книги из ГПНТБ / Авдеев, Н. Я. Аналитико-статистические исследования кинетики некоторых физико-химических процессов учеб. пособие

Дисперсионная характеристика «застаревшей» суспензии гидрата закиси никеля в зависимости от продолжительности озвучивания

Для установления характера ультразвукового последействия седиментационные кривые снимались через разные промежутки времени (0,25; 2; 6; 24 часа) после озвучивания свежеосажденной и предварительно устоявшейся пульпы ГЗН.

Оказалось, что «устоявшаяся» пульпа после озвучивания из­ меняет дисперсный состав значительно медленнее, чем свежеосажденная.

Представляло также интерес изучить влияние добавок LiOH в раствор едкого натра на дисперсионные характеристики твер­ дой фазы. Опыты и расчеты показали, что эффективность дейст­ вия LiOH зависит от количества вносимого вещества, температу­ ры, времени «старения» пульпы и других факторов.

Наиболее существенные изменения дисперсности ГЗН по­ лучаются при добавке 6 г/л LiOH. Действие этой добавки уси­ ливается с повышением температуры и времени выдерживания пульпы при этой температуре (табл. 71, рис. 19).

Из табл. 71 и рис. 19 следует, что в результате совместного действия температуры и лития процесс формирования фракцион­ ного состава ГЗН существенно ускоряется и наибольшая дис­ персность достигается уже через три часа «старения» вместо не­ скольких суток. Содержание мелких фракций при этом по срав­ нению с исходным образцом увеличивается на 14%, удельная поверхность возрастает более чем в 2,25 раза, средневзвешенные размеры частиц и размеры частиц нанвероятнейщих фракций

130

Рис. 19. Дифференциальные кривые распределения гидрата закиси нике­ ля с добавкой 6 г/л LiOH при термостатированин: 1 — через 0,25 часа после химического осаждени-я; 2 — через 3 час. после осаждения; 4 —

через 24 часа после осаждения

принимают минимальные значения, и в 1,25 раза повышается степень неоднородности системы.

Замечено также, что добавки LiOH во всех испытанных образ­ цах способствуют увеличению содержания грубых фракций сис­ темы. Содержание грубых фракций системы особенно резко воз­ растает при больших добавках LiOH. В этом случае получается грубодисперсный продукт с незначительной внешней удельной поверхностью.

Т а б л и ц а 71

Дисперсионная характеристика гидрата закиси никеля с добавкой 6 zjji Li ОН в зависимости от времени выдерживания пульпы при температуре 50° С

131

§ 29. Влияние добавок сернокислого кобальта на дисперсность гидрата закиси никеля

Известно [148], что работоспособность п технико-экономиче­ ские показатели окисно-никелевых электродов в значительной сте­ пени зависят от структуры и гранулометрического состава гид­ рата закиси никеля, которые определяются как условиями и тех­ нологическими режимами проведения процесса осаждения его и последующих вспомогательных операций, так и природой доба­ вок, вводимых в растворы [147—149]. В работах [2, 145, 149] проведены исследования влияния ультразвука, омагннчивания, добавок LiOH и других факторов на фракционный состав гидрата закиси никеля. В работе [150| исследовано влияние добавок сернокислого кобальта в раствор сульфата никеля на грануло­ метрический состав осаждаемого гидрата закиси никеля. Фрак­ ционный состав и дисперсные характеристики определялись ана­ литическим методом [2, 13, 145]. Результаты исследований пред­ ставлены в табл. 72—75, где введены обозначения:

а0— внешняя удельная поверхность (см2/г)\

Влияние добавок C0S04 на дисперсность свежеосажденного гидрата закиси никеля

Из табл. 72 видно, что добавки ионов Со++ влияют на грану­ лометрический состав гидрата закиси никеля. Изменение, фрак­ ционного состава зависит от количества внесенной добавки. Наи-

132

большее влияние оказывает добавка CoS04 в количестве 1,5 г/л. При меньших и больших количествах добавки наблюдается не­ значительное изменение фракционного состава гидрата.

Действие добавки CoS04 зависит не только от его количества, но и от времени выдерживания суспензии Ni(OH)ä в маточном растворе (табл. 73).

Т а б л и ц а 73

Зависимость фракционного состава гидрата закиси никеля при добавке 1,5 г/л C0S04 от времени-выдерживания суспензии в маточном растворе

Интервалы дисперсности, мк

Показатели дисперсности

Из табл. 73 видно, что добавка CoS04 по-разному влияет на изменение фракционного состава созревающего в маточном раст­ воре гидрата закиси никеля. Например, при двухчасовом выдер­ живании осажденной суспензии в маточном растворе содержание мелких и средних фракций системы увеличивается, а содержание крупных фракций заметно уменьшается; при трехчасовом выдер­ живании, наоборот, содержание мелких и средних фракций умень­ шается, а крупных увеличивается. Аналогичное влияние времени выдерживания суспензии в маточном растворе на гранулометри­ ческую характеристику гидрата закиси никеля наблюдается и при добавке 3 г/л CoSÖ4 (табл. 74).

Т а б л и ц а 74

Зависимость фракционного состава гидрата закиси никеля при добавке 3 г/л COSO,, от времени выдерживания суспензии в маточном растворе

133

Интересно было сравнить результаты определения фракцион­ ного состава гидрата закиси никеля, полученного с добавками UOH [147] в растворе NaOH и CoS04 в растворе сульфата нике­ ля (табл. 75).

