Способ извлечения никеля из отработанных растворов химического никелирования Советский патент 1992 года по МПК C02F1/58 C22B23/00 

Изобретение относится к способам очистки отработанных технологических растворов от ионов никеля и может быть использовано для извлечения и утилизации никеля из отработанных гипофосфитных растворов химического никелирования.

Известен способ извлечения и регенерации никеля из отработанных растворов /ванна никелирования/, содержащих никель и гипофосфит, путем обработки раствором щелочи при 90-100°, рН 9-10 в течение 30 мин перемешивания в присутствии катализатора. Для улучшения степени очистки обработку ведут в присутствии дополнительного количества гипофосфита. В результате обработки происходит выделение осадка, содержащего металлический никель, а в растворе остаточное содержание

никеля составляет 20 мг/л и его снижают до 1 мг/л дополнительной обработки. Осадок используют вновь для приготовления ванны никелирования.

Однако известный способ характеризуется повышенной сложностью исполнения, поскольку требует постоянного контроля и корректирования рН реакционной смеси на протяжении всего времени обработки, поддержания высокой температуры раствора, использования дефицитных катализаторов /хлорид палладия/. Известный способ не технологичен при очистке от никеля больших объемов промышленных стоков, поскольку для поддержания заданного рН 9-11 потребуется введение больших объемов раствора щелочи, что во-первых, приводит к разбавлению исходного раствора и

XI VJ

со

О

со ю

затрудняет максимальное извлечение никеля, а во-вторых, возникают проблемы с нейтрализацией избытка щелочи в конечном растворе.

Целью изобретения является упрощение способа при одновременном сохранения степени извлечения никеля из раствора.

Поставленная цель достигается тем, что при извлечении никеля из отработанных ги- пофосфитных растворов химического нике- лирования известным способом, включающим обработку раствором щелочного агента и выделение никельсодержаще- го осадка, в соответствии с предлагаемым изобретением, обработку осуществляют сухим щелочным агентом, в качестве которого используют карбонат или /и/ гидроксид щелочного металла, причем и лочную обработку осуществляют при содержании гипосфита натрия в обрабатываемом растворе в количестве, обеспечивающем мольное соотношение гипофосфит натрия: NI 2. Кроме того, обработку отработанного раствора осуществляют при 70-90° С в течение 30-60 мин с использованием тепла отработанного электролита.

Сущность заявляемого способа заключается в следующем.

Установлено, что при обработке отработанного гипофосфитного раствора химического никелирования эффективным количеством сухого щелочного агента в качестве которого используется карбонат или гидроксид щелочного металла или их смесь, образуется темный кристаллический осадок, анализ которого показал наличие в нем большого количества металлического никеля в виде дисперсного порошка. Содержание металлического никеля в осадке зависит от остаточного содержания гипо- фосфита натрия в обрабатываемом растворе и при мольном соотношении гипофосфит: никель 2 достигает более 90%. Полученный осадок при этом отличается низкой влажностью, компактностью и более высокой скоростью осаждения. Остаточное содержание ионов никеля в растворе после осаждения составляет 5-100 мг/л. При обработке раствороз сухим щелочным агентом, но при использовании в качестве последнего гидроксидов кальция или магния образуется осадок, представляющий собой сложную смесь нерастворимых соединений никеля, кальция /магния/ с содержанием никеля 20-30%.

Положительный эффект по сравнению с известным способом объясняются тем что при обработке сухим щелочным агентом отработанного гипофосфитного раствора химического никелирования на границе раздела фаз возникает резкое локальное повышение щелочности, что приводит к нарушению стабильности раствора и активизации реакции восстановления никеля /основной реакции химического никелирования/. При достаточной конечной щелочности обрабатываемого раствора /рН

0 6,5/ и при наличии эффективного количества гипофосфита в растворе удается практически полностью выделить никель преимущественно в виде металлического порошка.

5 При недостаточном количестве гипофосфита в обрабатываемом растворе образование осадка проходит в две стадии. В начальный момент после введения сухого щелочного агента преобладает реакция вос0 становления никеля, которая замедляется по мере снижения концентрации восстановления, а оставшиеся ионы никеля связываются в виде гидроксида или основного карбоната. В этом случае осадок содержит

5 менее 90% никеля, поскольку кроме гидроксида и карбоната никеля будет содержать некоторое количество металлического никеля,

Пример1.В стакан емкостью 1 л

0 наливают 200 мл отработанного раствора химического никелирования с содержанием ионов никеля 0,038 моль/л и гипофосфита натрия /ГФ/ 0,087 моль/л, показатель рН раствора 3,56, температура 90° С. В раствор

5 вводят9,0 г кристаллической соды и перемешивают при указанной температуре в течение 30 мин Образовавшийся черный осадок отделяют на фильтре. Осадок и фильтрат анализируют, результаты анализа представ0 лены в таблице.

П р и м е р 2. 200 мл отработанного раствора химического никелирования /рН 3,56/ с содержанием ионов никеля 0,043 моль/л и ГФ 0,087 моль/л обрабатывают 3,0

5 г кристаллического гидрооксида натрия. Раствор при температуре 80° С перемешивают в течение 45 мин и фильтруют. Результаты анализа представлены в таблице. ПримерЗ. В емкость с 200 мл отрабо0 тайного раствора химического никелирования /рН 3,56/, содержащего 0,056 моль/л никеля и 0.087 моль/г ГФ при температуре 70° С добавляют смесь 5 т соды и 1 г гидроксида калия в сухом виде. Раствор переме5 шивают при указанной температуре в течение 30 мин и фильтруют. Полученный осадок и фильтрат анализируют. Результаты анализа представлены в таблице.

