RU2361967C1 - Способ электроизвлечения компактного никеля - Google Patents
Способ электроизвлечения компактного никеля Download PDFInfo
- Publication number
- RU2361967C1 RU2361967C1 RU2007136074/02A RU2007136074A RU2361967C1 RU 2361967 C1 RU2361967 C1 RU 2361967C1 RU 2007136074/02 A RU2007136074/02 A RU 2007136074/02A RU 2007136074 A RU2007136074 A RU 2007136074A RU 2361967 C1 RU2361967 C1 RU 2361967C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nickel
- electrolyte
- electrolysis
- concentration
- bath
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 179
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 title claims description 83
- 238000005363 electrowinning Methods 0.000 title description 7
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 57
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 39
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 22
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- -1 nickel (II) ions Chemical class 0.000 claims description 11
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 claims description 9
- VEQPNABPJHWNSG-UHFFFAOYSA-N Nickel(2+) Chemical compound [Ni+2] VEQPNABPJHWNSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 21
- 229910001453 nickel ion Inorganic materials 0.000 abstract description 20
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 8
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract 2
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 23
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 16
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 9
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 7
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 6
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 5
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 4
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 4
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000570 Cupronickel Inorganic materials 0.000 description 2
- YOCUPQPZWBBYIX-UHFFFAOYSA-N copper nickel Chemical compound [Ni].[Cu] YOCUPQPZWBBYIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L nickel sulfate Chemical compound [Ni+2].[O-]S([O-])(=O)=O LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910000008 nickel(II) carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000363 nickel(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- ZULUUIKRFGGGTL-UHFFFAOYSA-L nickel(ii) carbonate Chemical compound [Ni+2].[O-]C([O-])=O ZULUUIKRFGGGTL-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 2
- FARHYDJOXLCMRP-UHFFFAOYSA-N 2-[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]-1-[2-oxo-2-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)ethyl]pyrazol-3-yl]oxyacetic acid Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)C=1C(=NN(C=1)CC(N1CC2=C(CC1)NN=N2)=O)OCC(=O)O FARHYDJOXLCMRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N Ammonium bicarbonate Chemical compound [NH4+].OC([O-])=O ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000978 Pb alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920004933 Terylene® Polymers 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 1
- 239000001099 ammonium carbonate Substances 0.000 description 1
- 235000012501 ammonium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QQHJESKHUUVSIC-UHFFFAOYSA-N antimony lead Chemical compound [Sb].[Pb] QQHJESKHUUVSIC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 235000012907 honey Nutrition 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229920000554 ionomer Polymers 0.000 description 1
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 1
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 1
- 238000001238 wet grinding Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
- Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
Abstract
Изобретение относится к металлургии, в частности к способам электроизвлечения компактного никеля. Способ включает электролиз из электролита из очищенных сульфатных растворов с нерастворимыми свинцовыми анодами. При этом электролиз ведут при циркуляции электролита при поддержании рН 4,5-5,5; температуры в интервале 59,5-65°С и концентрации ионов никеля (II) в исходном электролите 100-110 г/дм3, а в отработанном 40-50 г/дм3. Концентрацию ионов никеля (II) в исходном электролите поддерживают путем вывода 20-48% отработанного электролита из системы циркуляции. Непрерывно измеряют рН раствора и автоматически поддерживают его в процессе электролиза путем корректировки кислотности. Электролит подают в межэлектродный промежуток на поверхность ванны через калиброванные патрубки. В качестве катода используют катоды - матрицы многоразового использования, выполненные из титана. Техническим результатом является удешевление способа, а также повышение технико-экономических показателей процесса электролиза. 4 з.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к металлургии, химии, в частности к прикладной электрохимии - к разработке способа электроизвлечения компактного никеля.
