отработавший свое штучный электрод нужно заменить новым источником присадочного материала. Поэтому опытные сварщики держат под руками достаточное количество электродов.

Причем электроды еще нужно приготовить, прокалив в сушилке не менее полутора-двух часов. И в этой статье мы расскажем вам, как определяется это «достаточное количество».

Вводные параметры

В качестве вводных данных при расчете количества расходуемых электродов фигурируют следующие параметры:

· Масса наплавки – вес металла, заполняющего стыковочный шов. Точный расчет наплавки приводится в технологической карте процесса сварки. А согласно грубым расчетам масса наплавки равна 1-1,5 процентам от общего веса металлоконструкции.

· Габариты сварочного шва, а точнее его длина. Ее измеряют с помощью рулетки по длине стыка. Причем результаты измерения нужно умножить на количество швов в разделе. Ведь глубокие стыки заваривают двумя-тремя швами, которые накладываются последовательно или параллельно.

· Нормы расхода на один погонный метр сварочного шва. Этот параметр определяется, исходя из множества критериев. Поэтому подробную методику определения норм мы приведем ниже по тексту.

Норма расхода электродов на сварку


Норма расхода – это масса наплавки в сварочном шве длиной в один метр.

Причем существуют следующие нормы расхода:

· Операционная, которая вычисляется в зависимости от типа сварочной операции.

· Детальная, которую вычисляют по массе наплавки в процессе сварки одной детали.

· Узловая, которую вычисляют по массе наплавки в процессе сварки конкретного узла металлоконструкции.

То есть, на конкретную норму расхода влияет и технология сварки, и форма сварочного шва и общее количество швов в металлоконструкции, и многое другое. Поэтому конкретные нормы расхода нужно определять либо по теоретическим выкладкам (формулам), либо по практическим наблюдениям.

Расход электродов при сварке труб – теоретические расчеты

Теория процесса расчета расхода электродов заключается в вычислении нормы расхода на один метр шва и делении этой величины на вес одного электрода. В итоге мы получаем норму расхода не в килограммах наплавки, а в поштучном исчислении количества электродов. После этого поштучная норма умножается на метраж, и результат округляется до целого значения (в большую сторону).


Норма расхода в килограммах определяется по массе наплавленного металла: объем раздела длинной в один метр умножается на плотность металла. Причем для упрощения расчета объем раздела можно вычислить, как объем цилиндра с диаметром, равным большей (внешней) стороне стыка.

Полученное значение увеличивают в 1,4-1,8 раза (поправка на огарки от электродов). Причем каждая из шести групп электродов имеет свое значение упомянутого коэффициента. Поэтому конкретные цифры стоит поискать в справочнике.

Формула подсчетов расхода выглядит следующим образом:

Н=Мк,

Где Н – это нормированный расход на метровый сварочный шов, М — это масса наплавленного металла в шве, к — это коэффициент поправки на огарки.

Сварка электродом — расход на практике

Если вы не сторонник сложных вычислений, то наилучшим способом определения расхода электрода для вас будет следующая методика:

· Вы берете две детали из нужного вам материала и один электрод нужного вам типа.

· Детали размещаются на сварочном столе в определенном положении, которое будет характерно для реальной сварочной операции. То есть вы имитируете условия формирования нижнего, вертикального или полочного шва.

· После этого вам остается только заварить стык между деталями, используя для этих целей один электрод.

· Далее, вы промеряете длину сварочного шва, который получили с помощью одного электрода.

Полученное значение – длину шва из одного электрода – сопоставляют с общей длиной сварочных швов, выходя на рекомендуемое количество прутков с присадочным материалом.

Указанный способ работает ничуть не хуже, чем табличный расчет. А если повторить этот эксперимент три-четыре раза, то среднее значение окажется намного точнее. Но в любом случае отклонения практического способа от теоретического вычисления расхода – малозначительны.

Поделиться в социальных сетях:
Похожие материалы

Тестирование

улучшает рабочие характеристики графитового электрода

ТОРОНТО, 16 октября 2019 г. (GLOBE NEWSWIRE) — Hexagon Resources Limited (ASX: HXG) (« Hexagon » или « Company ») завершила ключевые испытания, направленные на улучшение используемых графитовых электродов. в электродуговых печах («ДСП») по всему миру. Графитовые электроды являются неотъемлемой частью процесса производства стали из ЭДП и составляют значительную часть стоимости. Рынок этих графитовых электродов растет, и любые технологические достижения, которые позволят продлить срок их службы и снизить уровень потребления, имеют значительную рыночную привлекательность.

Компания Hexagon рада сообщить о результатах своих успешных предварительных технических разработок по добавлению обработанного природного графита в качестве добавки к электродам из синтетического графита, используемым на быстрорастущем рынке ДСП для производства стали. Испытания чешуйчатого графита из ее проекта McIntosh, обработанного патентованным ингредиентом и маркированного как « Performance + », продемонстрировали положительную и прямую корреляцию между добавлением Performance + и повышенной электропроводностью и долговечностью в электродах из синтетического графита.

Производители стали из ДСП являются основными потребителями графитовых электродов, на их долю приходится 90% всего производства (GrafTech International Ltd., 2019) . При сохраняющемся высоком спросе цены на 135% выше, чем в первом квартале 2017 г. (Роскилл, 2019) .

Графитовые электроды расходуются каждые 8-10 часов при производстве стали из ДСП и поэтому являются важным ресурсом, закупка которого составляет от 3 до 5% затрат на производство стали. (GrafTech International Ltd., 2019) . Испытания показали, что Hexagon удалось успешно продлить срок службы графитовых электродов за счет снижения поперечного расхода электрода / эрозии (окислительной деструкции). Это было достигнуто путем предварительной обработки очищенного графита фирменным покрытием компании с последующим смешиванием добавки, улучшающей рабочие характеристики, с синтетическим графитом для производства графитовых электродов.

Увеличение срока службы электродов и снижение энергопотребления.

Благодаря специальной добавке Hexagon на основе природного графита для графитовых электродов в ДСП, компания смогла продемонстрировать снижение энергопотребления при минимальном расходе электродов при обычных операциях в ДСП.

Графитовые электроды имеют высокую термостойкость (структурная целостность), и используются для проведения электричества при поддержании сверхвысоких температур (теплопроводность) жидкой стали во время выплавки стали в ДСП. Технические разработки Hexagon продемонстрировали постоянное увеличение электропроводности и более низкий коэффициент теплового расширения, что позволило максимизировать электрический КПД и снизить потребление энергии.

Управляющий директор Hexagon Майк Розенстрайх прокомментировал: «Результаты Performance + подчеркивают потенциал сокращения времени простоя и снижения энергопотребления, что ведет к снижению затрат и сокращению выбросов углекислого газа в плавильной промышленности.Это важные проблемы, стоящие перед сталелитейной промышленностью и ведущие, например, к крупному переходу на ЭДП в Китае. Это решительно подтверждает нашу стратегию поиска дорогостоящих и перспективных рыночных возможностей для нашего природного графита, изложенную в нашем недавнем предварительном исследовании. Действительно, мы сосредоточены на реализации этой стратегии, используя ключевые элементы предварительного исследования и жизненно важные технические ноу-хау, полученные в результате изучения чешуек природного графита из проекта Макинтоша, легированного определенным ингредиентом, которые вместе обеспечивают экономическую эффективность в сталеплавильном производстве.”

КЛЮЧЕВЫЕ МОМЕНТЫ

  • Компания Hexagon разработала и протестировала свой сверхвысокий уровень чистоты 1 концентрат природного графита 2 , обработанный специальной антиоксидантной добавкой для оптимизации рабочих характеристик и снижения стоимости электродов из экструдированного синтетического графита. Он обозначил этот материал как « Performance + ».
  • Сканирующие электронные микрофотографии («SEM» на рисунках 1 и 2) иллюстрируют детальную микроскопическую внутреннюю структуру усовершенствованных электродов, предложенных в ходе этих испытаний.
  • Всего было изготовлено 38 электродов из экструдированного графита; электроды, изготовленные с добавкой Performance +, продемонстрировали стабильно улучшенные характеристики электродов, в том числе показатели истинной плотности, объемной плотности и электропроводности, по сравнению с контрольной группой (электроды из 100% синтетического графита) , в частности;
    ° Увеличение истинной плотности на 12%
    ° Увеличение насыпной плотности на 4,5%
    ° Увеличение на 25% электропроводности
  • Эти результаты подчеркивают потенциал повышения электрических характеристик и увеличения долговечности / срока службы графитовых электродов снизить эксплуатационные расходы.Технические разработки Hexagon указывают на потенциальную значительную новую рыночную возможность для своего трансформированного графитового материала, что согласуется с результатами его предварительного исследования, опубликованного в мае 2019 года.
  • Технология EAF считается наиболее эффективным и экологически безопасным процессом производства стали. в мире и представляет собой крупнейший рынок графитовых электродов.
  • Все последующие технические работы были выполнены NAmLab 3 , независимой лабораторией и коммерческим партнером Hexagon в США.Природный графит, используемый для производства Performance +, был получен в рамках проекта McIntosh Graphite Project в Западной Австралии.
  • Hexagon ведет переговоры с несколькими потребителями и производителями графитовых электродов в США.

Рисунок 1: https://www.globenewswire.com/NewsRoom/AttachmentNg/9f3a0de1-a458-475b-8ca8-58d1c

    ae

    ______________________
    1 Термически очищено до содержания углерода ≥99165% вес ( вес % C).
    2 Графитовые чешуйки фракции -60 / + 100 меш.
    3 NAmLab — это находящийся в США технический и коммерческий партнер Hexagon, чья личность не может быть раскрыта из-за обязательств по соблюдению конфиденциальности.

    1. КОММЕНТАРИЙ

    Электродуговые печи («ДСП») используются для производства стали и считаются наиболее эффективной и экологически устойчивой производственной технологией, доступной в настоящее время. Благодаря уникальным физическим свойствам графитовые электроды являются важнейшим незаменимым промышленным расходным материалом при производстве стали на основе ДСП.

    При средней отпускной цене около 10 000 долларов США за тонну мировые мощности по производству графитовых электродов в 2018 году составили примерно 800 000 тонн, а в 2019 году прогнозируется достижение 850 000 тонн ( GrafTech International Ltd., 2019) . Roskill (2019) сообщает, что при производстве электродов в 2018 году было израсходовано примерно 750 000 тонн синтетического графита, что соответствует оценкам производства Graftech и подтверждает глубокий характер этой рыночной возможности. с высокой чистотой и предсказуемыми электрическими, термическими и механическими свойствами, но менее проводящий и значительно более дорогой, чем природный графит.В отличие от синтетического графита, природный чешуйчатый графит не может быть спечен (то есть сформован в блоки) и поэтому может использоваться только в качестве добавки для электродов.

    Однако, учитывая значительный размер и устойчивый профиль спроса со стороны отрасли графитовых электродов, а также в соответствии с заявленной ориентацией Hexagon на производство высокоспециализированных промышленных и энергетических графитовых продуктов, Компания стремилась разработать добавку природного графита для повышения производительности. электрические характеристики электродов из синтетического графита.Помимо повышения электрических характеристик, Hexagon стремился продлить срок службы графитовых электродов за счет частичного ингибирования разложения электродов за счет создания стойкого к окислению слоя. Окисление является основным ограничением срока службы графитовых электродов.

    2. «PERFORMANCE +» — ЦЕЛИ РАЗРАБОТКИ

    Высококачественные графитовые электроды обладают низким электрическим сопротивлением и высокой прочностью. Компания Hexagon полагала, что может улучшить обе эти характеристики за счет гибридизации добавки природного графита в электродах из синтетического графита.

    Очищенный природный чешуйчатый графит имеет гораздо более высокую кристаллическую структуру, чем синтетический, и, следовательно, более электропроводный и теплопроводный. Чем меньше элементарных примесей в графите, тем лучше его электропроводность. Понимая это, Hexagon стремился достичь максимальной электропроводности, используя природный чешуйчатый графит сверхвысокой чистоты, в отличие от неочищенных материалов.