П р и м е р 4. Отработанный раствор химического никелирования по примеру 1

обрабатывают 4,6 г сухого поташа. Раствор при температуре 85° С перемешивают в течение 60 мин, и фильтруют. Результаты представлены в таблице.

П р и м е р 5. 100 л отработанного раствора химического никелирования при рН 3,0 и температуре 75° С с содержанием 0,092 моль/л ионов никеля и 0,156 моль/л гипофосфита смешивают с 4 кг сухой соды. Через 60 минут раствор фильтруют, осадок и фильтрат анализируют. Результаты анализа представлены в таблице.

Лримерб /для сравнения/. 200 мл подкисленного раствора сульфата никеля /рН 3,0/ с содержанием ионов никеля 0,05 моль/л смешипают с 9 г сухой соды. Раствор перемешивают при температуре 85° С в течение 45 мин и фильтруют. Результаты анализа осадка и фильтрата представлены в таблице.

Анализ данных, представленных в таблице, показывает, что предложенный способ по сравнению с известным позволяет сохранить высокое содержание никеля в осадке за счет его осаждения преимущественно в виде металлического порошка. При этом сохраняется степень извлечения никеля из концентрированных растворов, содержащих значительное количество лигандов и стабилизаторов при упрощении осуществления способа. Наилучшие результаты по содержанию никеля в осадке получены при мольном соотношении в исходном растворе гипофосфита и никеля не менее 2, т.е. при содержании восстановителя, равном при превышающем стехиометрическое по отношению к никелю. При этом условии содержание никеля в осадке составляет 92-93%, а степень его извлечения 98-99%. В аналогичных условиях, но при отсутствии в исходном растворе восстановителя, обработка сухим щелочным агентом не эффективна /пример 6/, содержание никеля в осадке не превышает 50%. При обработке растворов, не содержащих, или содержащих недостаточное количество гипофосфита, рекомендуется перед обработкой сухим щелочным агентом дополнительно вводить в раствор эффективное количество гипофосфита.

С точки зрения технологичности процесса наиболее оптимальным является интервал температур 70-90° С /основной процесс химического никелирования протекает при температуре 80-35°С/. При этом достигается высокая степень выделения ни- келя в течение 30-60 мин, осадок кристаллический с высокой скоростью осаждения и

низкой влажностью. При повышении температуры время выделения осадка сокращается, однако повышение температуры выше 90° С не целесообразно, поскольку требует дополнительных затрат энергии на подогрев. При температуре ниже 70° С осадок более влажный, мелкодисперсный, увеличивается время его осаждения, уменьшается степень извлечения никеля.

Расход а(елочного агента существенного влияния на кинетику процесса не оказывает. Его количество должно быть достаточным для нейтрализации остаточной кислоты, компенсации затрат щелочи на

окислительно-восстановительную реакцию выделения никеля м создание необходимой для этого среды. Показатель рН исходного раствора на ход процесса не влияет. Предложенный способ эффективен при конечном значении рН обработанного раствора 6,5-9,5.

Такое выполнение способа позволяет снять постоянный контроль за рН среды, значительно снизить конечную щелочность

обрабатываемого раствора /вплоть до нейтральной реакции, см. примеры 4 и 5 описа- ния/, избежать необходимости дополнительного разбавления и обойтись без применения катализаторов, а обработку

проводить при более низкой температуре. Кроме того, предложенный способ не требует значительного избытка гипофосфита в растворе и эффективен при количестве гипофосфита, меньшем стехиометрического

/см. примеры 3 и 5 описания/. Предложенный способ технологичен в промышленных условиях, не требует специального контрольного и дозировочного оборудования и дополнительных затрат энергии. Содержание никеля в получаемом осадке не ниже, чем о известном способе, что позволяет использовать его для приготовления никель- содержащих ванн в гальваническом производстве.

Формула изобретен и я

1.Способ извлечения никеля из отработанных растворов химического никелирования путем обработки исходного раствора щелочным агентом в присутствии гипофосфита натрия при повышенной температуре, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа при сохранении степени извлечения никеля, обработку осуществляют.сухим карбонатом или/и гидроксидом

щелочного металла.

2.Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что обработку ведут при 70-90° С.

Использование: в гальванотехнике для очистки отработанных электролитов от ионов никеля, утилизации последнего и возвращение его в производство. Сущность изобретения: обработка отработанного раствора сухим щелочным агентом и выделение никельсодержащего осадка, в качестве которого используют карбонат или гидроксид щелочного металла или их смесь. Наилучшие результаты получены при мольном соотношении гипофосфита и никеля в обрабатываемом растворе 2. Оптимальными являются температура раствора 70- 90° С и время обработки 30-60 мин. По сравнению с известным позволяет обеспечить содержание никеля в осадке до 93% за счет выделения его из концентрированных отработанных растворов преимущественно в виде металлического порошка, обеспечить степень извлечения никеля до 98-99,8% упростить утилизацию и возврат никеля в производство, снизить степень загрязнения сточных вод. 1 з.п,ф-лы, 1 табл. сл С