Известен способ электролитического извлечения никеля на заводе «Харьявалта» (Финляндия) [Худяков И.Ф., Тихонов А.И., Деев В.И., Набойченко С.С. Металлургия меди, никеля и кобальта, т.2. М.: - Металлургия, 1977, с.132. Хейфец В.Л., Грань Т.В. Электролиз никеля. М.: Металлургия, 1975, с.13.], включающий электролиз из сульфатного раствора с применением нерастворимых анодов, в католите которого содержится г/дм3: 80 Ni2+; 60 Na+; 90 SО4 2-; 8 Н3ВО3; рН - 3,2. Катодное и анодное пространства электродов разделены диафрагмами из терилена. Скорость подачи католита 7,8 дм3/мин, коэффициент использования тока 94%. Режим электролиза: катодная плотность тока 230 А/м2, температура электролита 80°С, аноды из сурьмянистого свинца, материал матрицы не известен, напряжение на ванне 3,9 В, удельный расход электроэнергии 3789 кВт·ч/т.
Недостатком известного способа являются: невысокая исходная концентрация ионов никеля; неустойчивость состава электролита по мере электролиза из-за непрерывного уменьшения рН раствора и концентрации никеля в нем. Кроме того, при этом происходит образование растрескивающихся хрупких катодных осадков никеля из-за их наводораживания, отслаивания от катодной матрицы и осыпания на дно ванны. Применение весьма высоких температур в процессе электролиза увеличивает выделение аэрозолей никеля в воздухе рабочей зоны, затрудняет обслуживание электролизеров при загрузке и выгрузке матриц.
Наряду с этим, в способе предусматривается применение катодной диафрагмы, достаточно высоких плотностей тока, приводящих к повышению напряжении я на ванне (Uв), направленной циркуляции электролита в диафрагму. Кроме того, в заявленном способе отсутствует непрерывный или вообще контроль и корректировка рН католита или анолита в процессе электроосаждения никеля. Последнее приводит к тому, что в составе электролита меняется не только концентрация ионов никеля, но и рН раствора. При наличии катодной диафрагмы усложняется аппаратурное оформление процесса электролиза никеля, увеличивается межэлектродный шаг (А-А); за счет сопротивления диафрагмы и роста падения напряжения между анодом и катодом увеличивается напряжение на ванне. Все вместе взятое приводит к уменьшению рабочей зоны катодных плотностей тока и снижению технико-экономических показателей электролиза (катодного выхода по току никеля, увеличению удельного, расхода электроэнергии), ухудшению химсостава и качества поверхности осадков катодного никеля.
Ближайшим по технической сущности и достигаемому результату является способ (Металлургия меди, никеля и кобальта. Часть II. Металлургия никеля и кобальта /В.И.Смирнов, А.А.Цейдлер, И.Ф.Худяков, А.И.Тихонов. М.: Металлургия, 1966, 406 с.) извлечения никеля из сульфатного раствора, в католите которого содержится 70 г/дм3 Ni, Н3ВО3 и Na2SO4. Катодное и анодное пространства электродов разделены диафрагмами. Скорость подачи католита, рН которого внутри диафрагмы находится в пределах 3,0-3,5, поддерживается от 12 дм3/ч до 14 дм3/ч на один диафрагменный мешок. При этих условиях выход по току никеля достигает 91-96% и напряжение на ванне 3,4 В, удельный расход электроэнергии в пределах 3234,4-3412,1 кВт·ч/т. Вытекающий из ванны анолит содержит, г/дм3: 46 Ni и 40 H2SO4. Режим электролиза: катодная плотность тока 180 А/м2, температура 62°С, рН поступающего в ванны исходного очищенного и прозрачного раствора доводится до 4,5; аноды из чистого прокатанного свинца; в качестве катодной основы применяются тонкие никелевые листы, полученные осаждением на матрицы из нержавеющей стали в течение 48 часов.
