Способ приготовления раствора для электролитического рафинирования никеля

 

СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ РАСТВОРА ДЛЯ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО РАФИНИРОВАНИЯ НИКЕЛЯ с использованием раствора сульфата никеля и анолита, включающий очистку раствора от примесей, осаждение карбоната ниКеля кальцинированной содой, для вьюода балластных солей, отличающий ся тем, что, с целью сокращения расхода электроэнергии и интенсификации электролиза, раствор сульфата никеля смешивают с хлористым кальцием при избытке сульфата никеля в растворе 30-40 г/л, полученшй осадок сульфата кальция отфильтровывают, маточный раствор хлористого никеля с примесью растворенного сульфата кальция смепшвают с анолитом, а осаждение карбоната никеля проводят в две стадии, на первой стадии кальцинированную соду вводят в количестве 60-80% от необходимого на полное осаждение никеля , а на второй стадии доосаждают никель и кальций, вводя остальную кальцинированную соду, и полученные со второй стадии карбонаты никеля и кальция отфильтровывают, осадок карбонатов растворяют в серной кислоте и направляют в оборот на смешение с хлористым кальцием.

СОЮЗ СОВЕТСЙИХ

„., РЕСПУБЛИК

ОЮ (и) д) С 25 С 1/08

/=--ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ -

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и oTHpbfTHA

Н АВТО РСНОМ\Г CHWIElWlbCTRV (21) 3666451/22-02 (22) 23. 11.83 (46) 30. 10.84. Бюл. У 40 .(72) В.Л. Коновалов (71) Государственный проектный и научно-исследовательский институт

"Гипроникель" (534 669.243.87(088.8) ,(56) 1. Хейфец В.Л. и Грань r.Â.

Электролиз никеля. N., 1975, с. 279280.

2. Там ше, с. 275-.290, 222-228. (54)(57) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ РАСТВОPA ДЛЯ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО РАФИНИРОВАНИЯ НИКЕЛЯ с использованием раствора сульфата никеля и анолита, включающий очистку раствора от примесей, осаждение карбоната никеля кальцини рованной содой . для вывода балластных солей, о т л и ч а ю щ и й:с я тем, что, с целью сокращения расхода электроэнергии и интенсификации электролиза, раствор сульфата никеля смешивают с хлористым кальцием при избытке сульфата никеля в растворе

30-40 г/л, полученный осадок сульфата кальция отфильтровывают, маточный раствор хлористого никеля с примесью растворенного сульфата кальция смешивают с анолитом, а осашдение карбоната никеля проводят в две стадии, на первой стадии капьцинированную соду вводят в количестве 60-80Х от необходимого на полное осашдение никеля, а на второй стадии доосалдают никель и кальций, вводя остальную кальцинированную соду, и получен- Е ные со второй стадии карбонаты нике-. ля и кальция отфильтровывают, осадок карбонатов растворяют в серной кислоте и направляют в оборот на смешение с хлористым кальцием. O.

1121322

При использовании такого способа приготовления раствора для электролитического рафинирования никеля с использованием раствора сульфата никеля и анолита накапливаются ионы сульфата в электролите и снижается его электропроводность по сравнению с хлоридным электролитом.

Недостатком этого способа является то, что пониженная электропроводность сульфатного раствора повышает

55

Изобретение относится к металлургии тяжелых цветных металлов и может быть использовано при электролитичес- ком рафинировании чернового никеля с растворимым анодом. 5

При электролитическом 0афинировании никеля с растворимым анодом возникает дефицит никеля, и для поддержания его концентрации в растворе на постоянном уровне в анолит вводят 10 растворимые соли никеля. Кроме того, в никелевом электролите накапливаются балластные соли, их вывод производится путем полного осаждения никеля кальцинированной содой из час- 15 ти этого раствора.