    Расход графитового электрода во время плавки составляет значительную часть стоимости производства стали в ЭДП.Повышенная электропроводность позволяет снизить потери в электродах за счет использования более высоких напряжений и более низких токов (работа с длинной дугой) . Для дальнейшего повышения качества обслуживания электродов компания Hexagon разработала антиоксидантное покрытие для предварительной обработки с низким расходом, чтобы снизить потери электродов из-за бокового окисления. Окислительная деструкция включает разрушение макромолекул под действием кислорода на графитовую подложку электрода.

    Окисление вызывает расходование или выгорание графита во время использования в процессе плавки. При нагревании на воздухе при повышенных температурах (например, когда графитовые электроды погружаются в расплавленный металл ДСП) графит горит (или окисляется) , что приводит к образованию летучей двуокиси углерода. Эта паразитная потеря углерода в виде летучих газов является основным ограничением срока службы графитовых электродов. За счет снижения линейного коэффициента теплового расширения (КТР) антиоксидантное покрытие Hexagon для предварительной обработки натуральных чешуек улучшает структурную целостность электрода за счет увеличения плотности (уменьшение пористости) .Низкий КТР сводит к минимуму расход электродов за счет максимально эффективного использования электроэнергии в ДСП при сохранении ее структурной целостности.

    Рисунок 2: https://www.globenewswire.com/NewsRoom/AttachmentNg/d71ac590-51f9-4ceb-b1c3-b92bb4691b49

    3. ФОН — ПРОМЫШЛЕННОЕ ПРИМЕНЕНИЕ

    обеспечивает контекст 9002 для 9000 ПРОМЫШЛЕННОЕ ПРИМЕНЕНИЕ 9000 Из результатов, описанных выше и подробно описанных ниже, полезно дать краткий обзор промышленного процесса производства электродов и использования ДСП в сталеплавильном производстве, признавая при этом, что другие применения печи ДСП также могут иметь значение.

    Производство графитовых электродов — это высокотехнологичный производственный процесс с очень высокими техническими характеристиками, которые требуют соблюдения для обеспечения эффективных операций EAF.

    По размеру электроды могут достигать ~ 81 см, (32 дюйма), в диаметре, более ~ 3,4 м, (11 футов), в длину и могут весить более 2,6 тонны. Срок изготовления от 3 до 6 месяцев.

    В рабочем состоянии расход электродов колеблется от 2 до 3 кг на тонну стали и от 8 до 10 часов производства.

    3.1 Производство графитовых электродов

    Процесс производства графитовых электродов включает следующие основные процессы, изложенные ниже со ссылкой на образцы для испытаний:

    1. Просеивание и смешивание сырья (зеленый или сырой нефтяной кокс), и смешивание с каменноугольным пеком до образования плотной пасты.
      Добавка Hexagon’s Performance + была добавлена ​​к синтетическому графиту.
    2. Формование или экструзия электрода.
      Пасту пропускали через специальный смеситель экструдера, чтобы сформировать удлиненные стержни одинакового диаметра.
    3. Прокаливание или обжиг электрода для разложения и удаления летучих (очистки) нефтяного игольчатого кокса путем удаления органических материалов, влаги и летучих горючих веществ, тем самым увеличивая содержание связанного углерода, электропроводность и реальную / истинную плотность полученный прокаленный нефтяной кокс («КТК»).
      Экструдированные графитовые стержни Hexagon прокалили при 900 ̊C в инертной атмосфере (газообразный азот) в течение 15 часов.
    4. Пропитка первой смолой («1PI»), которая заключается в пропитке / пропитке электрода связующим из смолистого пека для уменьшения пористости или количества пустот внутри графитового стержня для повышения прочности.
      После прокаливания графитовые стержни вымачивали в растворе смолы на 1 час.
    5. Повторный обжиг или повторный обжиг — этот шаг предназначен для обеспечения того, чтобы все пустоты в стержнях были заполнены связующим из пекового кокса.
    6. Вторая пропитка пека («2PI») — для обеспечения того, чтобы все зазоры внутри стержней были заполнены связующим из пекового кокса.
    7. Графитизация — удаляет дополнительные загрязнения и улучшает ключевые качества электродов: тепловую и электрическую проводимость, стойкость к тепловому удару, смазывающую способность и сопротивление истиранию.
    8. Обработка для создания точных размеров и гладкой поверхности.

    3.2 Сталеплавильная промышленность из ДСП

    Производство стали в ДСП в 2017 году росло примерно на 14% в год по сравнению с 4% в сталеплавильном производстве в целом.В результате все большей доступности стального лома во всем мире и более устойчивой, высокой переменной стоимости и экологически чистой модели ЭДП. Спрос на аккумуляторные батареи для электромобилей на нефтяной игольчатый кокс ограничил предложение и поднял рыночные цены.

    Roskill сообщает (2018) , что на производство стали из ЭДП приходится примерно 27% мирового производства, но только 7% производства стали в Китае. Имеются положительные перспективы роста, особенно в Китае, где правительственные инициативы вынуждают перейти к плавке в ЭДП из-за исторического доминирования производителей стали в кислородных печах.Эти инициативы являются результатом усилий по устранению избыточных производственных мощностей по производству стали и улучшению условий окружающей среды. Метод EAF производит примерно 25% выбросов двуокиси углерода (или CO 2 ) кислородно-конвертерной установки и не требует плавки первичной железной руды или сжигания угля. Кроме того, в результате значительного увеличения производства стали в Китае с 2000 года ожидается, что предложение китайского лома существенно возрастет, что может привести к снижению цен на лом и обеспечить китайскую сталелитейную промышленность местным ломом, который ранее не был доступен.Hexagon полагает, что эти тенденции позволят производителям стали из ЭДП увеличить свою долю рынка и расти более быстрыми темпами, чем производители конвертерной стали, что приведет к увеличению спроса на графитовые электроды, что, в свою очередь, создаст потенциально значительный спрос и коммерческое внедрение усовершенствованных электродов из ЭДП. добавки, снижающие затраты и повышающие производительность электродов из ДСП.

    4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ

    Проверка рабочих характеристик графитовых электродов показала прямую зависимость между количеством природного графита, добавленного в электродную матрицу, и улучшенными характеристиками некоторых свойств электродов, включая (см. Таблицы 1-3) :

    • повышенная электропроводность
    • более высокая насыпная плотность
    • улучшенные механические свойства
    • потенциал для увеличения срока службы электрода

    По мере увеличения процентного содержания природного графита в синтетический, плотность электродов увеличилось до впечатляющего 1.62 г / см 3 при добавлении хлопьев 2,5 мас.% В электродную смесь.

    Кроме того, тестирование неизменно превосходило полностью синтетический контроль по плотности и проводимости.

    В следующем разделе обсуждаются три основных параметра тестирования; Объемная плотность, истинная плотность и электропроводность.

    4,1 Насыпная плотность

    Насыпная плотность также называется кажущейся плотностью или объемной плотностью. Это характеристика объема разделенного материала, такого как порошки, зерна и гранулы.

    Наилучшим результатом было улучшение на 4,5% с 1,55 г / см 3 до 1,62 г / см 3 для добавки 2,5% Performance +.

    Плотность может быть как индикатором, так и результатом размера частиц, прочности и пористости, присущих конкретному графитовому материалу, поскольку чем больше размер частиц и чем больше отверстий заполнено воздухом, тем ниже плотность.

    Плотность графита может регулироваться сырьем, рецептурой и производственными процессами, используемыми для создания определенного сорта материала на начальном этапе производства.Плотность готового графитового материала также может быть увеличена за счет использования добавок и пропиток, которые заполнят открытую пористость основного графитового материала.

    Пористость — нежелательное явление в электродах, поскольку пористость приводит к снижению плотности электрода и, как правило, к снижению механической прочности и электропроводности.

    Когда чешуйки графита были сжаты под высоким давлением, каждая из них будет сближаться, и, следовательно, плотность объемного графита становится выше.Более высокая плотность насыпного графита приводит к более высокой электропроводности, потому что электроны имеют больше возможностей для движения через частицу графита. Напротив, более низкая плотность объемного графита указывает на высокий уровень пустот, что сильно снижает подвижность электронов, что приводит к более низкой электропроводности объемного графита.

    Объемная плотность — это обычно то, как это значение указывается на большинстве листов технических характеристик графитовых материалов.

    Таблица 1: Определение объемной плотности.

    9000 г

    0

    0

  • 0
  • 0
  • 0
  • 0
  • 0 931 определяется путем деления массы частицы на ее объем, исключая открытые и закрытые поры. Постоянное значение для материи, истинная плотность — это плотность почти чистой формы.

    Истинная плотность в данном случае является мерой того, насколько материал графитовый. Наилучшим результатом было увеличение на 12% с 1,95 г / см 3 в контрольном образце до 2,18 г / см 3 с добавкой 5% Performance +.

    Высокая истинная плотность предполагает, что электроды изготовлены из сильно графитированного материала, который должен быть как можно более проводящим, чтобы обеспечить наилучший уровень пропускной способности по току. Путем проверки истинной плотности была эффективно устранена переменная степень графитизации.

    Самая высокая зафиксированная плотность была при добавлении 10% Performance +, хотя 5% является идеальным, когда компонент механической прочности добавляется к общему уравнению.

    Таблица 2: Определение истинной плотности

  • Графит
    Электрод
    Добавление природного графита (%) Добавление синтетического
    Графит
    (%)
    Вес после графитации
    (г)
    Потеря веса во время графитации (%) Высота образца
    (см)
    см Объем образца ) Насыпная плотность электрода
    (г / см 3 )
    Hexagon P erformance + add 2.5 97,5 82,9 82,3 0,72 % 10,03 50.80 добавка 5 95 64,7 63,7 1,55% 8,44 42,75 1,49
    Hexagon000 P 7 erformance5 92,5 58,1 56,6 2,58% 6,98 35,38 1,60
    Шестигранник P , добавка +14 9103 903 % 8,68 43,97 1,56
    Контроль (100% синтетический графит) 0 100 51,1 48.5 5,09% 6,18 31,29 1,55
    2,18 2,18
    Графитовый электрод Добавление
    природного графита
    (%)
    Синтетический графит
    3 Плотность
    (г / см 3 )
    Hexagon P erformance + add 2.5 97,5 1,83
    Hexagon P эргономика + добавка 5 95 2,18
    92,25 нет данных
    Hexagon P erformance + add 10 90 2.24
    Control (100% синтетический графит) 0 100 1,95
    Все электроды были пропитаны двойным шагом (2PI).

    4.3 Данные удельного электрического сопротивления

    Удельное электрическое сопротивление (также называемое удельным сопротивлением, удельным электрическим сопротивлением или импедансом) — это внутреннее свойство, которое количественно определяет, насколько сильно данный материал сопротивляется потоку электрического тока.Низкое удельное сопротивление указывает на материал, который легко пропускает электрический ток. Электропроводность или удельная проводимость обратно пропорциональна удельному электрическому сопротивлению и измеряет способность материала проводить электрический ток.

    Лучшим результатом было повышение проводимости на 25% при снижении удельного сопротивления (обратного проводимости) с 11,88 мкОм · м в контрольном образце до 9,01 мкОм · м в электроде при добавлении 5% Performance +.

    Электропроводность объемного графита рассматривается как функция его объемной плотности и температуры.Как правило, увеличение давления сжатия механически уменьшает зазоры между частицами углерода, напрямую улучшая электрический контакт. Электропроводность графита зависит от расстояния между каждой частицей и среднего размера частиц.

    Чем выше концентрация природного чешуйчатого графита Hexagon в составе экструдированных форм, тем ниже удельное сопротивление. Это демонстрирует, что добавка Hexagon Performance + положительно влияет на явление повышения проводимости графитовых электродов.При 5% и выше серия испытаний стала лучше, чем синтетический контроль, с более высоким процентом добавления хлопьевидной добавки к составу электрода. Очищенные хлопья достигли уровня удельного сопротивления контрольного состава 3PI при 5 мас. % добавки хлопьев к синтетике.