Недостатками промышленной реализации способа являются:
- низкое содержание ионов никеля (II) в исходном сульфатном растворе, а значит и невысокая разность концентраций ионов никеля (II) в исходном сульфатном растворе - католите (70 г/дм3) и вытекающем из ванны анолите (40 г/дм3);
- низкое значение рН католита внутри диафрагмы и быстрое снижение концентрации ионоа V никеля (II) в силу вышеперечисленных причин вызывают снижение катодного выхода по току никеля в процессе электролиза;
- низкая катодная плотность тока и производительность электролизера;
- требуется дополнительная ванна для наращивания катодных никелевых основ;
Задача настоящего изобретения заключается в усовершенствовании и удешевлении способа электроизвлечения компактного никеля из сульфатных растворов с применением малоизнашиваемых анодов, а также в повышении технико-экономических показателей электролиза (катодная плотность тока, выход по току, удельный расход электроэнергии).
Поставленная задача решается за счет технического результата, который заключается как в увеличении исходной концентрации ионов никеля (II), позволяющей достичь высокой глубины «истощения» электролита по ионам никеля, так и рН электролита, которые обеспечивают повышение катодной плотности тока, катодного выхода по току никеля и продолжительности электроосаждения никеля за счет затруднения протекания побочного процесса восстановления ионов водорода. С целью достижения повышения сквозного извлечения никеля из исходного сырья рассчитанная часть отработанного электролита выводится из системы циркуляции и используется для корректировки поступающих на электроизвлечение сульфатных растворов для получения компактного никеля.
Указанный технический результат заключается в том, что в известном способе электроизвлечения никеля из сульфатных растворов согласно изобретению предусмотрено следующее:
- увеличена исходная концентрация ионов никеля (II) до 100-110 г/дм3, что обеспечивает высокую глубину «истощения» электролита по никелю
ΔСNi(II)=СNi(II), исх. - СNi(II), отр.=(100-110)-(40-50)=(60-70) г/дм3;
- повышение значения рН электролита до 4,5-5,5, приводящее к увеличению выхода по току никеля до 99%;
- непрерывное измерение рН циркулирующего электролита и автоматическое поддержание заданного значения кислотности электролита, вытекающего из ванны, за счет постоянной ее корректировки раствором гидроксида натрия;
- ввод поступающего электролита в каждый межэлектродный промежуток на поверхность ванны (кратность обмена 1 объем электролизера в час) через калиброванные патрубки (рожки) для обеспечения равномерного распределения ионов никеля в межэлектродном пространстве, предотвращения расслаивания компонентов электролита по длине и высоте ванны и снятия диффузионных ограничений при восстановлении ионов никеля;
- применение титана в качестве материала катода матриц многократного использования по аналогии с так называемой «безосновной» технологией электрорафинирования меди исключает потребность в дополнительном электрохимическом аппарате-ванне для наращивания катодных никелевых основ и облегчает снятие катодного осадка;
- достижение увеличения сквозного извлечения никеля из исходного сырья за счет того, что рассчитанная часть отработанного электролита (20 - 48%) выводится из системы циркуляции и используется для корректировки поступающих на электроизвлечение сульфатных растворов для получения компактного никеля.
Способ электроизвлечения компактного никеля включает в себя электроэкстракцию никеля из очищенных сульфатных растворов следующего состава, г/дм: исходный электролит (105±5) ионов никеля (II); отработанный электролит (45±5) ионов никеля (II); рН раствора непрерывно контролируется и автоматически поддерживается в процессе электролиза в интервале 4,5-5,5 за счет корректировки кислотности электролита раствором 36% гидроксида натрия.
Перед электроизвлечением компактного никеля и в процессе электролиза проводят следующие основные операции:
- корректировку исходного сульфатного раствора до требуемого верхнего предела концентрации ионов никеля и величины рН в растворе с помощью оборотного отработанного электролита и воды и автоматическую корректировку рН циркулирующего раствора в заданных пределах;
- вывод расчетного количества оборотного отработанного электролита по окончании цикла осаждения никеля на корректировку исходного раствора (см. первую операцию).
