Способ электроэкстракции никеля из сульфатно-хлоридного электролита Советский патент 1991 года по МПК C25C1/08 

Изобретение относится к производству цветных металлов электрохимическим способом и может быть использовано для получения никеля.

Целью изобретения является повышение безопасности процесса и снижение затрат за счет утилизации хлор- газа в объеме электролита.

На фиг.1 представлен анод в прямоугольных координатах; на фиг,-2 - разрез А-А на фиг.1, на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.2.

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 хлор- газа, в качестве которого используют

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

При этом углекислый никель вводят в электролит в количестве 4,1-6,1 г, углекислый натрий в количестве 3,6- 5,4 г, а гидроокись натрия в количестве 1,4-4,1 г на 1 г осаждаемого ца катоде никеля. Процесс осаждения никеля на катодах при электрохими- ческой реакции в электролизной ванне, сопровождается выделением хлор- газа на рабочих поверхностях нерастворимых анодов. Вводимый в электроли реагент-утилизатор хлор-газа вступа- 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 pea гента-утилизатора хлор-газа, утилизируя его в объеме электролита. Отвод отработанного электролита осуществляют из нижней части электролизера через сифонное устройство с последую щим направлением отводимого электролита на очистку от кобальта (кобальтовая очистка) или от 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 са- мым достигается самообеспечение про- цесса электроэкстракции католитом.

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

Для реализации способа изготовляют нерастворимые аноды.

Нерастворимый анод содержит токо- проводящую штангу 1, соединенную с металлической пластиной 2, на которой закреплен щелевой распределитель 3. Щелевой распределитель 3 имеет направляющие линейные каналы 4 и 5, которые расположены горизонтально и сообщены с входной распределительной

JQ )з 0 5 Q

5

5

0

5

камерой 6. Направляющие линейные каналы 4 и 5 эакпыты жестко закрепленными на металлической пластине 2 корпусными элементами 7 и 8 щелевого распределителя 3 .с образованием внизу линейных выходных щелей 9 и 10. Входная распределительная 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, который поступает в направляющие линейные каналы 4 и 5, а из них через линейные выходные щели 9 и 10 реагент-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 не - прерывно движущуюся сверху вниз пленку утилизирующего хлор-газа реагента. При электроэкстракции на электролитах с ионами хлора на рабочих поверхностях анода образуются пузырьки хлор-газа, которые сразу посте их образования переводят в ионное состояние, утилизируя хлир-газ в объеме электролита без возможности выхода пузырьков хлор-газа на внешнюю сторону непрерывно движущейся сверху вниз пленки реагента.

Электроэкстракцию никеля ведут в электролизере, в котором попеременно расположены нерастворимые аноды и катоды титановые с иридий-рутениевым покрытием v диафрагмах из куралона, образующие катодные ячейки. В каждую катодную ячейку подают с расходом 20 л/ч при 80dC сульфатно-хло- ридный электролит следующего состава, 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 О,1 мг/л.

Через щели шириной 3 мм щелевого распределителя, расположенного на высоте 150 мм от поверхности электролита, непрерывным потоком по замкнутому контуру, охватывающему боковые поверхности анодов, подают углекислый 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 элетролизной 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.1-3.

Контроль за наличием хлор-газа у электролизных ванн ведут органолеп- тически.

Основные технико-экономические преимущества предлагаемого способа по сравнению с известным заключаются в исключении возможности 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 технологичес0

5

0

5

0

5

0

5 I

0

кого оборудования для переработки пены. Объемы монтажных и пусконала- дочных работ снижаются на 40% на каждой электролизной ванне за счет исключения необходимости монтажа специальных трубопроводов со специальной контрольно-измерительной аппаратурой и специальной запорно-регули- рующей арматурой. Кроме того, появляется возможность провести дополнительную очистку обезмеженного ано- лита от железа, кобальта и других примесей.

Формула изобретения

1.Способ электроэкстракции никеля из сульфатно-хлоридного электролита, включающий осаждение никеля на катоде, выделение хлор-газа на аноде, введение реагента-утилизатора хлор- газа, в электролит, отвод отработанного электролита, отличающийся 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 из группы: углекислый никель, углекислый натрий, едкий натр, подают в водной фазе на поверхность анода .непрерывным потоком по замкнутому контуру.

2.Способ по п.1, о тли ч а ю- щ и и с я тем, что углекислый никель вводят в предварительно обезме- женном анолите в количестве 4,1 - 6,1 г на 1 г осаждаемого на катоде никеля.

3.Способ по п.1, отлича ющ и и с я тем, что углекислый натрий вводят в количестве 3,6-5,4 г на 1 г осаждаемого на катоде никеля.

4.Способ по п. 1 , отличающийся тем, что едкий натр вводят в количестве 1,4-4,1 г на 1 г осаждаемого на катоде никеля.

5.Способ по пп.1 и 2, о т л и - чающийся тем, что после фильтрации отработанный электролит используют в качестве католнта.

Таблица 1

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 сульфатно- хлоридного 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

1,4 г, верхний предел 4,1 г на I Г осаждаемого н катоде никеля.

/ 2 J

фиг. 3

#

Я-fi