    Таблица 3: Определение удельного сопротивления

    4
    Массовая доля добавки в синтетический графит Шестигранник натуральный
    Рабочие характеристики +
    присадка
    3 (2 0006)

    3 (
    ) PI
    Synthetic Control

    ( 2 PI )

    Synthetic Control

    ( 3 PI )

    0 900 .88 мкОм · м 9,24 мкОм · м
    2,5 13,60 мкОм · м
    5,0 9,01 мкОм · 8,85 мкОм · м
    10 8,65 мкОм · м

    5. МЕТОДЫ ТЕСТИРОВАНИЯ

    1 Производство электродов

    Графитовые электроды были получены путем первого смешивания нефтяного пека, суспендированного в совместимой системе растворителей, различных количеств синтетического графита, неочищенного или термически очищенного графита Hexagon и легирующей добавки с образованием густой пасты. Полученную пасту пропускали через фирменный экструдерный смеситель NAmLab, чтобы сформировать удлиненные стержни одинакового диаметра, как показано на рисунке 3.

    Эти стержни прокаливали (т.е. запекали) при 900 ° C в инертной атмосфере азота в течение 15 часов.После прокаливания графитовые стержни вымачивали в растворе смолы на 1 час, чтобы смола заполнила любые пустоты, давали ей высохнуть на воздухе и затем снова прокаливали, чтобы преобразовать смолу в пековый кокс. В зависимости от конкретных образцов этапы пропитывания и прокаливания повторяли еще один-два раза (т.е. 2PI или 3PI), чтобы гарантировать, что все зазоры внутри стержней заполнены связующим из пекового кокса. Термообработка делает электроды более твердыми, но после 2-го и особенно 3-го ИП они также набирают прочность.

    После завершения стадии окончательного обжига был измерен сухой вес неграфитизированных электродов перед графитизацией при 2800 ° C.После извлечения из печи масса электродов была измерена для оценки потери веса электродов во время процесс графитации.

    Удельное сопротивление полученных графитированных электродов было испытано в соответствии со стандартом ASTM C611, который требовал обработки электродов на токарном станке и прецизионных режущих инструментах с соотношением диаметров длины от 6: 1 до 4: 1.

    Истинная плотность 23 электродов была измерена с помощью гелиевого мультипикнометра Quantachrome. Поскольку для этого испытания требовался порошковый материал, проверить истинную плотность всего электрода было невозможно. Вместо этого оставшаяся стружка, образовавшаяся во время обработки неровных концов электродов, откладывалась и раздавливалась; Полученный порошок затем использовали для испытания на истинную плотность. Истинная плотность — это мера того, насколько материал графитовый; Теоретическая истинная плотность чистого кристаллического графита равна 2.254 г / см 3 , а материал с истинной плотностью 1,9 г / см 3 является синтетическим и умеренно графитизированным. Утверждалось, что теоретическая истинная плотность графита не может быть измерена с помощью гелиевой пикнометрии из-за пористости частиц, но раздавливание электродов и прессование порошка позволило получить более точное определение истинной плотности.

    Рисунок 3: https://www.globenewswire.com/NewsRoom/AttachmentNg/55572589-6a0a-4eb5-9b84-e10baf2c98fd

    5.2 Определение объемной плотности

    Объемная плотность электродов была определена путем деления веса электрода после графитации на его объем. Используя собственный экструдер NAmLab, измеренные значения были близки к объемной плотности промышленных электродов, хотя некоторые значения плотности были немного ниже. Самая низкая объемная плотность, зарегистрированная в исследовании, составляла 1,31 г / см 3 с максимальным значением 1,63 г / см 3 (см. Соответствующие результаты в таблице 1) .Для справки, промышленные электроды имеют насыпную плотность от 1,58 до 1,65 г / см 3 .

    Все электроды, изготовленные в этом исследовании, имели фиксированный диаметр 2,54 см и переменную длину, на что указывают данные по разному весу в таблице 1. Электроды после пропитки с одним шагом (обозначается как 1PI) и однократного прокаливания, потеряны. до 18-23% масс. при графитизации. Эти электроды имели самую низкую плотность в данной серии испытаний, ясно обнаруживая значительные количества открытой пористости, и далее здесь не сообщается, поскольку они не имеют отношения к промышленному сектору.

    Электроды, обозначенные как 2PI, имели наименьшее снижение массы летучих веществ во время графитации (обычно от 0,5 до 5 мас.%) . Их результирующие значения объемной плотности заметно выше, возможно, как следствие эффективного заполнения пор в экструдированных формах смолой.

    Важно отметить, что по мере увеличения массы добавки природного чешуйчатого графита Performance + к синтетическому графиту объемная плотность графитированных электродов увеличивалась.

    5.3 Определение истинной плотности

    В рамках данного исследования. NAmLab стремился определить плотность (удельный вес) графитовых материалов, используя аналитический метод пикнометрии расширения газа (гелий) . Это широко известный метод точного определения объема кристаллического вещества, такого как графитовые электроды.

    Гелиевый пикнометр работает по принципу вытеснения газа и зависимости объема от давления (закон Бойля) .Ожидается, что пикнометрия гелия даст значение 2,266 г / см 3 при 293K для монокристаллического графита 100% -ной чистоты. В этом исследовании использовался газовый мультипикнометр He / N 2 компании Quantachrome Instruments.

    Образцы представляли собой порошки из измельченной машинной стружки 23 испытанных электродов. Для каждого электрода было проведено как минимум два измерения истинной плотности, и значения плотности были усреднены для определения окончательных значений истинной плотности, представленных в таблице 3.

    5.4 Удельное электрическое сопротивление

    Удельное сопротивление графитированных электродов было оценено в соответствии с методом ASTM C 611-98, озаглавленным: «Удельное электрическое сопротивление промышленных изделий из углерода и графита при комнатной температуре» .

    В соответствии с вышеупомянутым методом испытаний, через графитовый электрод пропускают слабый электрический ток, чтобы предотвратить нагрев образца, в то время как напряжение на определенной длине поверхности графитового электрода измеряется, чтобы можно было рассчитать удельное сопротивление.Чтобы учесть анизотропию цилиндрического графитового электрода, это измерение повторяют после последовательных поворотов электрода на 90 градусов и / или путем испытания обработанной формы в виде стержня. При испытании цилиндра эти четыре измерения затем повторяются с использованием обратного тока и конфигурации переключаемых электродов вольтметра для учета любых эффектов памяти материала и смещений при измерении напряжения. В результате получается 16 отдельных измерений удельного сопротивления, которые при усреднении дают репрезентативную меру удельного сопротивления графитового электрода.

    4-точечное испытание на удельное сопротивление было проведено на электродах, и результаты представлены в таблице 3.

    Результаты разведки и оценки минеральных ресурсов
    Информация в этом отчете, которая относится к результатам разведки, оценкам целей разведки, геологическим данным и «Минеральные ресурсы в проектах McIntosh и Halls Creek» основаны на информации, собранной г-ном Майком Розенстрайхом, который является сотрудником компании. Г-н Розенстрайх является научным сотрудником Австралазийского института горного дела и металлургии и имеет достаточный опыт, связанный со стилями минерализации и типами рассматриваемых месторождений, а также с деятельностью, предпринимаемой в настоящее время, чтобы получить квалификацию Компетентного лица (лиц), как это определено в Австралийского кодекса отчетности о результатах разведки, минеральных ресурсах и рудных запасах издания 2012 года, и он соглашается на включение этой информации в том виде и контексте, в которых она представлена ​​в этом отчете.

    Результаты металлургических испытаний
    Информация в этом отчете, которая касается результатов металлургических испытаний и обработки материала McIntosh, основана на информации, предоставленной рядом независимых лабораторий. Г-н Розенштрайх (упомянутый выше) управлял и обобщал результаты тестовой работы, о которых сообщалось в этом объявлении. Высококвалифицированный и опытный исследователь NAmLab планировал, контролировал и интерпретировал результаты тестовой работы NAmLab.На момент публикации этих результатов г-н Майкл Чан был штатным сотрудником Hexagon Resources Limited, а также изучал результаты металлургических испытаний. Г-н Чан — инженер-металлург и член Австралазийского горно-металлургического института. Г-н Чан и руководители NAmLab имеют достаточный соответствующий опыт, связанный со стилем минерализации и типами рассматриваемых тестовых работ, а также с деятельностью, предпринимаемой в настоящее время для получения квалификации в качестве Компетентного лица (лиц), как это определено в издании Австралийско-Азиатского Регламента от 2012 года. Кодекс отчетности о результатах разведки, минеральных ресурсах и запасах руды и дал согласие на включение этой информации в той форме и в контексте, в которых она представлена ​​в данном отчете.

    О компании Hexagon Resources Limited
    Компания Hexagon Resources Limited зарегистрирована на Австралийской фондовой бирже («ASX») под тикером «HXG». Компания владеет 100% долей в проекте McIntosh Graphite Project в Западной Австралии и 80% долей в проекте Ceylon Graphite Project в Алабаме, США. В настоящее время уделяя особое внимание последующей переработке графита и других энергетических материалов, компания Hexagon приобрела огромные технические знания, основанные на испытательных работах своего проекта McIntosh хлопь-графитового материала, который применим и очень ценен для ряда приложений специальных материалов.Компания фокусируется на создании устойчивой акционерной стоимости за счет максимального использования возможностей роста в ближайшем будущем для коммерциализации этого бизнеса в США, где у нее сложились прочные технические, коммерческие и инвестиционные отношения.

    Узнайте больше на www.hexagonresources.com

    Заявления о перспективах
    Этот пресс-релиз содержит прогнозы и заявления, которые могут представлять собой «прогнозные заявления» в значении применимых США, Канады и США. другие законы.Заявления о перспективах в этом выпуске могут включать, среди прочего, заявления относительно будущих планов, затрат, целей или результатов деятельности Hexagon Resources Limited или предположений, лежащих в основе любого из вышеизложенного. В этом пресс-релизе такие слова, как «может», «мог бы», «мог бы», «будет», «вероятно», «верю», «ожидаю», «ожидаю», «намереваюсь», «планирую», «цель »,« Оценка »и подобные слова, а также их отрицательные формы используются для обозначения прогнозных заявлений. Заявления о перспективах подвержены известным и неизвестным рискам, неопределенностям и другим факторам, которые находятся вне контроля Hexagon Resources Limited и которые могут привести к тому, что фактические результаты, уровень активности, производительность или достижения Hexagon Resources Limited будут существенно отличаться от выраженные или подразумеваемые в таких прогнозных заявлениях.Такие риски и неопределенности могут привести к тому, что фактические результаты, планы и цели Hexagon Resources Limited будут существенно отличаться от тех, которые указаны в прогнозной информации. Hexagon Resources Limited не может гарантировать, что ее планы будут выполнены. Эта и вся последующая письменная и устная прогнозная информация основана на оценках и мнениях руководства Hexagon Resources Limited на даты, когда они были сделаны, и полностью оговорена в этом уведомлении. За исключением случаев, предусмотренных законом, Hexagon Resources Limited не берет на себя никаких обязательств по обновлению прогнозной информации в случае изменения обстоятельств, оценок или мнений руководства Hexagon Resources Limited.

    Контактное лицо

    Hexagon Resources Limited
    Майк Розенстрайх
    Генеральный директор и управляющий директор

    Североамериканские СМИ и отношения с инвесторами Контактное лицо:
    G&W Communications Inc.
    телефон: +1416 265 4886
    электронная почта: [email protected]

    Сравнение энергопотребления и энергоемкости производства чугуна и стали в Китае и США.С. (Технический отчет)

    Хасанбейги, Али, Прайс, Линн, Аден, Натаниэль, Чунся, Чжан, Сюпин, Ли и Фанцинь, Шангуань. Сравнение энергопотребления и энергоемкости производства чугуна и стали в Китае и США . США: Н. П., 2011. Интернет. DOI: 10,2172 / 1050727.

    Хасанбейги, Али, Прайс, Линн, Аден, Натаниэль, Чунся, Чжан, Сюпин, Ли и Фанцинь, Шангуань. Сравнение энергопотребления и энергоемкости производства чугуна и стали в Китае и США . Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/1050727

    Хасанбейги, Али, Прайс, Линн, Аден, Натаниэль, Чунся, Чжан, Сюпин, Ли и Фанцинь, Шангуань. Мы б . "Сравнение энергопотребления и энергоемкости производства чугуна и стали в Китае и США".S. ". США. Https://doi.org/10.2172/1050727. Https://www.osti.gov/servlets/purl/1050727.