Режим электроизвлечения компактного никеля: катодная плотность тока от 235 до 300 А/м2, скорость циркуляции раствора 3,6 м3/ч (кратность обмена электролита 1 объем ванны в час), температура электролита 59,5-65°С, продолжительность цикла наращивания осадка на титановых катодах - матрицах составляет 24 часа.
Технический результат способа электроизвлечения (осаждения компактного никеля из сульфатных растворов с использованием малоизнашиваемого анода) из сульфатных растворов заключается в следующем: получение компактного металлического осадка никеля по химсоставу выше марки Н-3 (98,6%), при достижении достаточно высоких катодных выходов по току никеля от 99,0 до 90,0% в процессе электролиза; при установившемся процессе электролиза достигается умеренный удельный расход электроэнергии в пределах от 2688 кВт·ч/т до 3233 кВт·ч/т. При снижении концентрации никеля в отработанном электролите от исходной до (45±5)г/дм3 получаются компактные осадки, легко снимаемые с матрицы после окончания цикла электролиза. Процесс электролиза не сопровождается заметным снижением химсостава катодных осадков никеля и качества их поверхности.
При использовании для получения компактного никеля заявленным способом, например, растворов никеля очищенного производства никеля сернокислого, достигается весьма значительный экономический эффект даже при производительности 200 т/год, составляющий 24,5 млн. руб./год.
Заявленный способ может быть использован в металлургических и химических производствах, в частности в схемах;
а) электроэкстракционного извлечения компактного никеля из сульфатных растворов производства никеля сернокислого на медеэлектролитных и меде - и никель электролитных производствах;
б) электроизвлечения никеля из сернокислых растворов, образующихся, например, при селективном восстановлении руды, выщелачивании руды раствором углекислого аммония, выделении кобальта из раствора, последующей переработке очищенного раствора на карбонат никеля, растворении карбоната никеля в серной кислоте и очистке образующегося при этом раствора сернокислого электролита от примесей Fe, Сr, Pb, Zn и заключительная стадия - электроэкстракция никеля;
в) электроосаждения никеля из растворов сернокислотного выщелачивания медно-никелевого файнштейна, полученных по следующей схеме:
- файнштейн, содержащий, %: 63-65 Ni, 25 Сu, 0,6-0,8 Со и 5-6,0 S, измельчается в присутствии воды;
- образовавшийся кек отфильтровывается и подвергается непрерывному противоточному выщелачиванию анолитом из ванн электролиза, содержащим свободную серную кислоту;
- очистка раствора выщелачивания от Сu, Pb, Fe и Со;
- направление его на электролиз никеля.
в) из растворов от выщелачивания медно-никелевого файнштейна, полученных по технологической схеме, включающей следующие основные операции:
- мокрое измельчение файнштейна;
- фильтрация, растворение (выщелачивание) файнштейна в серной кислоте;
- очистка образовавшихся растворов от Со, Pb, очистка от Сu в 2 стадии;
- электроэкстракция никеля из очищенных сульфатных растворов.
Сопоставительный анализ известных технических решений и заявляемого изобретения позволяет сделать вывод, что изобретение не известно из уровня техники и соответствует критерию «новизна».
Заявляемый способ электроизвлечения компактного никеля из сульфатных растворов с применением малоизнашиваемых анодов на основе свинца или сплавов свинца с сурьмой, серебром, оловом, кальцием отвечает всем критериям патентоспособности.
Предлагаемое для патентной защиты изобретение имеет изобретательский уровень, т.к. его сущность для специалиста, занимающегося электроэкстракцией цветных металлов из растворов, явным образом не следует из известного уровня техники, т.е. не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявляемого способа, а значит и не может быть подтверждена известность отличительных признаков на указанный заявителем технический результат.
Заявляемый способ электроизвлечения никеля позволяет получать компактные осадки никеля приемлемого качества при повышенных плотностях тока с достаточно высокими выходами по току и умеренным удельным расходом электроэнергии из никельсодержащих сульфатных электролитов, более концентрированных по ионам
Ni2+.
