Способ получения s-электролитного никеля из отходов гальванического производства

 

Использование: цветная металлургия, электролитические способы получения никеля. Сущность изобретения: для получения S-электролитного никеля из отходов гальванического производства отходы измельчают до получения фракции -30 + 0,25 мм, которую перемешивают с серосодержащими добавками в соотношении 1: (0,01-0,015), полученную смесь брикетируют до получения брикетов с плотностью 6,7-8,2 г/см³ и полученные брикеты подвергают электролизу в сульфат-хлоридном электролите. 3 табл.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому способу получения никеля.

Блажайшим по техническому существу и достигаемому результату является способ получения S-электролитного никеля из чернового никеля, который, в свою очередь, можно получить из отходов гальванического производства.

Шихту для получения чернового никеля переплавляют в шахтных или электрических печах, а затем полученный расплав разливают в слитки, которые и подвергают электролизу.

Электролиз проводят в сульфат-хлоридном электролите обычным способом. Для получения серы в осадке в электролит добавляют серосодержащие добавки в количестве 0,01-0,02 г/л.

Недостатком этого способа является большая потеря никеля (25-30%), который уходит со шламом или угаром на стадии производства чернового никеля и на стадии его переплава.

Кроме того, процесс производства чернового никеля является экологически неблагоприятным.

Целью изобретения является снижение потерь никеля и охрана окружающей среды.

Это достигается в способе получения S-электролитного никеля, который заключается в том, что никелевые отходы гальванического производства подвергают измельчению в шаровой мельнице до получения фракции -30 + 0,25 мм.

Выбор фракции отходов размерами -30 + 0,25 мм обусловлен тем, что фракция +30 мм практически полностью состоит из металла и не требует специальной обработки. Измельчение отходов до фракции -30 + 0,25 мм обусловлено также необходимостью перевода в хвосты неметаллической составляющей для увеличения содержания металла в концентрате (см.табл.1).

В полученный металлический концентрат вводят серосодержащие добавки в соотношении 1:(0,01-0,015) и перемешивают до получения однородной массы.

Подготовленную таким образом смесь брикетируют на гидравлическом прессе при давлении 410-520 МН/кв.мм до плотности брикета 6,7-8,2 г/куб.см. Брикетирование смеси с серосодержащими добавками при заявленных соотношениях обеспечивает надежный электрический контакт между элементами загрузки анодной корзины. Кроме того, этот способ способствует порционному растворению серосодержащей добавки к переводу серы на катод. В результате катодный металлический осадок получает дополнительную концентрацию серы.

Уменьшение количества серосодержащих добавок ухудшает качество анодов S-типа и, соответственно, качество производимых с их использованием покрытий.

Увеличение заданного соотношения уменьшает плотность брикета, увеличивает концентрацию серы в катодном осадке, что может привести к его растворению.

В качестве серосодержащих добавок используют известные вещества, например, неорганические соединения типа сульфатов, сульфидов, органические соединения типа сульфамида, тиокарбамида и т.д.

Необходимо также отметить, что брикетирование смеси до плотности брикета меньше 6,7 г/куб.см приводит к его повышенной хрупкости, затрудняющей контактное заполнение брикетами анодных корзин. Брикетирование смеси до плотности брикета выше 8,2 куб.г/см нецелесообразно, т.к. это требует увеличения усилия прессования и повышает износ оборудования, при этом контактность анодной загрузки существенно не снижается.

Полученные брикеты подвергают электролизу, который проводят на установке фирмы "Паркер" (Франция) полезной емкостью 60 л. Брикеты загружают в титановые корзины, расположенные на одинаковом расстоянии по обе стороны от катода.

Электролиз проводят в сульфат-хлоридном электролите следующего состава, г/л: NiSO₄·6H₂O 330-750; NiCl₂·7H₂O 50-70; Н₃ВО₃ 16-18, при температуре 30-40^oC рН 4,0-4,5; плотность тока 1,8-2,0 А/кв.дм в течение 12 ч.

После проведения операции катод вынимают из электролизера, сушат, взвешивают, освобождают катод от осадка и снова взвешивают. Химический состав осадка определяют согласно действующим стандартам. Он соответствует химическому составу никеля марки Н2 с повышенным содержанием серы (см.табл.1).

Катодный выход по току составляет 98,8-99,2% Таким образом, сущность изобретения заключается в том, что предлагается вместо производства чернового никеля с последующей его электрохимической обработкой подвергать электролизу металлический концентрат, полученный путем измельчения отходов гальванического производства с последующим введением серосодержащих добавок и брикетированием смеси. Это позволяет подвергать электролизу брикеты и избежать при этом экологически грязной стадии переплава, а также уменьшить количество безвозвратных потерь металла (см.табл.2).

Практическое применение данной технологии позволит перерабатывать никелевые металлические отходы гальванического производства непосредственно там, где они образуются.

Способ был опробован на АО "Москвич".

Пример 1. Отходы гальваники (дендритообразования, скрап) измельчают в шаровой мельнице. Продукт измельчения классифицируют и к фракции никелевого концентрата размерами -30+0,25 мм, массой 1000 г добавляют 10 г серосодержащей добавки, например, Na₂S (соотношение 1:0,01). Смесь перемешивают до получения однородной массы, а затем брикетируют на гидравлическом прессе при давлении прессования 410 МН/кв.мм. Полученные брикеты размерами DxL 30x10 мм плотностью 6,7 г/куб.см средней массой 12 г в количестве 84 шт загружают в анодные корзины и проводят электролиз в сульфат-хлоридном электролите следующего состава, г/л: NiSO₄·6H₂O 330-750; NiCl₂·7H₂O 50-70; Н₃ВО₃ 16-18, при температуре раствора 30^oС, рН 4,0; плотность тока 1,8-2 А/кв.дм, в течение 12 ч. После проведения процесса электролиза катод вынимают из электролизера, сушат, взвешивают, освобождают катод от осадка и снова взвешивают. Химический состав осадка соответствует никелю марки Н2 с повышенной концентрацией в металле серы. Катодный выход по току составляет 98,8% Пример 2. Аналогично примеру 1 готовят смесь, содержащую 1000 г никелевого концентрата и 15 г серосодержащей добавки (соотношение 1:0,015). Смесь брикетируют при давлении прессования 520 МН/кв.мм до плотности брикета 8,2 г/см³. Полученные брикеты размерами DxL=30x10 мм, массой 14,5 г каждый в количестве 69 шт загружают в анодные корзины и проводят электролиз описанным в примере 1 способом. Химический состав осадка соответствует никелю марки Н2 с повышенной концентрацией в металле серы. Катодный выход по току составляет 99,2% Данные табл. 2 и 3 показывают, что разработанный способ позволяет снизить потери металла при утилизации концентрата до 0,8-1,2% вместо 26,61% по известному способу.

Формула изобретения

Способ получения S-электролитного никеля из отходов гальванического производства, включающий электролиз в сульфат-хлоридном растворе в присутствии серосодержащих добавок, отличающийся тем, что перед электролизом отходы измельчают до получения фракции -30.+0,25 мм, перемешивают ее с серосодержащими добавками в соотношении 1 0,01 0,015, полученную смесь брикетируют до плотности брикетов 6,7 8,2 г/см³ и брикет подвергают электролизу.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3