    @article {osti_1050727,
    title = {Сравнение энергопотребления и энергоемкости производства чугуна и стали в Китае и США},
    author = {Хасанбейги, Али и Прайс, Линн и Аден, Натаниэль и Чунься, Чжан и Сюпин, Ли и Фанцинь, Шангуань},
    abstractNote = {Производство чугуна и стали - это энергоемкий производственный процесс.В 2006 г. на долю черной металлургии приходилось 13,6% и 1,4% потребления первичной энергии в Китае и США, соответственно (Министерство энергетики США / EIA, 2010a; Zhang et al., 2010). Энергоэффективность производства стали напрямую влияет на общее потребление энергии и связанные с этим выбросы двуокиси углерода (CO2). Целью данного исследования является разработка методологии для точного сравнения энергоемкости (использования энергии на единицу произведенной стали) производства стали. Методология применяется к сталелитейной промышленности Китая и США.S. Методология рассматривает вопросы, связанные с определением границ, коэффициентами пересчета и показателями, чтобы разработать общую основу для сравнения использования энергии в черной металлургии. В этом исследовании используется восходящий физический метод для сравнения энергоемкости производства нерафинированной стали в Китае и США в 2006 году. Этот год был выбран для того, чтобы максимально увеличить доступность сопоставимых данных по сталелитейному сектору. Однако данные, опубликованные в Китае и США, не всегда соответствуют аналитическому охвату, коэффициентам пересчета и информации о внедрении энергосберегающих технологий.Это исследование в первую очередь основано на опубликованных годовых данных Китайской ассоциации черной металлургии и Национального бюро статистики Китая и Агентства энергетической информации США. В этом отчете установлено, что энергоемкость производства стали в США ниже, чем в основном в Китае. из-за структурных различий в сталелитейной промышленности в этих двух странах. Чтобы понять различия в энергоемкости производства стали в обеих странах, в этом отчете определены ключевые детерминанты использования энергии в секторе в обеих странах.Пять определяющих факторов, проанализированных в этом отчете, включают: долю электродуговых печей в общем объеме производства стали, проникновение в сектор энергоэффективных технологий, масштаб производственного оборудования, доли топлива в черной металлургии и структуру конечной стальной продукции в обеих странах. Доля производства электродуговых печей с более низкой энергоемкостью в каждой стране была ключевым фактором, определяющим общую энергоэффективность сталелитейного сектора. Общая структура сталелитейного сектора с точки зрения среднего срока годности завода и производственной мощности также является важной переменной, хотя данных для количественной оценки этого в сценарии не было.Методология, разработанная в этом отчете, наряду с сопутствующим количественным и качественным анализами, обеспечивает основу для сравнительной международной оценки энергоемкости сталелитейного сектора.},
    doi = {10.2172 / 1050727},
    url = {https://www.osti.gov/biblio/1050727}, журнал = {},
    номер =,
    объем =,
    place = {United States},
    год = {2011},
    месяц = ​​{6}
    }

    Электрохимия | Химия для неосновных

    • Опишите использование серии операций таблицы металлов.
    • Предскажите спонтанность реакции на основе таблицы рядов активности.

    Сколько стоит это ожерелье?

    Золото и серебро — широко используемые металлы для изготовления украшений. Одна из причин, по которой эти металлы используются для этой цели, заключается в том, что они очень инертны. Они не вступают в реакцию с большинством других металлов, поэтому с большей вероятностью останутся нетронутыми в сложных условиях. Кто хочет, чтобы их любимое украшение развалилось на них?

    Прямые окислительно-восстановительные реакции

    Когда полоска металлического цинка помещается в синий раствор сульфата меди (II) (, рис. ниже), сразу же начинается реакция, когда полоска цинка начинает темнеть.Если оставить в растворе более длительный период времени, цинк будет постепенно разлагаться из-за окисления до ионов цинка. В то же время ионы меди (II) из раствора восстанавливаются до металлической меди (см. рис. ниже), в результате чего синий раствор сульфата меди (II) становится бесцветным.

    Рисунок 23.1

    Раствор медного купороса.

    Рисунок 23.2

    Реакция металлического цинка в растворе сульфата меди.

    Процесс, который происходит в этой окислительно-восстановительной реакции, показан ниже в виде двух отдельных полуреакций, которые затем могут быть объединены в полную окислительно-восстановительную реакцию.

    Почему эта реакция происходит самопроизвольно? Серии действий — это список элементов в порядке убывания их реактивности. Элемент, который находится выше в ряду активности, способен вытеснить элемент, который находится ниже в ряду в реакции одиночного замещения. В этой серии также перечислены элементы в порядке легкости окисления.Верхние элементы окисляются легче всего, а нижние — сложнее всего. В приведенной ниже таблице показаны ряды активности вместе с полуреакцией окисления каждого элемента.

    Серия активности металлов (в порядке реакционной способности)
    Элемент Половина реакции окисления
    Литий Li ( с ) → Li + ( водн. ) + e Наиболее активен или наиболее легко окисляется
    Калий K ( с ) → K + ( водн. ) + e
    Барий Ba ( с ) → Ba 2+ ( водн. ) + 2e
    Кальций Ca ( с ) → Ca 2+ ( водн. ) + 2e
    Натрий Na ( с ) → Na + ( водн. ) + e
    Магний Mg ( s ) → Mg 2+ ( водн. ) + 2e
    Алюминий Al ( s ) → Al 3+ ( водн. ) + 3e
    цинк Zn ( s ) → Zn 2+ ( водн. ) + 2e
    Утюг Fe ( с ) → Fe 2+ ( водн. ) + 2e
    Никель Ni ( с ) → Ni 2+ ( водн. ) + 2e
    Олово Sn ( с ) → Sn 2+ ( водн. ) + 2e
    Свинец Pb ( с ) → Pb 2+ ( водн. ) + 2e
    Водород H 2 ( г ) → 2H + ( водн. ) + 2e
    Медь Cu ( с ) → Cu 2+ ( водн. ) + 2e
    Меркурий Hg ( л ) → Hg 2+ ( водн. ) + 2e
    Серебро Ag ( с ) → Ag + ( водн. ) + e
    Платина Pt ( с ) → Pt 2+ ( водн. ) + 2e
    Золото Au ( s ) → Au 3+ ( водн. ) + 3e Наименее активен или наиболее трудно поддается окислению

    Обратите внимание, что цинк указан над медью в серии активности, что означает, что цинк окисляется легче, чем медь.Вот почему ионы меди (II) могут действовать как окислитель при контакте с металлическим цинком. Ионы любого металла ниже цинка, такого как свинец или серебро, окислили бы цинк в аналогичной реакции. Эти типы реакций называются прямыми окислительно-восстановительными реакциями , потому что электроны текут непосредственно от атомов одного металла к катионам другого металла. Однако никакой реакции не произойдет, если полоску металлической меди поместить в раствор ионов цинка, потому что ионы цинка не способны окислять медь.Другими словами, такая реакция не спонтанна.

    Сводка
    • Приведен ряд активностей металлов.
    • Описаны параметры самопроизвольных реакций между металлами.
    Практика

    Вопросы

    Посмотрите видео по ссылке ниже и ответьте на следующие вопросы:

    Нажмите на изображение выше, чтобы увидеть больше

    1. Что произошло, когда Mg и Zn были помещены в раствор Pb 2+ ?
    2. Прореагировала ли полоска Zn в растворе Mg 2+ ?
    3. Как было показано, что Ag наименее реактивен?
    Обзор

    Вопросы

    1. Какие металлы имеют высокие показатели активности?
    2. Какие металлы являются низкими в серии активности?
    3. Окисляется ли олово легче, чем магний?
    • прямая окислительно-восстановительная реакция: Электроны текут непосредственно от атомов металла к катионам другого металла.
    • Определите электрохимию.
    • Опишите электрохимическую реакцию.
    • Перечислите компоненты электрохимической реакции.

    Что случилось с той скульптурой?

    Металл, подвергающийся воздействию внешних элементов, обычно подвержен коррозии, если не защищен. Процесс коррозии — это серия окислительно-восстановительных реакций с участием металла скульптуры. В некоторых случаях металлы намеренно оставляют незащищенными, чтобы поверхность претерпела изменения, которые могут повысить эстетическую ценность работы.

    Электрохимические реакции

    Химические реакции либо поглощают, либо выделяют энергию, которая может иметь форму электричества. Электрохимия — это раздел химии, который занимается взаимным преобразованием химической энергии и электрической энергии. Электрохимия широко применяется в повседневной жизни. Все виды батарей, от батарейки для фонарика и калькулятора до автомобиля, используют химические реакции для выработки электричества. Электричество используется для покрытия предметов декоративными металлами, такими как золото или хром.Электрохимия играет важную роль в передаче нервных импульсов в биологических системах. За всеми электрохимическими процессами стоит окислительно-восстановительная химия, перенос электронов.

    Реакция металлического цинка с ионами меди (II) называется прямым окислительно-восстановительным процессом или реакцией. Электроны, которые переносятся в реакции, переходят непосредственно от атомов Zn на поверхности полоски к ионам Cu 2+ в области раствора, непосредственно рядом с цинковой полоской. С другой стороны, электричество требует прохождения электронов через проводящую среду, такую ​​как провод, для выполнения работы.Этой работой можно было бы зажечь лампочку, включить холодильник или обогреть дом. Когда окислительно-восстановительная реакция прямая, эти электроны не могут работать. Вместо этого мы должны отделить процесс окисления от процесса восстановления и заставить электроны перемещаться из одного места в другое между ними. Это ключ к структуре электрохимической ячейки. Электрохимический элемент — это любое устройство, которое преобразует химическую энергию в электрическую или электрическую энергию в химическую энергию.

    Электрохимическая реакция состоит из трех компонентов. Должен быть раствор, в котором могут возникнуть окислительно-восстановительные реакции. Эти реакции обычно происходят в воде, чтобы облегчить движение электронов и ионов. Для передачи электронов должен существовать проводник. Этот проводник обычно представляет собой какой-то провод, так что электроны могут перемещаться с одного места на другое. Ионы также должны иметь возможность перемещаться через солевой мостик, который облегчает миграцию ионов.

    Сводка
    • Электрохимия определена.
    • Дано описание электрохимической ячейки.
    • Перечислены компоненты электрохимической реакции.
    Практика

    Вопросы

    Прочтите материал по ссылке ниже и ответьте на следующие вопросы:

    http://bouman.chem.georgetown.edu/S02/lect25/lect25.htm

    1. В какой системе происходят спонтанные реакции?
    2. В каком типе системы происходят непредвиденные реакции?
    3. Что есть потенциал?
    4. Как измеряется потенциал?
    Обзор

    Вопросы

    1. Что такое электрохимическая реакция?
    2. Какой тип химической реакции происходит?
    3. Что должно двигаться в электрохимической реакции?
    • электрохимический элемент: Любое устройство, преобразующее химическую энергию в электрическую или электрическую энергию в химическую энергию.
    • электрохимия: Раздел химии, связанный с взаимным преобразованием химической энергии и электрической энергии.
    • Опишите устройство и функцию гальванического элемента.

    Что заставило его подергиваться?

    Луиджи Гальвани (1737-1798) был итальянским врачом и ученым, который проводил исследования нервной проводимости у животных. Его случайное наблюдение подергивания лягушачьих лапок при контакте с железным скальпелем, когда ноги висели на медных крючках, привело к исследованиям электропроводности в мышцах и нервах.Он считал, что ткани животных содержат «животное электричество», подобное естественному электричеству, которое вызывает образование молнии.

    Гальванические элементы

    Гальванический элемент — это электрохимический элемент, в котором для выработки электроэнергии используется спонтанная окислительно-восстановительная реакция.

    Рисунок 23.3

    Гальванический элемент.

    Гальванический элемент (см. Рисунок выше) состоит из двух отдельных отсеков. Полуэлемент — это часть гальванического элемента, в котором происходит полуреакция окисления или восстановления.Левая полуячейка представляет собой полоску металлического цинка в растворе сульфата цинка. Правая полуячейка представляет собой полоску металлической меди в растворе сульфата меди (II). Полоски металла называются электродами. Электрод — это проводник в цепи, который используется для переноса электронов к неметаллической части цепи. Неметаллическая часть схемы — это растворы электролита, в которых размещены электроды. Металлический провод соединяет два электрода. Переключатель размыкает или замыкает цепь.Между двумя полуячейками помещена пористая мембрана, замыкающая цепь.