Заявляемое изобретение является промышленно применимым, т.к. оно может быть использовано в производстве по своему прямому назначению, т.е. для электроизвлечения компактного никеля. Ни один признак, взятый в отдельности, ни вся совокупность признаков способа не противоречит возможности их применения в промышленности и не препятствует достижению усматриваемому заявителем технического результата.
Режимы осуществления способа подобраны экспериментально.
Для электроосаждения компактного никеля на титановые матрицы использовали никельсодержащие сульфатные растворы следующего состава: Ni2+ от 41 до 133,7 г/дм3; рН от 4,5 до 5,5.
Режим электроосаждения никеля: катодная плотность тока от 235,2 до 300 А/м2, температура электролита от 59,5 до 65°С. Скорость циркуляции 1 объем ванны в час. Аноды свинцовые прокатанные. Титановые матрицы (титан марки ВТ1 - 0) перед осаждением подвергали механической шлифовке, полировке, химическому обезжириванию в растворе Na2CO3. После каждой из выше перечисленных операций по подготовке матриц следует тщательная промывка в дистиллированной воде. Для предотвращения осаждения никеля на боковых и нижней кромках матрицы проводили изоляцию их обрамлением из пропиленового прутка с прорезью фрезой паза шириной меньше толщины матрицы. Результаты опытов представлены в таблице. В процессе электроосаждения происходит снижение концентрации никеля и увеличение кислотности - снижение рН раствора. Для нейтрализации образующейся серной кислоты и поддержания рН на уровне требуемых значений 4,5-5,5 было организовано автоматическое дозирование раствора гидроксида натрия (50 г/дм) в реактор с помощью блока автоматического титрования, электрически соединенного с иономером. Продолжительность опытов электролиза составляла 5,5-7 час, длительного - 25,5 час, близкого по времени к выбранному циклу осаждения никеля (24 час).
На основании укрупненных лабораторных опытов по электроосаждению никеля
(Vэл-та - 3,6 дм3, кратность обмена электролита 1 объем ванны в час, токовая нагрузка от 3,2 до 3,6 А) были определены эффективные режимы электролиза (см. таблицу):
- концентрация ионов никеля от 133,7 до 41,0 г/дм3;
- катодная плотность тока от (240±5) до (295±5) А/м2;
- температура электролита от 59,5 до 65°С;
- величину рН раствора поддерживать непрерывно в процессе электролиза в пределах 4,5-5,5;
- скорость циркуляции электролита равна обмену 1 объема ванны в час.
Из приведенных в таблице экспериментальных данных следует, что при снижении концентрации ионов никеля от 100 до 70,5 г/дм3 в интервале iк=235-300 А/м2 достигнуты высокие катодные выхода по току в интервале от 96 до 98,9%. При снижении концентрации ионов никеля от 68,3 до 41,0 г/дм3 (пример 10-13) выход по току никеля уменьшается, находясь в пределах 91,13-94,18%, в интервале плотностей тока 240-260,6 А/м2. Напряжение на ваннах находилось в пределах 2,9-3,32 В, изменяясь в зависимости от содержания ионов никеля в растворе (от 133,7 до 41,0 г/дм3) и плотностей тока (от 235 до 300 А/м2). Удельный расход электроэнергии при снижении концентрации ионов никеля от 133,7 до 70,5 г/дм3 находился в пределах от 2687,9 до 2996,08 кВт·ч/т. При снижении концентрации ионов никеля с 68,3 до 41,0 г/дм3 и плотностях тока 246-260,6 А/м2 в сравнении с предыдущим интервалом при наблюдающемся уменьшении выхода по току имеет место увеличение напряжения на ваннах и удельного расхода электроэнергии с 2935 до 3233,33 кВт·ч/т.
Установлено, что процесс электролиза во всем исследованном диапазоне плотностей тока и концентраций ионов никеля не сопровождается заметным снижением химсостава и качества поверхности катодных осадков никеля. Все осадки компактные.
