Способ электроэкстракции никеля из сульфатно-хлоридного электролита

 

Изобретение относится к производству цветных металлов электрохимическим способом и может быть использовано для получения никеля. Цель - повышение безопасности процес 1 са и снижение затрат за счет утилизации хлор-газа в объеме электролита, При электролизе никеля из сульфатнохлоридного электролига в качестве реагента - утилизатора хлор-газа используют углекислый никель в растворе обезмеженного электролита в количестве 4,1-6,1 г/г осаждаемого на катоде никеля или углекислый натрий в количестве 3,6-5,4 г/г осаждаемого на катоде никеля, или едкий натр в количестве 1,4-4,1 г/г осаждаемого никеля. Раствор реагента-утилизатора подают на поверхность анода непрерывным потоком по замкнутому контуру. В случае применения углекислого никеля обработанный электролит используют в качестве католита для осаждения никеля. 4 э.п. ф-лы, 3 табл., 3 ил. . i

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 25 С 1/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbfTHAM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4698173/02 (22) 11.04.89 (46) 07.03.91. Бюл. М- 9 (71) Норильский горно-металлургический комбинат им. А.П.Завенягина (72) Н. Г.Литковец, В.Н.Лавренов, С.Ф.Ершов, В.Ю.Бадаев, А.Н.Бурухин, С.В.Волков и Н.Я.Сенютин (53) 669 ° 243 (088.8) (56) Хейфец В.П., Грань Т.В ° Электролиз никеля. — M.: Металлургия, 1975, с. 183-186.

Патент США 11 4288305, кл. С 25 С 1/08, 1982. (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОЭКСТРАКЦИИ НИКЕЛЯ

ИЗ СУЛЬФАТНО-ХЛОРИДНОГО ЭЛЕКТРОЛИТА (57) Изобретение относится к производству цветных металлов электрохимическим способом и может быть ucl пользовано для получения никеля.

Изобретение относится к производству цветных металлов электрохимическим способом и может быть использовано для получения никеля, Целью изобретения является повы. шение безопасности процесса и снижение затрат за счет утилизацйи хлоргаза в объеме электролита, На фиг.1 представлен анод в пря" моугольных координатах на фиг;2 разрез А-А на фиг.1, на фиг.3 — разрез Б-Б на фиг.2.

„„SU„„1633023 A 1

Цель — повышение безопасности процес са и снижение затрат за счет утилизации хлор-газа в объеме электролита.

При электролизе никеля из сульфатнохлоридного электролита в качестве реагента — утилизатора хлор-газа используют углекислый никель в растворе обезмеженного электролита в количестве 4,1-6,1 г/r осаждаемого на катоде никеля или углекислый натрий в количестве 3,6-5,4 г/г осаждаемого на катоде никеля, или едкий натр в количестве 1,4-4,1 г/r осаждаемого никеля. Раствор реагента-утилизатора подают на поверхность анода непрерывным потоком по замкнутому контуру.

В случае применения углекислого никеля обработанный электролит используют в качестве католита для осаждения никеля. 4 з.п, ф-лы, 3 табл,, 3 ил.

Электроэкстракцию проводят в электролизере, в котором попеременно расположены нерастворимые аноды и катоды в диафрагмах, образующие катодные ячейки. В каждую катодную ячейку- подают сульфат-хлоридный электролит со скоростью 18-25 л/ч, а на поверхности анодов непрерывным потоком по замкнутому контуру, охватывающему рабочие и боковые поверхности анодов, подают реагент-утилизатор хлоргаза, в качестве которого используют»

1633023 или пульпу углекислого никеля в обезмеженном анолите, или углекислый натрий, или гидроокись натрия. Подавая реагенты таким образом, обеспечивают омывание поверхностей анода непрерывным потоком реагента-утилизатора хлор-газа.

При этом углекислый никель вводят в электролит в количестве 4,1-6,1 г, 10 углекислый натрий в количестве 3,65,4 r а гидроокись натрия в количестве 1,4-4,1 r на 1 г осаждаемого н,а катоде никеля, Процесс осаждения никеля на катодах ири электрохимической реакции в электролизной ванне, сопровождается выделением хлоргаза на рабочих поверхнос.гях нерастворимых анодов, Вводимый в электролит реагент-утилизатор хлор-газа вступа- 20 ет с хлор-газом в реакцию, в результате чего образуется гидроокись никеля (черные гидраты ), оседающая на дно электролизера и увлекающая за собой вниз избыточное количество реа- 25 гента-утилизатора хлор-газа, утилизируя его в объеме электролита, Отвод отработанного электролита осуществляют из нижней части электролизера через сифонное устройство с последую- 30 щим направлением отводимого электролита на очистку от кобальта (кобальтовая очистка) или or железа и кобальта (железокобальтовая очистка).