    Различные электрохимические процессы, происходящие в гальваническом элементе, происходят одновременно. Проще всего описать их в следующих шагах, используя приведенный выше цинк-медный элемент в качестве примера.

    1. Атомы цинка из цинкового электрода окисляются до ионов цинка. Это происходит потому, что содержание цинка в ряду активности выше, чем меди, и поэтому он легче окисляется.

    Электрод, на котором происходит окисление, называется анодом .Цинковый анод постепенно уменьшается по мере работы элемента из-за потери металлического цинка. Концентрация ионов цинка в полуячейке увеличивается. Из-за образования электронов на аноде он обозначается как отрицательный электрод.

    2. Электроны, которые генерируются на цинковом аноде, проходят через внешний провод и регистрируют показания вольтметра. Они продолжают медный электрод.

    3. Электроны входят в медный электрод, где они соединяются с ионами меди (II) в растворе, превращая их в металлическую медь.

    Электрод, на котором происходит восстановление, называется катодом . Катод постепенно увеличивается в массе из-за образования металлической меди. Концентрация ионов меди (II) в полуячейке уменьшается. Катод — положительный электрод.

    4. Ионы проходят через мембрану, чтобы поддерживать электрическую нейтральность в клетке. В ячейке, показанной выше, сульфат-ионы будут перемещаться со стороны меди на сторону цинка, чтобы компенсировать уменьшение Cu 2+ и увеличение Zn 2+ .

    Две полуреакции можно снова суммировать, чтобы получить общую окислительно-восстановительную реакцию, происходящую в гальваническом элементе.

    Сводка
    • Описана конструкция гальванического элемента.
    • Приведены реакции с образованием электронного потока.
    Практика

    Вопросы

    Прочтите материал по ссылке ниже и ответьте на следующие вопросы:

    http://chemed.chem.wisc.edu/chempaths/GenChem-Textbook/Galvanic-Cells/chemprime/CoreChem3AElectrochemical_Cells-699.HTML

    1. В чем разница между электролитической ячейкой и гальванической ячейкой?
    2. Где происходит реакция окисления в гальваническом элементе?
    3. Где протекает реакция восстановления?
    4. Перечислите несколько примеров гальванических элементов, имеющих коммерческое значение.
    Обзор

    Вопросы

    1. Что делает гальванический элемент?
    2. Почему два электрода физически разделены?
    3. Для чего нужна пористая мембрана?
    • анод: Электрод, на котором происходит окисление.
    • катод: Электрод, на котором происходит восстановление.
    • электрод: Проводник в цепи, который используется для переноса электронов к неметаллической части цепи.
    • полуэлемент: Одна часть гальванического элемента, в которой происходит полуреакция окисления или восстановления.
    • гальванический элемент: Электрохимический элемент, в котором для производства электроэнергии используется спонтанная окислительно-восстановительная реакция.
    • Определите электрический потенциал.
    • Определите потенциал уменьшения.
    • Определите потенциал ячейки.

    Сколько это вольт?

    Вольтметр не измеряет напряжение напрямую; он измеряет электрический ток. Но не волнуйтесь — ток и напряжение могут быть напрямую связаны друг с другом. Первые измерители назывались гальванометрами, и они использовали основные законы электричества для определения напряжения. Они были тяжелыми и трудными в работе, но свою работу выполняли.Первые мультиметры были разработаны в 1920-х годах, но настоящая портативность должна была подождать, пока печатные схемы и транзисторы не заменили громоздкие провода и электронные лампы.

    Электрический потенциал

    Электрический потенциал — это измерение способности гальванического элемента производить электрический ток. Электрический потенциал обычно измеряется в вольтах (В). Напряжение, создаваемое данным гальваническим элементом, представляет собой разность электрических потенциалов между двумя полуэлементами.Невозможно измерить электрический потенциал изолированной полуячейки. Например, если был сконструирован только цинковый полуэлемент, полная окислительно-восстановительная реакция не могла бы произойти, и поэтому невозможно было бы измерить электрический потенциал. Только когда другая полуэлемент объединяется с цинковым полуэлементом, можно измерить электрическую разность потенциалов или напряжение.

    Электрический потенциал клетки возникает в результате конкуренции за электроны. В цинко-медном гальваническом элементе именно ионы меди (II) восстанавливаются до металлической меди.Это потому, что ионы Cu 2+ имеют большее притяжение для электронов, чем ионы Zn 2+ в другой полуячейке. Вместо этого окисляется металлический цинк. Потенциал восстановления является мерой тенденции данной полуреакции протекать как восстановление в электрохимической ячейке. В данном гальваническом элементе полуэлемент, который имеет больший восстановительный потенциал, — это тот, в котором происходит восстановление. В полуячейке с более низким потенциалом восстановления произойдет окисление.Потенциал ячейки (ячейка E ) — это разность потенциалов восстановления между двумя полуячейками в электрохимической ячейке.

    Сводка
    • Даны определения типа электрического потенциала.

    Практика

    Вопросы

    Прочтите материал по ссылке ниже и ответьте на следующие вопросы:

    http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1920/nernst-bio.HTML

    1. Где родился Нернст?
    2. Какую теорию он разработал в 1889 году?
    3. Какой музыкальный инструмент он разработал, что не понравилось музыкантам?
    Обзор

    Вопросы

    1. Почему мы не можем измерить электрический потенциал изолированной полуячейки?
    2. О чем говорит нам потенциал сокращения?
    3. Каков потенциал клетки?
    • потенциал ячейки (E cell ): Разница в потенциале восстановления между двумя полуэлементами в электрохимической ячейке.
    • электрический потенциал: Измерение способности гальванического элемента производить электрический ток.
    • потенциал восстановления: Мера тенденции данной полуреакции протекать как восстановление в электрохимической ячейке.
    • Опишите водородный электрод.
    • Опишите, как этот электрод используется для определения восстановительных потенциалов.

    Что такое стандарт?

    Все мы с кем-то сравниваем себя.Могу я бежать быстрее тебя? Я выше своего отца? Это относительные сравнения, которые не дают много полезных данных. Когда мы используем стандарт для наших сравнений, каждый может сказать, как одно сравнивается с другим. Один метр — это одинаковое расстояние во всем мире, поэтому 100-метровая трасса в одной стране — это точно такое же расстояние, как и 100-метровая трасса в другой стране. Теперь у нас есть универсальная база для сравнения.

    Стандартный водородный электрод

    Ряд активности позволяет нам предсказать относительную химическую активность различных материалов при их использовании в окислительно-восстановительных процессах.Мы также знаем, что можем создать электрический ток с помощью комбинации химических процессов. Но как предсказать ожидаемое количество тока, которое будет проходить через систему? Мы измеряем этот поток как напряжение (электродвижущую силу или разность потенциалов).

    Для этого нам нужен способ сравнения степени электронного потока в различных химических системах. Лучший способ сделать это — иметь базовый уровень, который мы используем — стандарт, по которому можно все измерить. Для определения токов и напряжений полуреакции используется стандартный водородный электрод . Рисунок ниже иллюстрирует этот электрод. Платиновый провод проводит электричество по цепи. Проволока погружается в 1,0 М раствор сильной кислоты и барботируется газ H 2 при давлении в одну атмосферу и температуре 25 ° C. Половина реакции на этом электроде равна.

    Рисунок 23.4

    Стандартный водородный электрод.

    В этих условиях потенциал восстановления водорода равен нулю.Мы называем это стандартным восстановительным потенциалом.

    Затем мы можем использовать эту систему для измерения потенциалов других электродов в полуячейке. Во втором полуячейке находится металл и одна из его солей (часто используется сульфат). Мы будем использовать цинк в качестве нашего примера (см. рисунок ниже).

    Рисунок 23.5

    Стандартный водородный полуэлемент в паре с цинковым полуэлементом.

    Наблюдая за реакцией, мы замечаем, что масса твердого цинка уменьшается в ходе реакции.Это говорит о том, что реакция, происходящая в этой полуячейке, равна

    .

    Итак, в ячейке происходит следующий процесс:

    , а измеренное напряжение элемента составляет 0,76 В (сокращенно v).

    Мы определяем стандартную ЭДС (электродвижущую силу) элемента как:

    Мы можем сделать то же самое с медной ячейкой ( Рисунок ниже).

    Рисунок 23.6

    Стандартный водородный полуэлемент в паре с медным полуэлементом.

    По мере того, как мы запускаем реакцию, мы видим, что масса меди увеличивается, поэтому запишем полуреакцию:

    Это делает медный электрод катодом. Теперь у нас есть две полуреакции:

    и определяем для системы 0.34 v.

    снова,

    Теперь мы хотим построить систему, в которой задействованы и цинк, и медь. Из ряда показателей активности мы знаем, что цинк будет окисляться, а медь восстанавливаться, поэтому мы можем использовать имеющиеся значения:

    Сводка
    • Описана конструкция стандартного водородного электрода.
    • Приведены примеры использования этого электрода для определения восстановительных потенциалов.
    Практика

    Вопросы

    Посмотрите видео по ссылке ниже и ответьте на следующие вопросы:

    Нажмите на изображение выше, чтобы увидеть больше

    http://www.youtube.com/watch?v=mrOm6xZip6k

    1. Почему катион перемещается через солевой мостик в сторону водорода?
    2. Почему цинковый полуэлемент является анодом?
    3. Как определяется стандартный потенциал?
    Обзор

    Вопросы

    1. Каков определенный потенциал водородного электрода?
    2. Каков химический состав этого электрода?
    3. Каковы стандартные условия для другого полуэлемента?
    • стандартный водородный электрод: Стандартное измерение электродного потенциала для термодинамической шкалы окислительно-восстановительных потенциалов.
    • Выполните расчеты стандартного потенциала ячейки.
    • Опишите способность материалов участвовать в окислительно-восстановительных реакциях на основе стандартных данных о потенциале клеток.

    Устранение ржавчины

    Под воздействием влаги сталь довольно быстро начинает ржаветь. Это создает значительную проблему для таких предметов, как гвозди, которые подвергаются воздействию атмосферы. Гвозди можно защитить, покрыв их металлическим цинком, сделав оцинкованный гвоздь.Цинк окисляется с большей вероятностью, чем железо в стали, поэтому он предотвращает развитие ржавчины на гвозде.

    Расчет стандартных потенциалов ячеек

    Для функционирования любой электрохимический элемент должен состоять из двух полуэлементов. Приведенную ниже таблицу можно использовать для определения реакций, которые будут происходить, и стандартного потенциала клетки для любой комбинации двух полуэлементов без фактического построения клетки. Половина ячейки с более высоким потенциалом восстановления в соответствии с таблицей будет подвергаться восстановлению внутри ячейки.Половина ячейки с более низким потенциалом восстановления подвергнется окислению внутри ячейки. Если эти спецификации соблюдены, общий потенциал ячейки будет положительным значением. Потенциал клетки должен быть положительным, чтобы окислительно-восстановительная реакция клетки была спонтанной. Если бы был рассчитан отрицательный потенциал клетки, эта реакция была бы спонтанной в обратном направлении.