В примере 15 продолжительностью 25,5 ч при изменении концентрации ионов никеля от 66 до 49,28 г/дм3 подтверждены достаточно высокие технико-экономические показатели электролиза: Вт.к=93,06%; Uв (напряжение на ванне) на уровне 3,1-3,25 В
(Ucp.=3,175 В, среднее напряжение на ванне за время электролиза) и умеренный расход электроэнергии 3115,95 кВт·ч/т при получении компактного никеля с содержанием 99,6% Ni, т.е. на 0,2% ниже Н-2 (по ГОСТ- 99,8%), но выше Н-3 (по ГОСТ- 98,6%).
В 2-х опытах продолжительностью 4-5 часов в процессе электролиза были сняты балансы напряжения при il=272,9 А/м2, Uв.бал.=3,109 В, напряжение, определенное по результатам снятия баланса напряжения на работающей ванне:
Uв.бал.=εа-εк+Δэлектролит (Uв.изм=3,15 В, напряжение на ванне, измеренное вольтметром в процессе электролиза) и i2=250 А/м2, Uв.бал.=3,132 В (Uв.изм=3,08 В).
Пример 16 по прототипу. Электроизвлечение никеля осуществляли из электролита следующего состава, г/дм3: Ni2+ - 73; Н3ВО3 - 8,0; Na2SО4 - 20. Режим электроэкстракции: катодная плотность тока 205 А/м2; температура 60°С; рН католита 3,9-4,2; скорость циркуляции 15 дм3/ч; напряжение на ванне 3,8-4,2 В; продолжительность электролиза составила 6 ч. В результате было получено 21,8 г катодного осадка, содержавшего 98,8% никеля, на 0,2% выше марки Н-3. Отработанный электролит содержал
CNi 2+, отр.=(CNi 2+,исх.·υоб. эл-та-υоб. эл-та·qNi 2+·τэл-за·Вт.к):υоб. эл-та=(73·3,6-3,6·1,095·6·0,922):3,6=67,95 г/дм3,
где CNi 2+, отр. - концентрация ионов никеля в отработанном электролите (после электролиза), г/дм;
CNi 2+, исх. - концентрация ионов никеля в исходном электролите, г/дм3;
υоб. эл-та - общий объем электролита в циркуляционной системе, дм3;
qNi 2+ - электрохимический эквивалент никеля, г/А·ч;
τэл-за - время электролиза в данном опыте, час;
Вт.к - катодный выход по току для никеля, в долях единицы.
Вт.к. факт.=mNi факт.:mNi теор.·100=21,807:23,652·100=92.2%,
где Вт.к. факт. - фактический катодный выход по току для никеля, %;
mNi факт. - масса фактически осажденного никеля за время электролиза, г;
mNi теор. - теоретическая масса никеля, которая должна была быть получена по закону Фарадея при отсутствии протекания побочных процессов, т.е, если бы
Вт.к. факт.=100%.
Wуд.=(Uв.нач.-Uв.кон.)·105:qNi 2+·Вт.к.факт.=(3,8-4,2)·105:1,095·92,2=3763,9-4160.1
(или среднее значение 3962,0 кВт·ч/т),
где Wуд. - удельный расход электроэнергии, кВт·ч/т;
Uв.нач. - начальное напряжение на ванне, В;
Uв.кон. - конечное напряжение на ванне, В;
105 - переводной коэффициент (Wуд. в кВт·ч/т, qNi 2+ г/А·ч в т/А·ч и Вт.к. факт. в %);
qNi 2+ - электрохимический эквивалент никеля, г/А·ч.
Положительные результаты технологических и электрохимических характеристик (показателей) процесса электроизвлечения компактного никеля, полученного по заявляемому способу электроосаждения никеля на титановые матрицы многократного использования, аппаратурная и режимная технологичность его осуществления позволяют считать способ электроизвлечения компактного никеля промышленно приемлемым.
