ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Роль буферных добавок при электролитическом рафинировании никеля из "Электролиз в гидрометаллургии" Многократные попытки осаждать никель электролизом слабокислых никелевь1х растворов, не содержащих буферных добавок, обычно заканчивались неудачами. В подобных случаях наблюдается образование в прикатодном слое основных солей и гидрата закиси никеля (загидрачивание). [c.333] Гидрат закиси и осно1вные соли частично запутываются между кристаллами осаждающегося никеля, понижая его качество. [c.333] Такой никелевый катод при ударе его металлическим предметом издает глухой, а не звонкий металлический звук. Как правило, такие осадки содержат много кислорода и значительное количество серы. [c.334] Процесс образования и захвата гидратов вызывается тем, что при совместном выделении никеля и водорода из слабокислых, не буферированных растворов в прикатодном слое повышается pH до значений (6,3— 6,85), при которых начинается образование Ni(0H)2 или основных солей N i2(0H)2S04, (0Н)С1 и др. [c.334] Насколько быстро могут наступить условия выпадения на катоде гидратов закиси никеля, показывает следующий пример. Электролитическое осаждение никеля производится с силой тока 250 а на катодную ячейку емкостью 50 л. Выход по току равен 0,9. Следовательно, 225 а будет затрачиваться на разряд ионов никеля, а около 25 а — на разряд ионов водорода. Составим часо1Вой баланс июнов Н+ и 0Н . В катодной ячейке имеется 50 л раствора с рН = 3, следовательно, в этом объеме содержится 0,05 г-иона Н+. Кроме того, за час в ячейку поступит 20 л, т. е. 0,02 г-иона Н+. Всего получается 70 л, и в ячейке будет 0,07 г-иона Н+. За час выделится 0,93 -атома водорода и у катода образуется такое же количество ионов ОН , нейтрализующих ионы Н+. [c.334] Конечное количество ОН- будет равным 0,93 0,07— —0,2 0,93 = 0,67 г-иона ОН (где 0,2 число переноса иона ОН ). Это дает на 1 л раствора около 0,01 г-иона ОН или рОН = 2. Выпадение гидратов начинается при рОН = 8. Следовательно, на 1 л раствора выпадает около 0,005 г-атома Ni(0H)2, а в общем объеме 0,35 г-атома Ni(0H)2. [c.334] Чтобы избежать процесса гидратообразования, в растворы вводят так называемые буферные добавки, способные удерживать pH раствора в узком интервале значений, несмотря на введение в раствор кислоты или щелочи. [c.334] В области значений pH выше 7 буферными добавками могут быть эквимолекулярные смеси слабых оснований и солей с общим катионом. Наоборот, в области значений pH ниже 7 буферными добавками служат эквимолекулярные смеси слабых кислот и их солей с общим анионом. [c.334] Пополнение раствора ионам и водорода будет происходить в основном за счет первой ступени диссоциации. При раствореня борной кислоты в воде концентрация [Н+] = 2,7 рН = 4,31. [c.335] Однако при титровании водного раствора борной кислоты в отсутствие других солей не наблюдается буферного действия при указанном pH (см. рис. 160, кривая 7). Между тем в присутствии солей никеля при pH = 4,5—6 наблюдается заметное замедление изменения кислотности при титровании раствора щелочью. Это различие в буферном действии борной кислоты заслуживает особого внимания. [c.335] Буферные свойства никелевых растворов, содержащих различные добавки, изучались также А. И. Журиным и М. Г. Шойхет В этой работе потенциометрическое титрование совмещалось с оптическими наблюдениями за помутнением растворов с помощью приспособленного для этого фотометра Пульфриха. На рис. 160 приведены данные потенциометрического титрования, а на рис. 161 — изменение коэффициента помутнения раствора К по отношению к исходному раствору с pH = 2, для которого К было принято за единицу. [c.335] Оптические наблюдения, проводимые параллельно с потенциометрическим титрованием растворов, содержащих уксусную кислоту, указывают на совершенно иной характер ее буферного действия (рис. 161, кривые 6). В этом случае сравнительно медленное возрастание pH от 3 до 5 не связано с выпадением твердых частиц в растворе. Твердые частицы выпадают только при рн = 6,8—6,9. [c.338] Из всего сказанного следует, что при электролитическом осаждении никеля из растворов, содержащих борную кислоту или аммонийные соли, при pH = 5—5,5 металл осаждается в присутствии неорганических коллоидов. Этим, вероятно, и объясняется высокая мелкокристалличность осадков никеля. [c.338] Однако присутствие неорганических коллоидов не сказывается отрицательно на качестве никеля и не вызывает образования на катоде осадков основных солей последнее наступает только при высоких рн, когда в растворе наблюдается образование гидратов закиси никеля или его основных солей. [c.338] При применении растворов, богатых ионом хлора и не содержащих буферных добавок, можно работать при сравнительно низких исходных pH = 2,3—2,8. В смешанных сульфатно-хлористых, а также и в чисто хлористых растворах выход по току, даже при указанных pH (возрастающих в катодном пространстве до 2,8—3,2), близок к 100%. Загрязнения осадков гидратами и основными солями не наблюдается, так как работа практически ведется в области буферного действия сильных кислот. [c.339] В этом случае небольшие количества Н3ВО3 для поддержания ее концентрации в пределах 4—6 г/л можно вводить только в качестве профилактического средства. Присутствие такого количества борной кислоты может оказаться полезным при нарушении нормальных условий процесса, например при неравномерной циркуляции раствора с пониженной концентрацией никеля и неравномерном распределении тока между катодами в влнне. [c.339] В настоящее время известна практика успешной работы Норильского комбината с раствором, имеющим высокую концентрацию иона хлора (60 г/л) и никеля (70 г/л) и низкое pH и не содержащим борной кислоты. [c.339] Вернуться к основной статье