    Стандартный восстановительный потенциал при 25 ° C
    Половина реакции E или (В)
    F 2 + 2e → 2F +2.87
    PbO 2 + 4H + + SO 4 2− + 2e → PbSO 4 + 2H 2 O +1,70
    MnO 4 + 8H + + 5e → Mn 2+ + 4H 2 O +1,51
    Au 3+ + 3e → Au +1,50
    Класс 2 + 2e → 2Cl +1.36
    Cr 2 O 7 2− + 14H + + 6e → 2Cr 3+ + 7H 2 O +1,33
    O 2 + 4H + + 4e → 2H 2 O +1.23
    Br 2 + 2e → 2Br +1,07
    НЕТ 3 + 4H + + 3e → NO + 2H 2 O +0.96
    2Hg 2+ + 2e → Hg 2 2+ +0,92
    Hg 2+ + 2e → Hg +0,85
    Ag + + e → Ag +0,80
    Fe 3+ + e → Fe 2+ +0,77
    I 2 + 2e → 2I +0.53
    Cu + + e → Cu +0,52
    O 2 + 2H 2 O + 4e → 4OH +0,40
    Cu 2+ + 2e → Cu +0,34
    Sn 4+ + 2e → Sn 2+ +0,13
    2H + + 2e → H 2 0.00
    Pb 2+ + 2e → Pb -0,13
    Sn 2+ + 2e → Sn -0,14
    Ni 2+ + 2e → Ni -0,25
    Co 2+ + 2e → Co -0,28
    PbSO 4 + 2e → Pb + SO 4 2− -0,31
    Cd 2+ + 2e → Cd −0.40
    Fe 2+ + 2e → Fe -0,44
    Cr 3+ + 3e → Cr -0,74
    Zn 2+ + 2e → Zn -0,76
    2H 2 O + 2e → H 2 + 2OH -0,83
    Mn 2+ + 2e → Mn -1,18
    Al 3+ + 3e → Al -1.66
    Be 2+ + 2e → Be -1,70
    мг 2+ + 2e → мг -2,37
    Na + + e → Na -2,71
    Ca 2+ + 2e → Ca -2,87
    Sr 2+ + 2e → Sr -2,89
    Ba 2+ + 2e → Ba -2.90
    руб. + + д. → руб. -2,92
    К + + e → К -2,92
    CS + + e → CS -2,92
    Li + + e → Li −3,05
    Пример задачи: расчет стандартных потенциалов ячеек

    Рассчитайте стандартный потенциал гальванического элемента, который использует реакции полуэлементов Ag / Ag + и Sn / Sn 2+ .Напишите сбалансированное уравнение для общей реакции клетки. Определите анод и катод.

    Шаг 1. Составьте список известных значений и спланируйте проблему.

    Известный

    Неизвестно

    Серебряный полуэлемент подвергнется восстановлению, потому что его стандартный восстановительный потенциал выше. Оловянный полуэлемент подвергнется окислению. Общий потенциал ячейки можно рассчитать с помощью уравнения.

    Шаг 2: Решить.

    Перед сложением двух реакций количество электронов, потерянных при окислении, должно равняться количеству электронов, полученных при восстановлении. Реакция серебряных полуэлементов должна быть умножена на два. После этого и добавления к реакции оловянных полуэлементов получается общее уравнение.

    Рассчитан потенциал ячейки.

    Шаг 3. Подумайте о своем результате.

    Стандартный потенциал клетки положительный, поэтому реакция спонтанная, как написано.Олово окисляется на аноде, а ион серебра восстанавливается на катоде. Обратите внимание, что напряжение для восстановления ионов серебра не удваивается, даже несмотря на то, что половину реакции восстановления пришлось удвоить, чтобы сбалансировать общее окислительно-восстановительное уравнение.

    Окислители и восстановители

    Вещество, которое очень легко восстанавливается, является сильным окислителем. И наоборот, вещество, которое очень легко окисляется, является сильным восстановителем. Согласно стандартной таблице потенциалов клеток фтор (F 2 ) является сильнейшим окислителем.Он окислит любое вещество, указанное ниже в таблице. Например, фтор будет окислять металлическое золото в соответствии со следующей реакцией.

    Металлический литий (Li) — сильнейший восстановитель. Он способен уменьшить количество любых веществ, перечисленных выше в таблице. Например, литий будет восстанавливать воду в соответствии с этой реакцией.

    Использование приведенной выше таблицы позволит вам предсказать, возникнут реакции или нет. Например, металлический никель способен восстанавливать ионы меди (II), но не способен восстанавливать ионы цинка.Это связано с тем, что содержание никеля (Ni) ниже Cu 2+ , но выше Zn 2+ в таблице.

    Сводка
    • Описаны стандартные расчеты потенциала ячейки.
    • Даны рекомендации по прогнозированию возможностей реакции с использованием стандартных клеточных потенциалов.
    Практика

    Прочтите материал по ссылке ниже и ответьте на вопросы в конце:

    http://chemwiki.ucdavis.edu/Analytical_Chemistry/Electrochemistry/Voltaic_Cells/The_Cell_Potential#Problems

    Обзор

    Вопросы

    1. Какому типу реакции подвергнется полуэлемент с более высоким восстановительным потенциалом?
    2. Каким должен быть общий потенциал клетки, чтобы реакция была спонтанной?
    3. Является ли Zn 2+ более сильным или более слабым восстановителем, чем Mg 2+ ?
    • Опишите устройство сухой камеры.
    • Запишите реакции для обычного сухого элемента и сухого щелочного элемента.
    • Опишите конструкцию свинцовой аккумуляторной батареи.
    • Записать реакции для светодиодной аккумуляторной батареи.

    Ой, больно

    Алессандро Вольта разработал первый «гальванический элемент» в 1800 году (на фото выше). Эта батарея состояла из чередующихся дисков из цинка и серебра с кусочками картона, пропитанными рассолом, разделяющими диски. Поскольку в то время не было вольтметров (и понятия не было, что электрический ток был вызван потоком электронов), Вольте пришлось полагаться на другой показатель прочности батареи: количество произведенного удара (никогда не рекомендуется проверять что-либо на себе. ).Он обнаружил, что интенсивность удара возрастает с увеличением количества металлических пластин в системе. Приборы с двадцатью пластинами вызвали довольно болезненный шок. Хорошо, что у нас сегодня есть вольтметры для измерения электрического тока, а не метод «ткните пальцем и скажите, что вы чувствуете».

    Аккумуляторы

    Два варианта основного гальванического элемента — это сухой элемент и свинцовая аккумуляторная батарея.

    Сухие камеры

    Многие обычные батареи, такие как те, которые используются в фонариках или пультах дистанционного управления, представляют собой сухие гальванические элементы.Эти батареи называются сухими элементами, потому что электролит представляет собой пасту. Они относительно недороги, но служат недолго и не подлежат перезарядке.

    Рисунок 23.7

    Сухой цинк-угольный элемент.

    В сухом цинково-углеродном элементе анодом является цинковый контейнер, а катодом — угольный стержень, проходящий через центр элемента. Паста состоит из оксида марганца (IV) (MnO 2 ), хлорида аммония (NH 4 Cl) и хлорида цинка (ZnCl 2 ) в воде.Полуреакции для этого сухого элемента:

    Анод (окисление):

    Катод (восстановление):

    Паста предотвращает свободное перемешивание содержимого сухой ячейки, поэтому солевой мостик не требуется. Углеродный стержень является только проводником и не подвергается восстановлению. Напряжение, создаваемое свежим сухим элементом, составляет 1,5 В, но уменьшается во время использования.

    Щелочная батарея — это разновидность угольно-цинковой батареи. Щелочная батарея не имеет углеродного стержня и использует пасту из металлического цинка и гидроксида калия вместо твердого металлического анода.Катодная полуреакция такая же, но анодная полуреакция отличается.

    Анод (окисление):

    Преимущества щелочной батареи в том, что она имеет более длительный срок хранения и напряжение не снижается во время использования.

    Свинцовые аккумуляторы

    Батарея представляет собой группу электрохимических ячеек, объединенных вместе в качестве источника постоянного электрического тока при постоянном напряжении. Сухие элементы не являются настоящими батареями, поскольку они состоят только из одного элемента.Свинцовая аккумуляторная батарея обычно используется в качестве источника энергии в автомобилях и других транспортных средствах. Он состоит из шести соединенных вместе идентичных ячеек, каждая из которых имеет свинцовый анод и катод из оксида свинца (IV) (PbO 2 ), установленных на металлической пластине.

    Рисунок 23.8

    Свинцовые аккумуляторные батареи, используемые в автомобилях, состоят из шести идентичных электрохимических ячеек и являются перезаряжаемыми.

    Катод и анод погружены в водный раствор серной кислоты, которая действует как электролит.Клеточные реакции:

    Каждая ячейка свинцовой аккумуляторной батареи вырабатывает 2 В, так что всего 12 В вырабатывается всей батареей. Он используется для запуска автомобиля или питания других электрических систем.

    В отличие от сухих элементов свинцовая аккумуляторная батарея является перезаряжаемой. Обратите внимание, что прямая окислительно-восстановительная реакция генерирует твердый сульфат свинца (II), который медленно накапливается на пластинах. Дополнительно снижается концентрация серной кислоты. Когда автомобиль работает нормально, его генератор подзаряжает аккумулятор, заставляя вышеуказанные реакции протекать в противоположном или несамопроизвольном направлении.

    Эта реакция восстанавливает свинец, оксид свинца (IV) и серную кислоту, необходимые для правильного функционирования батареи. Теоретически свинцовый аккумулятор должен работать вечно. На практике перезарядка не является 100% эффективной, потому что часть сульфата свинца (II) падает с электродов и собирается на дне ячеек.

    Сводка
    • Приведены конструкции сухого элемента и батареи.
    • Описаны химические реакции для обоих типов.
    Практика

    Вопросы

    Прочтите материал по ссылке ниже и ответьте на следующие вопросы:

    http://www.fueleconomy.gov/feg/fuelcell.shtml

    также щелкните ссылку на батарею топливных элементов, выделенную на странице.

    1. Где водород попадает в топливный элемент?
    2. Как производятся электроны?
    3. Куда уходят электроны?
    4. Что является продуктом реакции топливного элемента?
    Обзор

    Вопросы

    1. Какой цели служит угольный стержень в сухом элементе?
    2. Откуда щелочная батарея получила свое название?
    3. Почему зарядка автомобильного аккумулятора неэффективна на 100%?
    • аккумулятор: Группа электрохимических элементов, объединенных вместе как источник постоянного электрического тока при постоянном напряжении.
    • Определите электролиз.
    • Опишите работу и функцию электролитической ячейки.

    У нас уже есть тепло?

    В 1989 году двое ученых объявили, что они достигли «холодного синтеза», процесса соединения элементов друг с другом при комнатной температуре для получения энергии. Гипотеза заключалась в том, что синтез произведет больше энергии, чем требуется для того, чтобы этот процесс произошел. Их процесс включал электролиз тяжелой воды (молекулы воды, содержащие некоторое количество дейтерия вместо обычного водорода) на палладиевом электроде.Эти эксперименты не могли быть воспроизведены, а их научная репутация была подорвана. Однако в последние годы как промышленные, так и государственные исследователи по-новому взглянули на этот процесс. Изображенное выше устройство является частью государственного проекта, и НАСА также завершает некоторые исследования по этой теме. В конце концов, холодный синтез может быть не таким «холодным».

    Ячейки электролитические

    Гальванический элемент использует спонтанную окислительно-восстановительную реакцию для генерации электрического тока.Также можно поступить наоборот. Когда к электрохимической ячейке подается внешний источник постоянного тока, может протекать реакция, которая обычно не является спонтанной. Электролиз — это процесс, в котором электрическая энергия используется для того, чтобы вызвать неспонтанную химическую реакцию. Электролиз отвечает за внешний вид многих повседневных предметов, таких как позолоченные или посеребренные украшения и хромированные автомобильные бамперы.

    Электролитическая ячейка — это устройство, используемое для проведения реакции электролиза.В электролитической ячейке электрический ток применяется для обеспечения источника электронов для запуска реакции в неспонтанном направлении. В гальванической ячейке реакция идет в направлении спонтанного высвобождения электронов. В электролитической ячейке поступление электронов от внешнего источника заставляет реакцию идти в противоположном направлении.

    Рисунок 23.9

    Ячейка Zn / Cu.

    Спонтанное направление реакции между Zn и Cu — это окисление металлического Zn до ионов Zn 2+ , в то время как ионы Cu 2+ восстанавливаются до металлической Cu.Это делает цинковый электрод анодом, а медный электрод катодом. Когда те же полуэлементы подключаются к батарее через внешний провод, реакция происходит в противоположном направлении. Цинковый электрод теперь является катодом, а медный электрод — анодом.

    Стандартный потенциал клетки отрицательный, что указывает на неспонтанную реакцию. Батарея должна быть способна выдавать не менее 1,10 В постоянного тока, чтобы реакция произошла. Еще одно различие между гальванической ячейкой и электролитической ячейкой — это знаки электродов.В гальваническом элементе анод отрицательный, а катод положительный. В электролитической ячейке анод положительный, потому что он подключен к положительной клемме батареи. Следовательно, катод отрицательный. Электроны все еще проходят через ячейку от анода к катоду.

