Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
gl3Gidroelmet.doc
Скачиваний:
51
Добавлен:
09.11.2018
Размер:
2.02 Mб
Скачать

3.2.2. Рафинирование никеля

Полученный методами металлургии никель содержит большое количество примесей и направляется на электрохимическое рафинирование. Никель - электроотрицательный металл с большим перенапряжением растворения и кристаллизации и с небольшим перенапряжением выделения водорода. Это накладывает отпечаток на технологию его рафинирования. Обычно, для повышения электропроводности раствора и снижения энергозатрат на электролиз, к растворам солей добавляют кислоту и повышают температуру электролита. Если повышение температуры положительно сказывается на увеличении выхода по току никеля, то уменьшение рН приводит к увеличению скорости выделения водорода и снижает выход никеля. Повышать рН раствора также нельзя, так как при рН7,7 начинается гидратообразование с выпадением из раствора твердой фазы:

Ni2+ + 2OH- = Ni(OH)2

При растворении чернового никеля в раствор переходят не только ионы никеля, но и меди, железа, кобальта и др. При анодном процессе все эти ионы способны разряжаться на электроде, поэтому для достижения процесса рафинирования нельзя вести электролиз без отделения анодного пространства от катодного.

Каждый катод помещают в отдельную ячейку - каркас с натянутой диафрагмой. В катодное пространство непрерывно подается очищенный от примесей электролит. Фильтруясь через ткань, он препятствует миграционному переносу ионов-примесей в катодное пространство. При фильтрации электролит попадает в анодное пространство, загрязняется примесями из анода и вытекает из электролизера. Затем он очищается от примесей и вновь подается в катодное пространство.

Схема электролизера для рафинирования никеля показана на рис.3.3. Электролизер - прямоугольной формы бак из железобетона шириной 1,1 и глубиной 1,4 м. Длина электролизера от 6 до 9 м, толщина стенок около 100 мм, днища - около 150 мм. Ванна футерована асфальтом, эпоксидной смолой или имеет многослойную футеровку из нескольких слоев рубероида, полиизобутилена и диабазовой плитки.

Для удаления анолита служит карман в одном из торцов электролизера. Внутри кармана монтируется сливная коробка, имеющая штуцеры со шлангами. Нижний конец сливного шланга опускают в ванну до нижней кромки диафрагмы. На дне электролизера устанавливают деревянную гребенку - подставку с вырезами для фиксирования диафрагмы.

В электролизер помещают от 30 до 45 анодов (катодов - на один меньше). Расстояние между осями одноименных электродов составляет от 170 до 200 мм.

Рис.3.3. Схема ванны для рафинирования никеля.

1-корпус, 2- футеровка 3 - сливная трубка, 4- сливной карман, 5- бортовой трубопровод, 6- анод, 7- диафрагма, 8- катод, 9- патрубок для удаления шлама, 10- шины, 11- изолятор, 12-штанги.

Каждый катод помещен в катодную ячейку, представляющую деревянный каркас с натянутой диафрагменной тканью. Ткань должна характеризоваться минимальным электрическим сопротивлением и достаточной механической прочностью. Обычно используются льняной или лавсановый брезент. В каждую ячейку вводят шланг с калиброванной насадкой для подачи чистого электролита. Уровень электролита в катодных камерах на 3-10 см выше, чем в анодных. Средняя скорость протока раствора из катодных пространств в анодные должна быть выше скорости миграционного и диффузионного переноса ионов-загрязнений. Обычно она составляет 20-30 л/час на ячейку (40-80 мл/(А*час)). Слив анолита - общий для всей ванны.

Аноды имеют длину 800-900 мм, ширину 700-800 мм и толщину 55-65 мм. Вес анода примерно 250-350 кг. Анод подвешивается за ушки на медной штанге.

Осаждение никеля осуществляется на специальную никелевую основу. Размеры основы на 25-30 мм больше, чем у анода, толщина 0,3-0,7 мм. Электролизеры в серию подключаются последовательно, электроды в электролизере соединены параллельно.

Величина токовой нагрузки на электролизер колеблется в пределах от 6000 до 25000 А при напряжении на серии электролизеров до 420 В, плотность тока при электролизе сульфат-хлоридных электролитов 150-350 А/м2 (в зависимости от содержания хлоридов). В связи с большой агрессивностью применяемых электролитов баки, насосы, трубопроводы целесообразно использовать из титана.

Число электродов в ванне рассчитывают исходя из выбранной токовой нагрузки и плотности тока. Токовая нагрузка на ванну колеблется от 3000 до 18000 А. Напряжение на ванне около 2 В и зависит от типа ткани катодной диафрагмы. На брезентовой диафрагме из хлопчатобумажной ткани и лавсана падение напряжения от 0,4 до 0,7 В.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]