щільності струму.
При електролітичному рафінуванні нікелю використовується сульфат- хлорідний електроліт, що містить невелику кількість вільних іонів водню. Основними компонентами електроліту є сульфати нікелю і натрію і хлорид нікелю. Для автоматичного регулювання кислотності середовища в межах 2,5-5,0 рН в електроліт вводять борну кислоту, яка грає роль буферної добавки і залежно від рН середовища дисоціює по різному. Зі збільшенням рН розчину вона дисоціює за рівнянням
Н 3 ВО 3=3Н + + ВО 3 3-, (2.91)
а при зменшенні рН по рівнянню
Н 3 ВО 3=В 3+ + 3ОН - (2.92)
При анодному розчиненні в електроліт одночасно з нікелем переходять домішки мідь, залізо і кобальт. Потенціал виділення нікелю в умовах електролізу становить порядку - 0,55 В. Потенціал розряду іонів міді, кобальту і водню електропозитивні потенціалу розряду нікелю. Тому всі вони будуть розряджатися на катоді разом з нікелем. Крім того, ставлення швидкостей розряду іонів більш електронегативний металів, таких як Fe, Mn і Zn до швидкості розряду нікелю значно вище відносини їх концентрації:
gt; gt; ,
що призведе до розряду цих домішок на катоді разом з нікелем.
Тому для запобігання можливого забруднення катодного нікелю домішками і зниження виходу по струму для нікелю необхідно виконання при організації електролітичного рафінування нікелю наступних умов:
ретельне очищення електроліту від домішок;
підтримання рН електроліту в межах 2,0-5,0;
поділ катодного і анодного просторів слабо фільтрує, хімічно інертною і механічно міцною діафрагмою;
застосування оптимального електричного режиму і складу електроліту.
Технологія електролітичного рафінування нікелю
Застосовувані нині нікелеві електроліти містять, г/л: Ni - 70-110; Na - 20 25; Cl- - 40-80; SO42 - 110-160; Н3ВО3 - 4 6. Електроліз ведуть у ваннах ящикового типу. В якості катодів використовують нікелеві матриці (тонкі аркуші), а в якості анодів чорновий нікель.
Отримання чистих катодних осадів на практиці досягається відділенням катодного простору від обсягу забрудненого електроліту, що утворюється в результаті розчинення анода, спеціальної діафрагмою. Діафрагма являє собою раму з армованого титановими скобами профільованого пропілену, обтягнуту спеціально обробленим брезентом, хлоринового або інший синтетичною тканиною. Діафрагма повинна володіти хімічної інертність, механічною міцністю і достатньою електропровідністю. Ця конструкція з поміщеним в неї катодом являє собою катодний ящик або катодний осередок. Очищений електроліт (католіт) надходить у катодний ящик, в якому підтримується більш високий рівень електроліту, ніж в електролізної ванні. Різниця рівнів електроліту створює гідростатичний напір, що забезпечує рух електроліту з катодного простору в анодне. Збіднений нікелем католіт проникає в анодне простір в тому випадку, якщо швидкість його руху в порах діафрагми перевищує швидкість руху катіонів з анодного простору під дією дифузії і електричного поля. Необхідна для цього швидкість руху католіта забезпечується регулюванням різниці рівня електроліту в катодного осередку і електролізері. Зазвичай ця різниця становить 30-40 мм. (малюнок 2.7)
- катодна діафрагма; 2- катод; 3-католіт; 4-анолит; 5 - анод
Малюнок 2.7 - Схема електролітичного рафінування нікелю з двома анодами і одним катодом.
Електроліт, що знаходиться в анодному просторі, забруднений домішками з анодного нікелю і спрямовується на очистку від цих домішок.
У першу чергу електроліт очищають від таких домішок, як залізо, мідь і кобальт, які найбільш швидко накопичуються в електроліті.
Очищення від заліза заснована на окисленні двовалентного заліза до тривалентного з подальшим осадженням гідрату оксиду або основної солі тривалентного заліза, які утворюються в результаті гідролізу. Як окислювач зазвичай використовується кисень повітря. Окислення іонів заліза (II) і процес гідролізу описуються реакціями:
2FeSO 4 + 0,5O 2 + 5H 2 O=2Fe (OH) 3 + 2H 2 SO 4 (2.93) 3 + H 2 SO 4=NiSO 4=2H 2 O + CO 2 ( 2.94)
Додавання карбонату нікелю обумовлено необхідністю нейтралізації утворюється в результаті гідролізу сірчаної кислоти і створення необхідної для процесу гідролізу кислотності середовища. Зазвичай очищення від заліза роблять при температурі 75-80 о С при рН=4,0-4,5.
Залозисті кеки містять 8-15% Ni. Після відділення кеков від розчину на дискових фільтрах вони піддаються репульпаціі з метою вилучення з них частини нікелю. Далі вони направляються на плавку разом з рудним сировиною в електротермічних печах.
Очищення від заліза виробляють в чанах-Пачукою, в які ...