Известен способ приготовления раствора для электролитического рафинирования никеля путем смешения анолита.с расть вором хлористого никеля, причем никель 20 получают растворением порошка восста.новленной закиси никеля хлором в водной среде. Ввод хлористого никеля повышает электропроводность электролита и снижает расход электроэнергии при 25 электролизе (1) .

Недостатком этого способа является то, что восполнение дефицита никеля его хлористой солью требует расширения производства дорогостоящей 50 восстановленной закиси никеля и строительства специальной установки для ее растворения хлором. Поэтому приготовление раствора для электролитического рафинирования никеля на основе анолита и хлористого никеля не осуществляется.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ приготов- 40 ления раствора для электролитического рафинирования никеля с использованием раствора сульфата никеля и анолита, включающий очистку раствора от примесей, осаждение карбоната никеля каль-.45 цинированной содой для вывода балластных солей (21. напряжение на электролизной ванне и увеличивает расход электроэнергии.

Пониженная электропроводность раствора при интенсификации электролиза (повышение плотности тока) приводит также к повышению температуры электролита в электролизной ванне и дает повышенное испарение электролита с зеркала ванны и ухудшение условий труда персонала, что требует строительства установок охлаждения элект. ролита.

При осаждении карбоната никеля в одну стадию по известному способу весь кальций из никелевого раствора осаждается в карбонат и не выводится из процесса, что приводит к гипсованию оборудования при вводе солей каль. ция в электролит.

Целью изобретения является сокращение расхода электроэнергии и интенсификация электролиза.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу приготовления раствора для электролитического рафинирования никеля с использованием раствора сульфата никеля и анолита, включающему очистку раствора от примесей, осаждение карбоната никеля кальцинированной содой для вывода балластных солей, раствор сульфата никеля смешивают с хлористым кальцием при избытке сульфата никеля в растворе 30-40 г/л, полученный осадок сульфата кальция отфильтровывают, маточный раствор хлористого никеля с примесью растворенного сульфата кальция смешивают с анолитом, а осаждение карбоната никеля проводят в две стадии, на первой стадии кальцинированную соду вводят в количестве бО-80 от необходимого на полное осаждение никеля, а на второй стадии доосаждают никель и кальций, вводя остальную кальцинированную соду, и полученные со второй стадии карбонаты никеля и кальция отфильтровывают, осадок карбонатов растворяют в серной кислоте и направляют в оборот на смешение с хлористым кальцием.

Смешение раствора сульфата никеля с хлористым кальцием при избытке сульфата никеля в растворе 30-4Q г/л обеспечивает низкую растворимость сульфата кальция при достаточно высоком выходе соли хлористого никеля из раствора сульфата никеля (80 ).

3 11213

Уменьшение концентрации сульфата никеля менее 30 г/л повышает растворимость сульфата кальция в растворе хлористого никеля и приводит к гипсованию оборудования. Повь1шение концентрации никеля более 40 г/л приводит к существенному снижению раство» римости гипса, а выход хлористого в никеля уменьшается.

Установлено, что при обработке 10 никелевых растворов кальцинированной содой сначала осаждается никель, а затем кальций. При 60-80Х осаждения никеля соосаждается менее половины ионов кальция. При осаждении остального никеля осаждается и весь кальций..

Вывод из оборота карбоната никеля и кальция со второй стадии осаждения обеспечивает поддержание сульфата щ кальция в электролите ниже предела его растворимости и предотвращает гипсование оборудования и трубопроводов °

В соответствии с материальным 2s балансом концентрация ионов хлора в никелевом растворе по предложенному способу возрастает по сравнению с прототипом с 35-40 до 90-100 г/л, а концентрация сульфатных ионов сни- Зо жается. При этом электропроводность электролита возрастает, а напряжение на ванне снижается на 20-30Х.