Преимущества промышленного использования заявляемого способа:
1. Позволяет получать компактные осадки никеля приемлемого качества поверхности и химической чистоты при повышенных плотностях тока с достаточно высокими выходами по току и умеренным расходом электроэнергии из никельсодержащих сульфатных электролитов, более концентрированных по ионам
Ni2+.
2. Подбор эффективных условий электролиза (диапазон плотностей тока, температур, скорости циркуляции раствора, продолжительность - цикл наращивания осадка никеля), повышающих технико-экономические показатели электролиза.
3. Нахождение оптимального состава электролита с точки зрения больших допустимых пределов изменения концентрации ионов никеля (II) в исходном и отработанном электролитах, обеспечивающего повышение катодных плотностей тока и технико-экономических показателей электролиза (выход по току никеля, удельный расход электроэнергии).
4. Непрерывное измерение рН циркулирующего электролита и автоматическое поддержание заданных значений кислотности электролита за счет непрерывной ее корректировки раствором гидроксида натрия.
5. Увеличение сквозного извлечения никеля из исходного сырья за счет вывода рассчитанной части отработанного электролита из системы циркуляции и использовании его для корректировки поступающих на электроизвлечение сульфатных растворов для получения компактного никеля.
6. Для обеспечения равномерного распределения ионов никеля в межэлектродном пространстве, предотвращения расслаивания компонентов электролита по длине и высоте ванны и снятия диффузионных ограничений при восстановлении ионов никеля предусматривается ввод циркулирующего электролита в каждый межэлектродный промежуток на поверхность ванны через калиброванные патрубки (рожки), а вывод отработанного электролита через сливной карман, расположенный на продольной стенке ванны, перпендикулярной боковым кромкам анодов и катодов.
Claims (5)
1. Способ электроосаждения компактного никеля, включающий электролиз из электролита из очищенных сульфатных растворов с нерастворимыми свинцовыми анодами, отличающийся тем, что электролиз ведут при циркуляции электролита при поддержании рН 4,5-5,5; температуры в интервале 59,5-65°С и концентрации ионов никеля (II) в исходном электролите 100-110 г/дм3, в отработанном 40-50 г/дм3.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что концентрацию ионов никеля (II) в исходном электролите поддерживают путем вывода 20-48% отработанного электролита из системы циркуляции.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что рН раствора непрерывно измеряют и автоматически поддерживают в процессе электролиза путем корректировки кислотности.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что электролит подают в межэлектродный промежуток на поверхность ванны через калиброванные патрубки.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве катода используют катоды - матрицы многоразового использования, выполненные из титана.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007136074/02A RU2361967C1 (ru) | 2007-09-28 | 2007-09-28 | Способ электроизвлечения компактного никеля |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007136074/02A RU2361967C1 (ru) | 2007-09-28 | 2007-09-28 | Способ электроизвлечения компактного никеля |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007136074A RU2007136074A (ru) | 2009-04-10 |
| RU2361967C1 true RU2361967C1 (ru) | 2009-07-20 |
Family
ID=41014433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007136074/02A RU2361967C1 (ru) | 2007-09-28 | 2007-09-28 | Способ электроизвлечения компактного никеля |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2361967C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2572914C2 (ru) * | 2014-04-09 | 2016-01-20 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт микроприборов-К"(АО "НИИМП-К") | Способ формирования никель-фосфорной пленки на поверхности металлической детали |