В случае использования углекислого никеля в качестве реагента-утилизатора хлор-газа отводимый электролит фильтруют и возвращают в катодные ячейки на электроэкстракцию. Тем самым достигается самообеспечение про- 4о цесса электроэкстракции католитом.

Содержание в электролите никеля и хлор-иона йе изменяется. Кроме тоro не происходит накопления примесей в электролите (Fe, Cu), так 45 как они благодаря более низким их нормальным стандартным потенциалам в первую очередь по сравнению с никелем окисляются и осажцаютсх.

Для реализации способа изготовляют нерастворимые аноды.

Нерастворимый анод содержит токопроводящую штангу 1, соединенную с металлической пластиной 2, «а которой закреплен щелевой распределитель

3. Щелевой распределитель 3 имеет направляющие линейные каналы 4 и 5, которые расположены горизонтально и сообщены с входной распределительной камерой 6. Направляющие линейные каналы 4 и 5 закпыты жестко закрепленными на металлической пластине 2 корпусными элементами 7 и 8 шелевого распределителя 3 .с образованием внизу линейных выходных щелей 9 и 10.

Входная расирецелительная камера 6 на участке, примыкающем к щелевому распределителю 3, снабжена поперечной выходной щелью 11, сообщенной с направляющими линейными каналами 4 и 5, Длина направляющих горизонтальных линейных каналов 4 и 5 превышает ширину металлической пластины 2. При этом выходные торцы 12 и 13 направляющих линейных каналов 4 и 5 соответственно закрыты глухим дном 14 с образованием между ним и боковым торцом

15 металлической пластины 2 второй поперечной выходной щели 16, сообщенной с направляющими каналами 4 и 5. Металлическая пластина 2 имеет рабочие поверхности на основных боковых поверхностях 17 и 18, боковых торцах 15 и 19 и на нижнем торце 20.

Нерастворимый анод в электролизной ванне работает следующим образом.

Во входную распределительную камеру 6 подают реагент-утилизатор, ко горый поступает в наиравля1ещие линейные каналы 4 и 5, а из них через линейные выходные щели 9 и 10 реаген-,-утилизатор вытекает на основные боковые (рабочие) поверхности 17 и 18, через поперечную выходную щель 16 — на боковой торец 15. Все рабочие поверхности анода, кроме нижнего торца, омывают непрерывным потоком реагента так, что образуют вокруг этих рабочих поверхностей непрерывно движущуюся сверху вниз пленку утилизирующего хлор-газа реагента. При электроэкстракции на элекTpoлитах с HOHdlи хлора на рабочих ио верхностях анода образую1ся пузырьки х1ор — газа, которые сразу llocле их образования переводят в ионное сос— гояние, ути11изируя хлор-газ в объеме электролита без возму жнос ти выхода пузырьков хлор-газа на внешнюю сгорону непрерывно движущеися сверху вниз пленки реагента.

Электроэкстракцию никеля ведут в злектролизере, в котором попеременно расположены нерастворимые анодь1 и катоды титановые с ирипий-рутениевым покрытием в диафрагм-:1х и.з курало5 163 на, образующие катодные ячейки . В каждую катодную ячейку подают с расходом 20 л/ч при 80 С сульфатно-хлоо ридный электролит следующего соста— ва, никель 80 г/л, хлор-ион 25 г/л, сульфат-ион 150 г/л с примесями меди 2 мг/л, кобальт 10 мг/л, железо

1,0 мг/л, цинк 1 мг/л, свинец

0,1 мг/л.

Через щели шириной 3 мм щелевого распределителя, расположенного на высоте 150 мм от поверхности электро3023 6

10 кого оборудования для переработки пены. Объемы монтажных и пусконаладочных работ снижаются на 407 на каждой электролизной ванне за счет ис— ключения необходимости монтажа специальных трубопроводов со специаль— ной контрольно †измерительн аппаратурой и специальной запорно-регулирующей арматурой. Кроме того, появляется возможность провести дополнительную очистку обезмеженного анолита от железа, кобальта и других примесей

45

50 лита, непрерывным потоком по замкнутому контуру, охватывающему боковые поверхности анодов, подают углекис— лый никель в различных количествах на 1 г осаждаемого на катоде никеля.