    Сводка
    • Описывается функция электролитической ячейки.
    • Приведены реакции, иллюстрирующие электролиз.
    Практика

    Вопросы

    Посмотрите видео по ссылке ниже и ответьте на следующие вопросы:

    Нажмите на изображение выше, чтобы увидеть больше

    http: // www.youtube.com/watch?v=y4yYF8gSHdA

    1. Что было источником электричества?
    2. Для чего использовалась сталь, прикрепленная к электроду?
    3. Что используется для передачи электрического тока?
    Обзор

    Вопросы

    1. Какими будут продукты спонтанной реакции между Zn / Zn 2+ и Cu / Cu 2+ ?
    2. Откуда мы знаем, что реакция образования Cu 2+ не является спонтанной?
    3. Каким будет напряжение для реакции, в которой металлический Zn образует Zn 2+ ?
    • электролиз: Процесс, в котором электрическая энергия используется для того, чтобы вызвать неспонтанную химическую реакцию.
    • электролитическая ячейка: Аппарат, используемый для проведения реакции электролиза.
    • Опишите экспериментальную установку для электролиза воды.
    • Напишите уравнения реакций, участвующих в процессе.

    Больше энергии от солнца?

    Поскольку ископаемое топливо становится все более дорогим и менее доступным, ученые ищут другие источники энергии. Водород долгое время считался идеальным источником, поскольку он не загрязняет окружающую среду при горении.Проблема заключалась в том, чтобы найти способы экономичного производства водорода. Один из новых подходов, который изучается, — это фотоэлектролиз — производство электричества с использованием фотоэлектрических элементов для расщепления молекул воды. Этот метод все еще находится на стадии исследования, но, похоже, в будущем он станет очень многообещающим источником энергии.

    Электролиз воды

    При электролизе воды образуются водород и кислород. Электролитическая ячейка состоит из пары платиновых электродов, погруженных в воду, в которую было добавлено небольшое количество электролита, такого как H 2 SO 4 .0 _ {\ text {cell}} = — 2.06 \ text {V} [/ latex]

    Чтобы получить полную реакцию, полуреакцию восстановления умножали на два, чтобы уравнять электроны. Ионы водорода и гидроксид-ионы, образующиеся в каждой реакции, объединяются с образованием воды. H 2 SO 4 не расходуется в реакции.

    Рисунок 23.10

    Аппарат для производства газообразного водорода и кислорода электролизом воды.

    Сводка
    • Описан электролиз воды.
    Практика

    Вопросы

    Посмотрите видео по ссылке ниже и ответьте на следующие вопросы:

    Нажмите на изображение выше, чтобы увидеть больше

    www.youtube.com/watch?v=HQ9Fhd7P_HA

    1. Что такое электроды?
    2. Что такое источник питания?
    3. Что добавляется в воду для облегчения подачи электричества?
    4. В какой пробирке содержится водород?
    Обзор

    Вопросы

    1. Какие электроды используются в реакции?
    2. Почему используется серная кислота?
    3. На каком электроде появляется кислород?
    • Запишите реакции электролиза расплавленного NaCl в ячейке Дауна.
    • Напишите реакции электролиза водного раствора хлорида натрия.

    Большой счет за электричество

    Производство NaOH — важный производственный процесс. Используются три различных метода, каждый из которых предполагает использование электричества. При расчете цены на гидроксид натрия, которую компания должна взимать для получения прибыли, необходимо учитывать стоимость электроэнергии. Для производства метрической тонны NaOH требуется 3300-5000 кВтч (киловатт-часов).Сравните это с мощностью, необходимой для содержания среднего дома. Таким же количеством электричества можно было обеспечить дом в течение 6-10 месяцев.

    Электролиз расплавленного хлорида натрия

    Расплавленный (жидкий) хлорид натрия может быть подвергнут электролизу для получения металлического натрия и газообразного хлора. Электролитическая ячейка, используемая в процессе, называется ячейкой Дауна (см. рисунок ниже).

    Рисунок 23.11

    Ячейка Дауна используется для электролиза расплавленного хлорида натрия.

    В элементе Дауна жидкие ионы натрия восстанавливаются на катоде до жидкого металлического натрия. На аноде жидкие ионы хлорида окисляются до газообразного хлора. Реакции и потенциалы клеток показаны ниже:

    Для проведения этого электролиза батарея должна подавать более 4 вольт. Эта реакция является основным источником образования газообразного хлора и единственным способом получения чистого металлического натрия. Газообразный хлор широко используется при очистке, дезинфекции и в бассейнах.

    Электролиз водного хлорида натрия

    Логично предположить, что электролиз водного раствора хлорида натрия, называемого рассолом , даст тот же результат посредством тех же реакций, что и процесс в расплавленном NaCl. Однако реакция восстановления, которая происходит на катоде, не дает металлического натрия, потому что вместо этого восстанавливается вода. Это связано с тем, что потенциал восстановления для воды составляет всего -0,83 В по сравнению с -2,71 В для восстановления ионов натрия.Это делает уменьшение количества воды предпочтительным, поскольку его восстановительный потенциал менее отрицательный. Газообразный хлор по-прежнему образуется на аноде, как и при электролизе расплавленного NaCl.

    Поскольку гидроксид-ионы также являются продуктом чистой реакции, важный химический гидроксид натрия (NaOH) получается в результате испарения водного раствора в конце гидролиза.

    Сводка
    • Описаны реакции электролиза расплавленного NaCl.
    • Описаны реакции электролиза рассола.
    Практика

    Вопросы

    Прочтите материал по ссылке ниже и ответьте на следующие вопросы:

    http://www.citycollegiate.com/sblock1.htm

    1. Как натрий выводится из клетки?
    2. Почему в систему добавлен CaCl 2 ?
    3. Почему металлический кальций не загрязняет производство натрия?
    Обзор

    Вопросы

    1. Какие продукты электролиза расплава NaCl?
    2. Какие продукты электролиза водного NaCl?
    3. Какой ион-наблюдатель не показан в общем уравнении электролиза водного NaCl?
    • рассол: Водный раствор хлорида натрия.
    • Ячейка Дауна: Аппарат, используемый для промышленного производства металлического натрия и газообразного хлора.
    • Определите гальваническое покрытие.
    • Напишите типичную реакцию гальваники.

    Кто-нибудь знает, где мы находимся?

    Астролябия (изображенная выше в разобранном виде) была устройством, используемым для изучения движения планет и проведения съемок. Большинство астролябий были сделаны из латуни, но эта покрыта золотом, которое стирается.Персидские мистики также использовали астролябию для наблюдения за звездами и составления астрологических предсказаний.

    Гальваника

    Многие декоративные предметы, например ювелирные изделия, изготавливаются с помощью электролитического процесса. Гальваника — это процесс, при котором ион металла восстанавливается в электролитической ячейке, а твердый металл осаждается на поверхность. На рисунке ниже показана ячейка, в которой металлическая медь должна быть нанесена на второй металл.

    Рисунок 23.12

    Гальваника второго металла медью.

    Ячейка состоит из раствора сульфата меди и полоски меди, которая действует как анод. Металл (Me) — это катод. Анод соединен с положительным электродом батареи, а металл — с отрицательным электродом.

    Когда цепь замкнута, металлическая медь с анода окисляется, позволяя ионам меди проникать в раствор.

    Между тем ионы меди из раствора восстанавливаются до металлической меди на поверхности катода (второй металл):

    Концентрация ионов меди в растворе практически постоянна.Это связано с тем, что в процессе гальваники металл переносится с анода на катод ячейки. Другие металлы, обычно наносимые на предметы, включают хром, золото, серебро и платину.

    Сводка
    • Описан процесс гальваники.
    Практика

    Вопросы

    Посмотрите видео по ссылке ниже и ответьте на следующие вопросы:

    Нажмите на изображение выше, чтобы увидеть больше

    http: // www.youtube.com/watch?v=Q8Xo43sfLgY

    1. Какой раствор используется?
    2. Как он тестировал систему?
    3. Почему батареи лучше, чем настенные, для электрического тока?
    4. Что было анодом?
    Обзор

    Вопросы

    1. Что такое анод в процессе гальваники с использованием меди?
    2. Что обеспечивает электрический ток?
    3. Какие другие металлы можно наносить на предметы?
    • гальваника: Процесс, при котором ион металла восстанавливается в электролитической ячейке, а твердый металл осаждается на поверхность.

    Переработка металлолома 101 [Полное руководство по утилизации металлолома]

    Вы не можете превратить все, к чему прикасаетесь, в золото, если только ваше имя не царь Мидас.

    Но хотите верьте, хотите нет:

    Вы можете помочь сохранить окружающую среду, превратив мусор в наличные.

    Возможно, вы уже много раз слышали о переработке металлолома. Возможно, вы тоже об этом читали, но у вас не было желания запрыгнуть на поезд по переработке отходов. Но после прочтения этого руководства вы можете даже почувствовать себя достаточно накачанным, чтобы осмотреть свой дом на предмет мусора с металлами в них.

    Непревзойденные преимущества переработки металлолома

    Снижает потребность в добыче полезных ископаемых

    Майнинг инвазивный . Чтобы добывать сырье из земли, горнодобывающие компании используют тяжелые экскаваторы, самосвалы и людей с лопатами, которые копают землю. Эта неистовая копка не только разрушает почву, но также выделяет в воздух и воду токсичные соединения, радиоактивные камни, металлическую пыль и асбестоподобные минералы.

    Все для небольшой концентрации драгоценного минерала или металла.

    Горнодобывающая промышленность оказывает серьезное воздействие на окружающую среду. В списке:

    • Образование воронки
    • Загрязнение почвы, подземных и поверхностных вод
    • Опасные побочные продукты, включая сточные воды
    • Уничтожение среды обитания диких животных
    • И потеря биоразнообразия, чтобы назвать несколько

    Хуже…

    Воздействие распространяется гораздо шире, чем сам участок добычи, и продолжается десятилетия после завершения горных работ.

    С другой стороны, отключение майнинга тоже может оказаться разрушительным. Это глобальная отрасль с оборотом в 496 миллиардов долларов, от которой зависят средства к существованию миллионов. Более того, отрасли по всему миру, особенно высокотехнологичные, для выживания зависят от металлов и редкоземельных элементов.

    Но хотя запретить добычу полезных ископаемых невозможно, снижение потребности в ней вполне достижимо. А переработка металлолома — шаг в правильном направлении. Если в мире перерабатывается достаточное количество металлолома, спрос на первичные материалы уменьшится, и за ним последует горнодобывающая деятельность.

    Однако мы все еще далеко от этой цели.

    The Recycling Rates of Metals: A Status Report от International Resource Panel обнаружил, что уровень вторичной переработки металлов является низким. На бумаге , извлекающие снова и снова металлов, более чем выполнимо. Тем не менее, менее 33% из 60 металлов, включенных в отчет, имеют степень рециркуляции более 50%, а около другой трети — менее 1%.

    Давайте работать вместе и увеличить эти цифры. Позже в этом руководстве вы узнаете, как попасть в поезд по переработке металла, используя базовое оборудование и ноу-хау.

    Сохранение энергии и природных ресурсов

    Заводы должны перерабатывать недавно добытые материалы и металлы, прежде чем они будут готовы к выпуску на рынок, что создает дополнительную нагрузку на нашу окружающую среду. Однако переработка металлолома в новую продукцию требует значительно меньше природных ресурсов и энергии.

    Например:

    Переработка тонны стали позволяет сэкономить 2500 фунтов железной руды, 1400 фунтов угля и 120 фунтов известняка, сообщает Американский институт железа и стали.Не говоря уже о том, что он позволяет экономить электроэнергию, достаточную для питания 18 миллионов домохозяйств в год.

    С другой стороны, извлечение тонны алюминиевых банок позволяет сэкономить 21 000 киловатт-часов. Переработка снижает потребность в добыче первичных бокситов, что приводит к экономии энергии на 95%.

    способствует росту экономики страны (и вашей тоже)

    Хотя переработка металлолома и не такая массовая, как в горнодобывающей промышленности, она является мощным стимулом для экономики. В США отрасль по переработке металлов принесла в 2010 году 64 миллиарда долларов и восстановила цветных металлов, таких как алюминий, медь и свинец, на 40 миллиардов долларов.