| RU2591910C1 (ru) * | 2015-03-18 | 2016-07-20 | Лидия Алексеевна Воропанова | Электроэкстракция кобальта из водных растворов сульфатов кобальта и марганца в статических условиях |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1181777A (en) * | 1967-11-17 | 1970-02-18 | Int Nickel Ltd | Production of Electrolytic Nickel |
| US4201648A (en) * | 1978-04-12 | 1980-05-06 | The International Nickel Co., Inc. | Nickel recovery from sulfur-deficient mattes |
| SU1779065A1 (ru) * | 1991-01-17 | 1995-04-10 | Государственный научно-исследовательский институт цветных металлов | Способ получения никеля |
| RU2066713C1 (ru) * | 1994-02-17 | 1996-09-20 | Государственный научно-исследовательский институт цветных металлов "Гинцветмет" | Способ получения никеля |
| WO2000053825A1 (en) * | 1999-03-10 | 2000-09-14 | Otkrytoe Aktsionernoe Obschestvo 'kombinat Severo Nikel' Rao 'norilsky Nikel' | Method for producing cathodic nickel |
-
2007
- 2007-09-28 RU RU2007136074/02A patent/RU2361967C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1181777A (en) * | 1967-11-17 | 1970-02-18 | Int Nickel Ltd | Production of Electrolytic Nickel |
| US4201648A (en) * | 1978-04-12 | 1980-05-06 | The International Nickel Co., Inc. | Nickel recovery from sulfur-deficient mattes |
| SU1779065A1 (ru) * | 1991-01-17 | 1995-04-10 | Государственный научно-исследовательский институт цветных металлов | Способ получения никеля |
| RU2066713C1 (ru) * | 1994-02-17 | 1996-09-20 | Государственный научно-исследовательский институт цветных металлов "Гинцветмет" | Способ получения никеля |
| WO2000053825A1 (en) * | 1999-03-10 | 2000-09-14 | Otkrytoe Aktsionernoe Obschestvo 'kombinat Severo Nikel' Rao 'norilsky Nikel' | Method for producing cathodic nickel |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| СМИРНОВ В.И. и др. Металлургия меди, никеля и кобальта, ч. II. - М.: Металлургия, 1966. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2572914C2 (ru) * | 2014-04-09 | 2016-01-20 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт микроприборов-К"(АО "НИИМП-К") | Способ формирования никель-фосфорной пленки на поверхности металлической детали |
| RU2591910C1 (ru) * | 2015-03-18 | 2016-07-20 | Лидия Алексеевна Воропанова | Электроэкстракция кобальта из водных растворов сульфатов кобальта и марганца в статических условиях |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007136074A (ru) | 2009-04-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5043029B2 (ja) | Ｉｔｏスクラップからの有価金属の回収方法 | |
| JP2014501850A (ja) | チオ硫酸塩溶液からの金および銀の電気的回収 | |
| EA021918B1 (ru) | Способ и устройство для получения металлического порошка | |
| Moskalyk et al. | Anode effects in electrowinning | |
| US4906340A (en) | Process for electroplating metals | |
| Wei | Hydrometallurgical process for extracting bismuth from by-product of lead smelting based on methanesulfonic acid system | |
| JP4298712B2 (ja) | 銅の電解精製方法 | |
| RU2361967C1 (ru) | Способ электроизвлечения компактного никеля | |
| USRE34191E (en) | Process for electroplating metals | |
| US3432410A (en) | Method of producing pure nickel by electrolytic refining | |
| JP3882608B2 (ja) | 高純度錫の電解精製方法とその装置 | |
| EP0058506B1 (en) | Bipolar refining of lead | |
| Wallden et al. | Electrolytic copper refining at high current densities | |
| US5441609A (en) | Process for continuous electrochemical lead refining | |
| JP2012172194A (ja) | 電解装置およびそれを用いた電解採取方法 | |
| US3755112A (en) | Electrowinning of copper | |
| CA1055883A (en) | Electrowinning of metals | |
| CN102888624A (zh) | 一种含锌碱液旋流电解生产超细锌粉的方法 | |
| KR20120031445A (ko) | 고순도 니켈의 제조 방법 | |
| JP5344278B2 (ja) | 金属インジウム製造方法及び装置 | |
| US2579551A (en) | Electrolytic process and apparatus for making copper dust | |
| JPS6015714B2 (ja) | 水素アノ−ドで塊状の亜鉛を電解抽出する方法 | |
| CN113881967B (zh) | 铅电解液除杂方法 | |
| JP6543516B2 (ja) | 鉛電解液のリサイクル方法 | |
| JP2017214612A (ja) | 銅の電解精製方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200929 |