Для типового производственного

° сульфатхлоридного никелевого раствора состава, г/л: ИЫ04156 (никель 60), NaC1 60 (хлор 37); Na S0< 40 при рН =

2,2 и 60 С электропроводность со0

-1, ставляет величину 0,16 см Ом

Для раствора хлористого никеля при4О той же концентрации никеля (60 г/л) . без электропроводящих добавок электропроводность возрастает до 0,22 см Ом (или в 1,38 раза).

Сравнительные данные по напряже- 45 нию на ванне при применении хлоридного и сульфатхлоридного электролитов для различных плотностей тока приведены в табл. 1.

Данные табл. 1 показывают, что с увеличением плотности тока при электролизе (интенсификации процесса) в хлоридном электролите напряжение на ванне существенно ниже, чем в сульфатхлоридном. При однои и тои у же плотности тока напряжение на ванне, а следовательно, и расход электроэнергии в хлоридном электролите в 1,4 раза ниже, чем в сульфатхлоридном (для реальных плотностей тока

250-500 А/м ).

Пример 1. Производилось получение растворов хлористого никеля путем подачи хлористого кальция в растворы сульфата никеля при избытке .сульфата никеля О, 10, 20, 30, 40 и

45 г/л. Осадок сульфата кальция отфильтровывался. В растворах определялась концентрация ионов кальция и растворимость сульфата кальция. Результаты опытов приведены в табл. 2.

Приведенные данные показывают, что существенное снижение растворимости гипса достигается только при росте остаточной концентрации сульфата никеля до 30-40 г/л.

Пример 2. Производилось дробное осаждение карбоната никеля из хлоридсульфатного раствора кальцинированной содой с контролем содержания кальция в растворе с целью изучения возможности вывода сульфата кальция из системы. Результаты опытов приведены в табл. 3.

Из данных табл. 3 следует, что при осаждении из раствора не более

80Х никеля в карбонат с ним осаждает ся менее 50Х кальция. Это позволяет выводить кальций из системы путем проведения осаждения карбоната никеля кальцинированной содой из раствора в две стадии. На первой стадии осаждается 60-80Х никеля в "чистый" карбонат, который направляется на осаждение примесей железа и кобальта из электролита. На второй стадии осаждается весь остаточный никель и кальций в "грязный" карбонат. Карбонат никеля со второй стадии осаждения растворяется в серной кислоте и направляется в оборот на операцию смешения сульфатного раствора с хло.» ристым кальцием.

При смешении раствора хлористого никеля с концентрацией сульфата кальция в нем до 3-5 г/л с анолитом и выводе с карбонатом никеля 50Х сульфата кальция обеспечивается равновесная концентрация сульфата кальция в никелевом растворе ниже предела его растворимости, что предотвращает гипсование трубопроводов и электролизного оборудования.

1121322

Таблица 1

Показатель

Сульфатхлоридный электролит

Хлоридный электролит

Плотность тока, А/м 250 500 750 1000 250 500 750 1000

Напряаение, В

Т а б л и ц а 2.Концентрация сульфата никеля, г/л

10,3

150

10

5,8

4,6

3,3

3,14

3,06

Таблица 3

Осалдение кальция в карбонат, Ж

0 0

Составитель Л. Рякина

Редактор Н. Швыдкая Техред C.Ëåãåçà Корректор E,,СиРохман

Заказ 7897/20 Тирак .632 Подписное

BHHHGH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Расход кальцини— рованной соды, Х, от необходимого на полное осамдение никеля

Остаточное содержание никеля в растворе, г/л

Остаточное содераание кальция в растворе, г/л

2, 15 3 73 5,32 6,92 1,58 2,62 3,51 4,26

Концентрация хлористого Растворимость гипса никеля, г/л (Са801), г/л

10 . 20 35 55 60 70 80 85 . 100

65 57 45 34 29 21,6 15,2 10,8 0,05

0,57 0,57 0,5 0,48 0,45 0,37 0 ° 3. О, 15 0

12,3 15,8 21 35 47,5 73 ° 5 100