§ 26. Очистка никелевого электролита

В результате растворения анодов в электролит переходят на 98–99% никель, железо и кобальт пропорционально их содержанию в анодах. С анодным шламом и механически теряется по 0,5–0,8% металлов. Медь переходит в раствор на 80% и на 20% в шлам. При соблюдении режима электролиза в шлам полностью переходят золото, серебро и платиновые металлы. На 1А•ч в раствор переходит примерно 1,02–1,03 г суммы металлов. Состав анолита зависит от состава анодов. Более всего в состав анодов отечественных предприятий изменяется содержание меди (до 10 раз) и кобальта (в 4–5 раз). Поэтому в каждом конкретном случае состав анолита следует уточнять.

Для типового расчета выбираем анолит следующего состава, г/л: 75 Ni; 0,5 Со; 0,5 Fe; 0,8 Сu; 0,5 H₂SO₄. Наиболее современный способ разделения металлов, находящихся в растворе - экстракция. Применительно к очистке никелевого электролита вследствие вредного влияния остающихся после экстракции opганических веществ этот способ пока применить не удается. Однако возможно, что на основе новых экстрагентов или после разработки способов очистки электролита от органических веществ применение экстракции окажется эффективным. Сорбционный способ очистки удачно применяется для удаления цинка. Ниже рассматривается стандартный способ очистки, принятый на отечественных заводах. Он осуществляется в непрерывном режиме, поддерживаемом автоматически.

26.1 Технологическая схема очистки

В настоящее время рекомендуется раздельная трехстадийная очистка от железа, меди и кобальта. Коллективная (совместная) очистка от железа и кобальта удобна тем, что уменьшает количество аппаратов на операциях осаждения и фильтрации (один передел вместо двух). Однако совместный осадок железа и кобальта на переделе получения кобальта приходится растворять и затем осаждать железо. Таким образом, удваивается расход реагентов (кислоты и соды), так как осаждают и растворяют железо два раза. Кроме того, при очистке в две стадии качество полученного чистого раствора выше и, следовательно, выше и качество катодов.

Подготовка реагентов к очистке от железа и кобальта. В анолите железо находится в двухвалентной форме. Его нужно окислить и затем осадить в виде малорастворимого соединения Fe(OH)₃. При этом в электролит нельзя вносить соли, являющиеся продуктами реакции. Например, нельзя осаждать железо кальцинированной содой:

Fe₂(SO₄)₃ + 3Na₂CO₃ + ЗН₂О = 2Fe(OH)₃ + 3Na₂SO₄ + ЗСО₂

Образующийся при этом сульфат натрия накапливается в электролите. Через некоторое время начнется кристаллизация из электролита избыточных солей, снизится концентрация в нем, никеля и вместо катодов высших марок будут получаться катоды, годные лишь для переплавки в слитки. Возникнут и другие трудности и процесс рафинирования расстроится.

Аналогичная картина наблюдается и при окислении хлором:

2FeSO₄ + С1₂ = 2FeSO₄Cl.

В электролите накапливается ион хлора в результате нейтрализации НС1 карбонатом никеля. Возможность окисления хлором определяется балансом растворов в цехе. Отметим еще недопустимость осаждения в данном случае примесей известняком или гидратом окиси кальция. Это приводит к загрязнению электролита сульфатом кальция. Чтобы не вводить в электролит излишних солей, поступают следующим образом:

а) железо окисляют воздухом (при этом в растворе должны присутствовать ионы меди);

б) осаждение ведут карбонатом никеля, который получают по реакции

NiSO₄ + Na₂CO₃ = NiCO₃ + Na₂SO₄.

Карбонат частично гидролизуется. Осадок гидрата и карбоната никеля отфильтровывают. При этом сульфат натрия сбрасывается в очистные сооружения предприятия. Рассмотренная здесь на примере осаждения железа подготовка карбоната никеля полностью относится и к осаждению кобальта. Дозировка карбоната и его подача в аппаратуру для осаждения осуществляются автоматически по сигналу рН-метров.