    И помните:

    Мы еще не переработали достаточно. Если мы сможем повысить коэффициент извлечения различных металлов, экономические преимущества также возрастут. Финансовые стимулы, предоставляемые переработкой металла, также могут распространяться на вас.

    Краткий обзор процесса переработки металла

    Вы уже видели самые большие выгоды, которые дает переработка металлолома. Но, возможно, вам интересно, что входит в этот процесс? Если да, то следующая инфографика даст вам краткий обзор.

    Крупные предприятия с собственными программами и складами металлолома часто прибегают к услугам сторонних технических специалистов, чтобы привести в порядок свою огромную кучу отходов. Они либо отправляют металлолом поставщику услуг, либо приглашают специалиста к себе на место для проведения тестов PMI. В этих тестах используются индивидуальные методы идентификации для быстрой сортировки различных типов лома.

    С другой стороны, бизнес, обладающий необходимыми знаниями и опытом, может получить собственное оборудование (например, анализаторы металла) для сортировки металлолома.

    Оборудование для сортировки лома

    Заводы по переработке вторсырья будут обрабатывать более сложные этапы процесса, включая обнаружение радиации, обжигание и измельчение. Но вы можете помочь своему местному сообществу вернуть больше материалов многократного использования, собирая металлолом.

    В следующем разделе показано, что вам нужно для начала работы.

    Инструменты Торговли

    1. Магнит для определения и оценки ценности металла

    Магнит — лучший друг скребка.Этот инструмент понадобится вам, чтобы отличить черные металлы от цветных. Следует помнить о практических правилах:

    • Если магнит заедает, у вас черный металл. Обычные металлы, такие как сталь и железо, подпадают под эту категорию. А поскольку они легко доступны, черные металлы не имеют большого значения. Тем не менее, свалки по-прежнему принимают их на переработку и будут платить вам за них.
    • Если магнит не прилипает, у вас цветной металл. Медь и алюминий — цветные металлы, и по ряду причин они стоят больше, чем их разновидности черных металлов.Они обладают большей устойчивостью к коррозии, большей проводимостью и меньшим весом.

    Поэтому не забудьте взять с собой портативный магнит, прежде чем отправиться в путь. Если у вас его нет, подойдет маленький, расположенный на задней части магнита на холодильник.

    2. Емкости для сортировки

    Далее, вы хотите держать под рукой пару контейнеров для сортировки лома.

    Вы хотите иметь контейнер для каждого типа металла, который вы собираете. Если вы смешаете их вместе, свалка либо скажет вам отделить металлы и вернуться, либо заплатит вам, исходя из наименее ценного металла в связке.

    Вот пример:

    Если у вас есть алюминий и медь в одном контейнере, свалка, скорее всего, заплатит вам, исходя из цены за фунт алюминия. И вы этого не хотите, потому что медь имеет более высокую ценность.

    3. Базовые знания о металлах

    Хотя вам не нужно быть металлургом, чтобы перерабатывать металлы, вам нужно знать достаточно, чтобы различать материалы. В противном случае вам будет сложно оценить стоимость вашей стопки. Новичкам поможет следующий список указателей.

    Источник: https://cormsquare.com/Steel/Others-in-steel/110017/Steel-Scrap

    • Сталь легко отличить от других материалов, потому что она будет прилипать к магниту так, как от этого зависит ее срок службы. Это также один из самых дешевых и тяжелых металлов. Хотя сталь не ценится так высоко, как цветные металлы, у вас не закончится стальной лом, как он есть где угодно — от старых плечиков для одежды до стиральных машин.
    • Утюг также магнитный.На верфях используются краны с магнитом для перемещения металлолома. Железо — один из наиболее перерабатываемых металлов на планете, отчасти потому, что его легко переработать. Некоторые обычные предметы домашнего обихода, такие как ванны, бойлеры и стиральные машины, содержат много железа.

    Источник: https://www.scrapmonster.com/equipment-details/copper-wire-scrapalumin-wire-scrapaluminium-scrap/3664

    • Медь — один из самых ценных металлов, который можно переработать, так что следите за ним.В хорошем состоянии он имеет красноватый цвет, но при ношении может иметь темно-коричневый цвет. Вы можете найти медь в компьютерных кабелях, шнурах питания и старых удлинителях. Старые водопроводные трубы, сковороды и электромагниты также могут содержать медь.
    • Алюминий может выглядеть как сталь, но он не прилипает к магнитам, как последний. Оконные рамы, капоты автомобилей, велосипедов и мотоциклов обычно содержат алюминий. Ой! Те старые банки из-под газировки и пива в вашем мусорном ведре тоже считаются.
    • Нержавеющая сталь содержит 70% железа.Но он по-прежнему считается цветным металлом и имеет более высокую цену за фунт. Причина? Он содержит не менее 8% никеля. Бытовые приборы и посуда, а также некоторое автомобильное и аэрокосмическое оборудование содержат нержавеющую сталь. Как и следовало ожидать, он выглядит как обычная сталь, но не намагничен.
    • Латунь представляет собой комбинацию цинка и меди, часто встречается в ключах, клапанах, дверных ручках и смесителях. Этот тяжелый металл имеет желтоватый цвет (с оттенком красного), но часто приобретает зеленоватый оттенок, если оставить его на длительное время на улице.
    • Бронза представляет собой продукт из множества металлов, включая медь, олово, марганец, цинк, алюминий и никель. Отличить ее от латуни и меди может быть непросто, но следует помнить о том, что бронза устойчива к воде и коррозии.
    • Свинец известен своими промышленными свойствами, включая коррозионную стойкость и отличную пластичность. Но хотя свинец податлив и мягкий, свинец тяжелый, поэтому он хорошо подходит для колесных грузов и труб.
    Полезно знать: современные методы идентификации металлов

    Скрепперы могут обойтись внешностью.Но знайте, что существуют и другие способы идентификации металлов, многие из которых входят в комплект инструментов опытного слесаря:

    • Испытание Роквелла: Испытание Роквелла с помощью испытательной машины с конусообразным острием проверяет твердость материала для определения типа. Однако обратная сторона заключается в том, что он учитывает только одно из множества свойств металла.
    • Испытание искры: В этом испытании используется высокоскоростной шлифовальный станок для генерации потока искры. Слесарь проверяет цвет, длину и форму искры, чтобы идентифицировать металл.
    • LIBS: Этот метод популярен при анализе металлолома. Он использует высокоэнергетический лазерный импульс для анализа металлов за считанные секунды.

    Если вы хотите узнать больше о других методах, их плюсах и минусах, ознакомьтесь с нашим постом о наиболее распространенных методах идентификации металлов.

    Цены и стоимость металлолома

    В конце концов, свалка металлолома решит, сколько они будут платить вам за металл, который вы привезете.Но приведенная ниже таблица даст вам лучшее представление о том, какие металлы дают наилучшую отдачу от ваших усилий.

    Обратите внимание:

    Эти цифры меняются ежедневно и могут отличаться в зависимости от ряда факторов, включая местоположение, рыночные тенденции и мета; оценка. Если вы хотите получать цены в реальном времени, загляните в Реестр лома и Монстр лома.

    Металл Тип Цена
    Сталь 0,50–1,30 долл. США
    Алюминий 0 руб.65 к 1,07 долл. США
    Медь 2,13 долл. США до 2,43 долл. США
    Нержавеющая сталь 0,32 доллара США до 1,64 доллара США
    Латунь 1,59–1,76 долл. США
    Свинец 0,41–0,73 долл. США

    Рекомендации по безопасности, о которых нужно помнить

    Безопасность — первоочередная задача, где бы вы ни работали, но тем более при сборе лома для вторичной переработки. Это верно, даже если вы не планируете работать на полную ставку.Вам придется поднимать тяжелые предметы и обращаться с острыми предметами и краями. Не говоря уже о том, что вам нужно следить за окружающими и быть осторожными, чтобы не поранить посторонних и не повредить имущество.

    Платье для работы

    Как правило…

    Вы хотите как можно меньше обнажать кожу.

    Так что не ходите туда в шортах, шлепанцах и сандо. Прибереги это для пляжа. Вместо этого наденьте устойчивые к проколам длинные рукава и брюки, чтобы свести к минимуму риск порезов.

    Добавьте пару качественных рабочих ботинок на всякий случай. Вам нужны удобные и безопасные пальцы из сплава для легкой защиты от тяжелого мусора.

    Помимо кожи, вы также хотите защитить глаза и голову от непогоды, поэтому надевайте очки и шлем. Ой! И защитите эти руки от царапин с помощью пары кожаных рабочих перчаток.

    Принесите аптечку

    Несчастные случаи все равно могут произойти, даже если на вас надета лучшая защитная экипировка, которую вы можете себе позволить.Так что будьте умны и возьмите с собой аптечку. В комплект должны входить обычные бинты и бинты, а также многое другое, в том числе:

    • Пинцет для удаления заноз
    • Антибиотик для местного применения для ран
    • Бутылка воды
    • Обезболивающие (отлично помогает при болях в спине)
    • Противоаллергическое средство, такое как антигистаминные препараты

    Не забудьте и мобильный телефон. В случае серьезной травмы ее наличие позволит вам быстро обратиться за помощью. А еще лучше попросите службы экстренной помощи или родственника набрать номер быстрого набора, чтобы вам не пришлось искать нужный номер телефона.

    Имеют необходимое оборудование для работы

    В поисках ценных металлоломов вам может понадобиться взобраться на высокие места, сбросить тяжелые предметы с крыши или снести части старого заброшенного дома. Что бы вы ни делали, убедитесь, что у вас есть подходящее оборудование для работы, будь то лестница, кувалда или длинная веревка.

    И, говоря о веревках, вы хотите принести их побольше.

    Вам понадобятся веревки или цепи, чтобы удерживать металлы на месте, особенно когда вы в пути.Это поможет предотвратить травмы людей или повреждение машин, идущих прямо за вами. Защита вашего лома также может отпугнуть воров — или, по крайней мере, доставить им неприятности (подробнее об этом позже).

    5 советов по сбору и извлечению большей выгоды из металлолома

    Начни из дома

    Беспорядок в вашем доме начинает накапливаться?

    Не проводите гаражную распродажу!

    Во многих обычных предметах домашнего обихода есть драгоценные металлы, пригодные для вторичной переработки — от скороварок, электрических проводов и трубопроводной арматуры до световых лент и многого другого.

    Вы удивитесь, насколько больше вы можете получить, отправив их на свалку металлолома вместо перепродажи. Просто присмотритесь, и вы их найдете.

    В частности, старые или сломанные приборы являются отличным источником металлов, пригодных для вторичной переработки. Кондиционеры, посудомоечные машины, морозильники и стиральные машины имеют их в избытке. Другие бытовые приборы могут выглядеть снаружи сломанными, но их невидимые части могут содержать дорогие материалы. Поэтому сначала разберите их, прежде чем передавать.

    Очистите и рассортируйте свой лом

    Нет, не нужно мыть металлы водой с мылом. Позволь мне объяснить.

    Многие пункты сбора предпочитают и даже доплачивают за подготовленных обрезков. Они были обрезаны до нужного размера и не имеют дополнительных приспособлений, что упрощает работу во дворе.

    Таким образом, хотя они все еще могут принять медную проводку с изоляционным материалом, удаление последнего в ваших интересах. Сделайте то же самое с любым другим материалом на поверхности лома, например с болтами, ржавыми гвоздями и крышками.

    Далее…

    Помните, что у металлов разные марки.

    Медь, например, бывает двух разновидностей. На №1 ничего нет. Ни сплавов, ни покрытий, ни изоляции. Практически весь металлолом составляет медь. Неудивительно, что цена №1 выше, чем цена №2, вес которой составляет всего 95% меди из-за оловянной отделки, покрытия или других примесей .

    Рассортируйте лом по сорту. Мы уже упоминали о разделении ворса по типу металла.Но чтобы получить больше пользы от своей тяжелой работы, вам следует предпринять этот дополнительный шаг.

    Проверьте эти горячие точки

    После того, как вы обыскали свой дом, вам может быть трудно найти другие куски хлама. Так часто бывает, когда вы только начинаете. Чтобы убедиться, что у вас есть постоянный запас металла, пригодного для вторичной переработки, посетите эти места в вашем районе.