Из сопоставления данных табл. 75 следует, что добавка суль­ фата кобальта оказывает существенно большее диспергирующее действие, чем добавки гидроокиси лития. Кроме того, наблюдает­ ся различный характер влияния этих добавок на кинетику форми­ рования фракционного состава осадков. В то время как макси­ мум диспергирующего действия добавки 6 г/л LiOH наблюдается только через 3 часа выдерживания суспензии в маточном раство­ ре при температуре 50°, действие добавки кобальта обнаруживает­ ся сразу же после осаждения гидрата. При введении LiOH наб­ людается увеличение содержания как мелких, так и крупных частиц за счет убыли содержания средних. Добавка кобальта приводит к уменьшению количества крупных частиц (г > 40 м) почти в 2 раза, и больше половины всей массы (55%) приходится на частицы с г < 30 мк\ в контрольном образце сразу после осаж­ дения таких частиц содержится 33%, а с добавкой LiOH — 43%.

В связи с тем что небольшое количество добавки CoS04 (1,5 г/л) в раствор сульфата никеля оказывает значительное дис­ пергирующее действие на фракционный состав осаждаемого гид­ рата закиси никеля, целесообразно применять добавки серно­ кислого кобальта для получения высокодисперсного продукта.

134

§ 30. Фракционный состав гидрата закиси никеля, осажденного из омагниченных растворов

В табл. 76,77 приведены результаты седиментометрического определения фракционного состава ГЗН, осажденного из пред­ варительно омагниченных растворов сернокислого никеля [1491.

Магнитная обработка растворов осуществлялась при помощи шестиполюсного аппарата, сконструированного Г. К. Черновым [151] с радиальным расположением рабочего зазора между же­ лезным стержнем диаметром 16 мм и корпусом электромагнита. Растворы пропускали через стеклянные трубки с внутренним диаметром 3,5 мм, уложенные в рабочем зазоре аппарата, со скоростью 10 м/мин.

Использовались три трубки, которые, будучи последователь­ но соединенными, обеспечивали трехкратное прохождение раст­ вора через омагничивающий аппарат. Индукция магнитного поля в рабочем зазоре равнялась 3500 гс.

Условия химического осаждения ГЗН и методика снятия кри­ вых седиментации были такими же, как описано в работах [2, 13, 145].

Всвязи с тем что эффект магнитной обработки растворов об­ ладает последействием, осаждение ГЗН проводили через разные промежутки времени (0,5, 2, 15, 24 и 48 часов) после омагничения раствора сернокислого никеля. Кроме того, с целью установ­ ления характера влияния омагничения на кинетику «старения» осадков ГЗН в маточном растворе кривые седиментации снима­ лись через разные промежутки времени (0,25, 2, 24 и 48 часов) выдерживания осажденной суспензии без внешних воздействий при комнатной температуре.

Втексте и в таблицах используются следующие условные обозначения: образцы суспензии ГЗН обозначаются дробными числами, числитель указывает время (в часах) выдерживания омагниченного раствора до начала осаждения ГЗН, знаменатель— время выдерживания осадка ГЗН в маточном растворе до начала седиментометрических определений.

Для образцов гидрата, осажденных из неомагниченных раст­ воров, в числителе стоит буква К (контроль).

Влияние факторов воздействия на фракционный состав оце­ нивали методом сопоставления данных седиментометрических определений.

Из табл 76 видно, что предварительное омагничение раствора сернокислого никеля, используемого для осаждения щелочью ГЗН, оказывает заметное влияние на дисперсность частиц

135

осадка. В суспензиях гидрата из омагниченного раствора наблюдает­ ся закономерное уменьшение процентного содержания как очень мелких, так и очень крупных фракции. Вследствие этого умень­ шается коэффициент неоднородности в 2—3 раза и делается бо­ лее однородным фракционный состав ГЗН. Кроме этого обнару­ живается сдвиг радиуса иапвероятнейшей фракции в сторону больших значений с 1—2 до 3—5мк и значительное уменьшение удельной поверхности частиц гидрата.

Из данных табл. 77 очень четко выявляется магнитное после­ действие: эффект влияния магнитной обработки проходит через максимум во времени после омагничения. Наибольший эффект в изменении фракционного состава системы дают образцы ГЗН, осажденные через 15 часов после магнитной обработки раствора NiS04. Эти седиментометрические исследования подтвердили результаты реологических исследований [145] о наличии слож­ ных процессов «старения» твердой фазы ГЗН в маточном растворе. По данным настоящего исследования, основные процессы созре­ вания осадка ГЗН и стабилизации фракционного состава его завершаются к 24 часам «старения». Так, суспензия ГЗН, осаж­ денная через 15 часов после омагничения раствора сернокислого никеля и подвергнутая седиментометрическим определениям через 24 часа после осаждения (образец 15/24), имеет самый боль-

136

проводился на Щуровском цементном заводе. В обоих случаях (образец 3 и 4) с добавкой 0,1% подсолнечного соапстока. Пока­ затели дисперсности: ст0— внешняя удельная поверхность {см"1/г);

табл. 79 видно, что количество мелких фракций у цемента, размо­ лотого уралитовыми мелющими телами (образец 1) без добавки, больше, чем у цемента (образец 2), размолотого с добавкой под­ солнечного соапстока. Это объясняется тем, что размол цемента без добавки поверхностно-активного вещества осуществляется более длительное время, чем с добавкой. При длительном раз­ моле цемента получается большее количество мелких фракций,