но не відрізняються від відновної плавки недогарка нікелевого Файнштейн, отриманого з окислених нікелевих руд, на вогневій нікель. Відмінність полягає тільки в тому, що в даному випадку плавку ведуть без наведення вапняного шлаку. Отриманий в електропечі металевий нікель розливають на карусельної розливної машині в аноди. Нікелеві аноди спрямовуються на електролітичне рафінування. Склад анодного нікелю коливається в наступних межах,%: Ni - 75-95; Cu - 2-12; Co - 0,5-1,0; S - 03-3,0; оксиди - 0,1-0,3.
Якщо металевий нікель надходить на карбонільний процес, то його гранулюють.
.17 Електролітичне рафінування нікелю
Анодні процеси
Відлиті нікелеві аноди являють собою сплав, що складається з трьох фаз: перша фаза - кристали твердого розчину нікелю з міддю, залізом, кобальтом, платиноїди і вуглецем. Друга фаза складається з кристалів сульфіду нікелю Ni 3 S 2, а третя з кристалів Cu 2 S. Крім того, в аноді містяться незначна кількість оксидів, таких як NiO, SiO 2, Al 2 O 3. З перерахованих фаз металева фаза є основною складовою анода. Метою електролітичного рафінування нікелю є отримання чистого катодного нікелю і попутне вилучення цінних супутніх компонентів - кобальту, платиноїдів, золота, срібла, міді, селену і телуру.
Основним анодним процесом при електролітичному рафінуванні литих анодів є реакція електрохімічного розчинення нікелю:
Ni - 2e=Ni 2+ (2.84)
Рівноважний потенціал нікелевого електрода становить - 0,24 В. Оскільки процес анодного розчинення супроводжується високою хімічною поляризацією, то потенціал розчинення металевої фази в розчинах, містять іони хлору, при 60 о С при щільності струму від 100 до 400 A/м 2 коливається в межах від 0,15 до 0,25 В. Цей потенціал значно негативніше потенціалів розчинення сульфідів. Тому одночасно з нікелем будуть розчинятися містяться в ньому домішки:
Со - 2е=Зі 2- (2.85)
Сu - 2e=Cu 2+ (2.86) - 2e=Fe 2+ (2.87)
Сульфіди, платиноїди, карбіди, сполуки селену і телуру, а також оксиди при цих потенціалах анода будуть переходити в шлам. Вихід шламу при електролітичному рафінуванні нікелю становить 3-5% від растворившейся частини анода.
У процесі розчинення нікелевого анода істотну роль грає сірка. Вміст у анодном нікелі 1% S рівнозначно змістом 5% Cu 2 S або 3,75% Ni 3 S 2. Зміст 2% сірки відповідає змісту в аноді 8-9% сульфідів. При розчиненні анода, що містить незначну кількість сірки, вона в основному переходить в шлам і не заважає процесу розчинення металевої фази. Але якщо вміст сірки в анодному нікелі досить велике, то при тривалій роботі анодів в перший період йде розчинення металевої фази, а на аноді у вигляді шламу залишаються в незайманому вигляді кристали Ni 3 S 2 і Cu 2 S. У міру накопичення кірки шламу площа растворяющеёся поверхні анода зменшується, щільність струму збільшується і, як наслідок, потенціал анода зміщується в позитивну сторону. У цих умовах потенціал анода може зрости від 0,2- 0,25 до 1,0-1,1 В. Тоді стає можливим процес розчинення сульфідів по реакціях:
Ni 3 S 2 + 8H 2 O - 18e=3Ni 2+ + 2SO 4 2+ + 16H + (2.88) 2 S + SO 4 2- - 2e=CuS + CuSO 4 (2.89)
Реакція (2.88) вкрай не бажана, оскільки призводить різкого збільшення концентрації кислоти і великих витрат електричної енергії на окислення сірки, що призводить до зниження анодного виходу по струму для нікелю.
Анодне розчинення домішок знижує вихід по току для нікелю, який складає 96-97%. Внаслідок цього відбувається виснаження розчину по нікелю. Крім того, в процесі розчинення анода електроліт збагачується іонами водню. Тому в процесі електролітичного рафінування нікелю необхідно поповнювати дефіцит нікелю в електроліті і нейтралізувати надлишкову кислоту.
Катодні процеси
Основним катодним процесом при електролітичному рафінуванні нікелю є процес розряду іонів нікелю:
Ni 2+ + 2e=Ni (2.90)
Стандартний потенціал нікелевого електрода дорівнює - 0,24 В. Оскільки нікель характеризується малим струмом обміну виділення нікелю на катоді відбувається зі значним перенапруженням. Це створює умови для розряду іонів водню на катоді. Тому при електроосадженні нікелю необхідно усунути поляризацію електрода і полегшити розряд іонів нікелю.
Це досягається за рахунок підтримки певного складу електроліту і температури. З підвищенням температури і збільшенні щільності струму при підтримці рН=2,0-2,5 розряд іонів нікелю відбувається швидше, ніж іонів водню. Аналогічний ефект спостерігається при рН=4,0-4,5 при помірної ...
