способ восполнения дефицита никеля в процессе электролитического рафинирования никеля
Классы МПК: | C25C1/08 никеля или кобальта |
Автор(ы): | Белов Сергей Федорович (RU), Брюквин Владимир Александрович (RU), Левин Александр Михайлович (RU), Кузнецова Ольга Геннадьевна (RU) |
Патентообладатель(и): | Московская государственная академия тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2004-11-09 публикация патента:
10.04.2006 |
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в процессах, связанных с электролитическим рафинированием никеля для восполнения его дефицита в растворе, а также для получения солей никеля. Сущность заключается в предварительном измельчении лома и обрези катодного никеля до 5-20 мм, электролитическом растворении с применением переменного электрического тока плотностью 2500-20000 А/м2 в растворе серной кислоты 130-200 г/л. Обеспечивается повышение скорости процесса получения дополнительных объемов раствора, используемого для рафинирования никеля. 1 табл.
Формула изобретения
Способ восполнения дефицита никеля в процессе электролитического рафинирования никеля, включающий загрузку никельсодержащего отхода в раствор серной кислоты и его электролитическое растворение, отличающийся тем, что в качестве никельсодержащего отхода используют лом и обрезь катодного никеля, которые предварительно измельчают до 5-20 мм, электролитически растворяют насыпным слоем под действием электрического переменного тока плотностью 2500-20000 А/м 2 при концентрации серной кислоты 130-200 г/л.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу электролитического рафинирования чернового никеля.
Известен способ восполнения дефицита никеля, возникающего при электролитическом рафинировании никеля, с помощью автоклавного растворения части сульфидного никелевого концентрата при высоких давлении и температуре в серной кислоте с очисткой полученного раствора от примесей [Хейфец В.Л., Грань Т.В. Электролиз никеля, Москва, «Металлургия», 1975, с.277].
Недостатком способа является дорогостоящее оборудование, высокий расход электрической и тепловой энергии.
Наиболее близким техническим решением восполнения дефицита никеля в процессе электролитического рафинирования никеля является способ электролитического растворения анодного скрапа чернового никеля в растворе серной кислоты 100-120 г/л под действием постоянного тока с очисткой электролита от примесей [Баймаков Ю.В., Журин А.И. Электролиз в гидрометаллургии, Москва, «Металлургия», 1977, с.201].
Недостатком способа является низкая скорость растворения скрапа чернового никеля, обусловленная его пассивацией в растворе серной кислоты при плотности тока более 1700 А/м2.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение скорости процесса получения дополнительных объемов раствора, используемого для электрорафинирования никеля.
Сущность предлагаемого решения заключается в том, что восполнение дефицита никеля в процессе электролитического рафинирования никеля включает загрузку никельсодержащего отхода в раствор серной кислоты и его электролитическое растворение, где в качестве никельсодержащего отхода используют лом и обрезь катодного никеля, которые предварительно измельчают до 5-20 мм и электролитически растворяют насыпным слоем под действием переменного электрического тока плотностью 2500-20000 А/м2 при концентрации серной кислоты 130-200 г/л.
При увеличении размера кусков более 20 мм ухудшается контакт растворяемого материала с токоподводом. Измельчение лома и обрези катодного никеля до размера менее 5 мм нарушает гидродинамику процесса, что приводит к высаливанию и снижению скорости растворения.
Снижение плотности тока ниже 2500 А/м2 приводит к уменьшению скорости растворения никеля. Увеличение плотности тока более 20000 А/м2 является нецелесообразным, так как связано с большим повышением температуры электролита и его сильным испарением.
Уменьшение концентрации серной кислоты менее 130 г/л не позволяет достичь высокой скорости растворения никеля. Повышение концентрации серной кислоты более 200 г/л приводит к образованию ее избытка, что требует ее последующей нейтрализации и усложняет процесс электролитического рафинирования никеля в целом.
Заявляемый способ позволяет интенсифицировать процесс получения никельсодержащего раствора за счет применения экологически чистого активатора - переменного электрического тока.
Пример 1. Лом и обрезь катодного никеля измельчаются до размера 10 мм и электролитически растворяются с получением раствора сульфата никеля под действием переменного тока плотностью 6000 А/м 2 с использованием насыпного слоя в растворе серной кислоты 200 г/л.
Средняя скорость растворения никеля при этом составляет 2250 г/м2*час.
Примеры 2-12 выполнены аналогично примеру 1, а режимы процессов и результаты их проведения внесены в таблицу.
Сравнительные результаты растворения никеля по заявляемому способу и прототипу показывают, что применение переменного электрического тока позволяет до 7-8 раз повысить скорость растворения никеля по сравнению со скоростью его растворения под действием постоянного тока. Одновременно с этим процесс может осуществляться при комнатной температуре и при этом использование лома и обрези катодного никеля, являющихся отходами предприятия, сказывается на экономической эффективности процесса.
Таблица | ||||||
№ | Плотность тока, А/м 2 | Темпера-тура, °С | Концентрация серной кислоты, г/л | Размер кусков, мм | Скорость растворения, г/м2*час | |
Постоянный ток | Переменный ток | |||||
Прототип | 350* | - | 20 | 100 | - | 250 |
450* | - | 40 | 100 | - | 300 | |
1700* | - | 60 | 100 | - | 1000 | |
1 | - | 6000 | 60 | 200 | 10 | 2250 |
2 | - | 2500 | 20 | 130 | 10 | 1180 |
3 | - | 2500 | 60 | 130 | 10 | 1250 |
4 | - | 2500 | 60 | 170 | 10 | 1250 |
5 | - | 7500 | 20 | 130 | 10 | 3200 |
6 | - | 7500 | 60 | 130 | 10 | 3250 |
7 | - | 15000 | 20 | 150 | 10 | 4420 |
8 | - | 20000 | 20 | 200 | 10 | 4650 |
9 | - | 20000 | 60 | 130 | 10 | 7850 |
10 | - | 6000 | 20 | 200 | 5 | 2240 |
11 | - | 6000 | 20 | 200 | 20 | 2200 |
12 | - | 6000 | 20 | 200 | 30 | 1530 |
*Используется максимально возможная плотность тока до начала пассивации никелевого электрода для указанной температуры |
Класс C25C1/08 никеля или кобальта