Способ приготовления раствора для электролитического рафинирования никеля Советский патент 1984 года по МПК C25C1/08 

э д

9 Изобретение относится к металлургии тяжелых цветных металлов и может быть использовано при электролитичес ком рафинировании чернового никеля с растворимым анодом, При электролитическом f aфиниpoвaнии никеля с растворимым анодом возн кает дефицит никеля, и для поддержания его концентрации в растворе на постоянном уровне в анолит вводят растворимые соли никеля. Кроме того, в никелевом электролите накапливаются балластные соли, их вывод производится путем полного осаждения никеля кальцинированной содой из час ти этого раствора. Известен способ приготовления раствора для электролитического рафинирова ния никеля путем смешения анолита с рас вором хлористого никеля, причем никель получают растворением порошка восста.новленной закиси никеля хлором в водной среде. Ввод хлористого никеля повыша ет электропроводность электролита и снижает расход электроэнергии при электролизе lj, Недостатком этого способа является то, что восполнение дефицита нике ля его хлористой солью требует расши рения произв рдства дорогостоящей восстановленной закиси никеля и стро ительства специальной установки для ее растворения хлором. Поэтому приготовление раствора для электролитич кого рафинирования никеля на основе анолита и хлористого никеля не-осуществляется. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ приготов- ления раствора для электролитическог рафинирования никеля с использование раствора сульфата никеля и анолита, включающий очистку раствора от приме сей, осаждение карбоната никеля каль цинированной содой для вывода баллас ных солей 2j, . При использовании такого способа приготовления раствора для электролитического рафинирования никеля с использованием раствора сульфата никеля и анолита накапливаются ионы сульфата в электролите и снижается еро электропроводность по сравнению с хлоридным электролитом, Недостатком этого способа является то, что пониженная электропроводность сульфатного раствора повьш1ает напряжение на электролизной ванне и увеличивает расход электроэнергии. Пониженная электропроводность раствора при интенсификации электролиза (повьш1ение плотности тока) приводит также к повышению температуры электролита в электролизной ванне и дает повьш1енное испарение электролита с зеркала ванны и ухудшение условий труда персонала, что требует строительства установок охлаждения электролита. 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 кальция 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 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. 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%),

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

Установлено, что при обработке никелевых растворов кальцинированной содой сначала осаждается никель, а затем кальций. При 60-80% 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 кальция в электролите ниже предела его растворимости и предотвращает гипсование оборудования и трубопроводов .

В соответствии с материальным 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 сульфатньгх ионов сиижается. При этом электропроводность электролита возрастает, а напряжение на ванне снижается на 20-30%.

Для типового производственного сульфатхлоридного никелевого раствора состава, г/л: (никель 60 NaCl 60 (хлор 37); Na2SO 40 при рН 2,2 и 60 С электропроводность соJ

ставляет величину 0,16 .

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

Сравнительные данные по напряжекию 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 одной и той 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 80% никеля в карбонат с ним осаждается менее 50% кальция. Это позволяет выводить кальций из системы путем проведения осаждения карбоната никеля кальцинированной содой из раствора в две стадии. На первой стадии осаждается 60-80% 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 ристьм кальцием.

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

Таблица 1

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.