Выделяемый при электрохимической реакции на рабочих поверхностях анода хлор-газ утилизируется полностью в объеме электролита. Отводимый из электролизной ванны отработанный электролит с концентрацией никеля 80 г/л фильтруют и возвращают на электроэкстракцию в катодные ячейки.

В другой серии опытов через щелевой распределитель подают на поверхности анодов углекислый натрий в различных количествах, В третьей серии опытов через щелевой распределитель на боковые поверхности анодов с охватом их по замкнутому контуру подают непрерывным потоком гидроокись натрия в различных количествах.

Результаты опытов представлены в табл.!-3.

Контроль за наличием хлор-газа у электролизных ванн ведут органолептичес ки.

Основные технико-экономические преимущества предлагаемого способа по сравнению с. известным эаключаются в исключении воэможности утечек хлор-газа в атмосферу за счет гарантированной утилизации хлор-газа в объеме электролита, исключении необходимости строительства дорогостоящих специальных трубопроводов, по которым необходимо транспортировать хлор-газ, исключении необходимости монтажа специального технологичес30

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Способ электроэкстракции никеля иэ сульфатно-хлоридного электролита, включающий осаждение никеля иа катоде, выделение хлор-газа на аноде, введение реагента-утилизатора хлоргаза в электролит, отвод отработанного электролита, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения безопасности процесса и снижения затрат за счет утилизации хлор-газа в объеме электролита, реагент — утилизатор, в качестве которого используют соединение, выбранное иэ группы: углекислый никель, углекислый натрий, едкий натр, подают в водной фазе на поверхность анода .непрерывным потоком по замкнутому контуру, 2. Способ по и.1, о т л и ч а юшийся тем, что углекислый никель вводят в предварительно обезмеженном анолите в количестве 4, 1

6,1 r на 1 r осаждаемого на катоде никеля .

3. Способ по п,1, о т л и ч а ющ и и с н тем, что углекислый натрий вводят в количест ве 3,6-5,4 г на 1 г осаждаемого на катоде никеля .

4. Способ ио и.1, о т л и ч а юшийся тем, что едкий натр вводят и количестве 1,4-4,1 г на 1 г осаждаемого на катоде никеля, 5. Способ ио пп.1 и 2, о т л и ч а ю шийся тем, что после фильтрации отработанный электролит используют в качестве католита.

1633023

Т б Ь л и ц °

К

Количество ИСОа, г, ° расчета на

1 г осадцаеного на катоде Nl

Ивина НС! в отводимом электролите

Выход хлоргаза из элактролнзера

Опыт

П р и и е ч а н н °, Ннхянй предел количества NiC03

4,1 г, веркпнй предел 6,1 г на 1 r осакдаемого на катоде никеля.

Та Ьлиц ° 2

Наличие НаВОя в отводимом электролите

Количество NaaCO» г, в расческе иа

1 r осаидаемого на катоде Ni

Выход хлоргазя нз элехОпыт троли э ер а

Отсутствует

Имеется

Отсутствует

Имеется

Отсутствует

П р н и е ч а н и е, Нникнй предел количества Иа СОз

3,6 r, верхний предел количества

5 4 г на 1 г осавдаемого на катоде никеля

ТаЬлица 3

Выход хлоргаза нз злектролнзера

Количество NaOH г, в расчете на

1 г осавдаемого ва катоде Ni

Наличие НкВОэ я отводимом экстракте

Опыт

I 4,0

2 3,0

3 2,0

4 !,0

5 1,5

6 1,4

7 1,3 I 35

9 4,$ !

O 4 I

Отсутствует

lI

Имеется

Отсутствует

Имеетс я

Отсутствует

Н

° 1

П р н и ° и а r и ° . Нииний предел количества МаОН

l,4 г, верхний предел 4,1 г на

1 г осакдаемого нк катоде никеля.

2

4

6

8

10

2

4

6

8

4,0

4 05

4,1

4>2

5,0

6,0

6,2

6,15

6,1

6,05

4,0

3,5

3 6

3,65

3,5Э

5,0

6,0

5,$

5 2

$,3

$t4

Имеется

Отсутствует

II

II

II

°t

II

lI

II

Имеется

Отсутствует

II

Н

Н

Н

Имеется

Н

Н

Н

Н

I °

Отсутствует

Н

Н

Имеется

Н

lt

Отсутствует

1 °

It

II

° °

Имеется

Н и

Н

II

Н»

Н

Н

Отсутствует

Н!

6330 .3

Составизепь В.Щербинtr <

Редактор Н.Гуьько Техред t1.,".ндык

Корректср M.tt жо

Заказ 598 Тираж 399 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета па изосретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101