ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Электрохимическое рафинирование никеля из "Практикум по прикладной электрохимии" Наиболее распространенным способом получения металла высокой чистоты из чернового никеля является электрохимическое рафинирование. В процессе рафинирования чернового никеля происходит также выделение в продукты, удобные для дальнейшей переработки, и других ценных компонентов, содержащихся в нем. [c.126] Металлические аноды обычно содержат около 90 % никеля, примеси железа, меди и кобальта и до 1 % серы, а также в небольших количествах так называемые микропримеси (цинк, свинец, сурьму, мышьяк и др.). Кроме того, в них присутствуют платиновые металлы, селен, теллур. [c.126] В качестве электролита для рафинирования наиболее широко используют смешанные сульфатно-хлоридные водные растворы, содержащие различные концентрации сульфатов и хлоридов никеля, а также буферные и электропроводящие добавки. Возможно использование хлоридных электролитов. [c.126] Для правильного управления процессом электрохимического рафинирования никеля, обеспечивающим требуемое качество, а также экономические показатели процесса, необходимо знать основные закономерности совместного разряда ионов, присутствующих в электролите. [c.126] Здесь а — активности ионов. [c.126] Из этого уравнения следует, что выход по току никеля падает с ростом активности ионов водорода и растет с повышением активности ионов никеля в растворе, с увеличением температуры и смещением потенциала в отрицательную сторону. [c.127] Чем больше концентрация ионов никеля, тем выше допустимая плотность тока. Поэтому концентрацию никелевой соли поддерживают достаточно высокой. Кислотность электролита должна быть такой, чтобы не происходило образования коллоидной фазы — гидроксида или основной соли никеля. В связи с тем, что в прикатодном слое значение pH гидроксидообразова-ния достигается раньше, чем в объеме электролита, рафинирование никеля в большинстве случаев проводят при pH 2,5—3,0, что приблизительно на две единицы pH ниже pH гидроксидооб-разования. Стандартные значения потенциалов меди, железа и кобальта — основных примесей в никелевых анодах, соответственно равны 0,34, —0,44, —0,28 В. Стандартный потенциал никеля —0,23 В, а разряд его ионов и ионизация атомов происходят с большой поляризацией. [c.127] Поэтому при анодном растворении чернового никеля только платиноиды не растворяются — они переходят в шлам. Остальные же примеси при анодном растворении окисляются и переходят н раствор в виде ионов (Си +, Fe +, Со +), а при катодном осаждении совместно с ионами никеля восстанавливаются до металлического состояния. Включение их в катодный осадок будет зависеть от соотношения скоростей разряда ионов основного металла и примесей. Для предотвращения включения этих примесей в катодный осадок при электролизе никеля каждый катод помещают в диафрагменную ячейку, представляющую собой каркас с натянутой на него фильтрующей тканью. В ячейку непрерывно с определенной скоростью поступает очищенный от примесей электролит, который через поры диафрагмы перетекает в анодное пространство. [c.127] Рассмотрим влияние скорости протекания электролита на концентрацию примесей в катодной ячейке. [c.127] В ячейке от скорости протекания электролита схематически будет выражаться кривой 2 (рис. 20.1). Если же принять, что поступающий в ячейку электролит является абсолютно чистым и примеси проникают только из анодного пространства, тогда указанная зависимость характеризуется кривой /. Для реального случая, т. е. когда примеси содержатся как в поступающем электролите, так и в анодном пространстве, зависимость будет выражаться суммарной кривой 3. Эта кривая показывает, что имеется определенная скорость протекания электролита, соответствующая минимуму концентрации примеси в ячейке и, следовательно, минимальному загрязнению катода примесью. [c.128] В условиях электролиза, близких к практическим, оптимальная скорость протекания составляет примерно 70—80 смЗ/(А-ч). [c.128] Следовательно, при условии постоянства скорости поступающего в катодную ячейку электролита содержание примесей в металле, разряжающихся на предельном токе, прямо пропорционально концентрации последних в электролите катодной ячейки и падает с ростом катодной плотности тока. [c.128] Цель работы — экспериментальная проверка теоретических зависимостей содержания примесей в катодном никеле от концентрации их в поступающем электролите, плотности тока и температуры. По экспериментальным результатам необходимо рассчитать выход по току никеля и удельный расход электроэнергии. [c.129] В качестве лабораторных электролизеров применяют сосуды из стекла или винипласта, вместимостью 0,2—0,5 дм . В каждом электролизере (рис. 20.2) находятся по два анода / нз никеля марки Н-1 и титановый катод 2, помещенный в диафрагму из поливинилхлориновой ткани. Электролиз проводят с протоком электролита, контролируя заданную скорость протекания последнего в процессе электролиза по количеству вытекающего из анодного пространства электролита. Уровень растгюра и анодном пространстве поддерживают с помощью специального устройства. [c.129] Схема установки приведена в приложении I. Подготовку катодов электролизеров и медного кулонометра ведут по методике, описанной в приложении II. [c.129] Концентрацию примеси (меди и кобальта) в электролите изменяют в интервале от 0,010 до 0,1 г/дм (конкретные значения концентраций задает преподаватель). [c.129] Массовая доля примеси (меди или кобальта) в никеле. [c.130] Экспериментальные н расчетные данные записывают в табл. 20.1. [c.130] Вернуться к основной статье