Спосіб одержання гідроксидів феромагнітних металів

Спосіб одержання гідроксидів феромагнітних металів, що включає електрохімічне розчинення кускових відходів металів у розчині хлориду натрію, який відрізняється тим, що процес здійснюють під дією магнітного поля з індукцією одиничного елемента 0,04-0,50Т і реверсом електричного струму, що живить електролізер, з періодом 5-30хв. Винахід належить до галузі гідроелектрометалургії, зокрема до електрохімічної переробки відходів феромагнітних металів на гідроксиди з наступним відновленням їх до металевих порошків, а також до способів одержання неорганічних ре-човин. Відомий спосіб виділення кобальту (II) з розчинів анодним окислюванням до кобальту (III) з осадженням товарного гідроксиду кобальту (ІІІ). [И.Н.Плаксин, Д.М.Юхтанов. Гидрометаллургия, М.: Металлургия, 1949, 732с., с.609-610]. Недоліками способу є необхідність постійної нейтралізації розчину содою і, отже, збагачення розчину натрієм, а також необхідність використання нерозчинних, хімічно стійких анодів, що в умовах утворення на аноді гіпохлорит-іонів, здійснити важко. Використовувані ж графітові аноди утворять в електроліті суспензії вугільних часток, що забруднюють продукт. Відомо також, що магнітне поле (МП) впливає на процеси кристалізації неорганічних речовин за рахунок зміни гідратації іонів у розчині, збільшуючи коагуляцію часток [В.Я.Антонченко, А.С.Давыдов, В.В.Ильин. Основы физики воды. К.: Наукова думка, 1991, 670с., с.627] Відомий спосіб електрохімічного розчинення чорнового нікелю в розчині хлориду натрію з одержанням як продукту гідроксиду нікелю [прототип] [В.Л.Хейфец, Т.В.Грань. Электролиз никеля, М.: Металлургия, 1975, 334с., с.276]. Недоліком цього способу є непридатність для переробки кускових і гранульованих відходів феромагнітних металів. Крім того, у процесі електролізу поверхня анодів частково екранується шарами гідроксиду металу, що сповільнює процес розчинення і осадку погано фільтрується. Задачею даного винаходу є прискорення процесу переробки відходів феромагнітних металів і поліпшення фільтрування осадків. Поставлена задача вирішується тим, що в способі електрохімічного розчинення нікелю, кобальту, заліза й інших феромагнітних металів і сплавів у розчині хлориду натрію, відповідно до передбачуваного винаходу на систему впливають постійним МП з індукцією одиничних магнітних елементів у межах (0,04-0,50)Т і електричний струм; що живить електролізер, реверсують з періодом (5-30)хв. Це дозволяє за рахунок магнітного притягання здійснити електричний контакт із усіма фраг (19) UA (11) 74695 (13) C2 (21) 2004031807 (22) 12.03.2004 (24) 16.01.2006 (46) 16.01.2006, Бюл. № 1, 2006 р. (72) Зайченко Віктор Миколайович, Давидян Карен Генріхович, Колбасов Геннадій Якович, Давидян Артур Карені (73) ІНСТИТУТ ЗАГАЛЬНОЇ ТА НЕОРГАНІЧНОЇ ХІМІЇ НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ, ТОВАРИСТВО З ОБМЕЖЕНОЮ ВІДПОВІДАЛЬНІСТЮ "МЕТАЛОКЕРАМ" (56) Хейфец В.Л., Грань Т.В. Электролиз никеля. - М.: Металлургия, 1975, 334 с. 3 74695 4 ментами металу, що розчиняються, збільшити масообмін у приелектродних областях завдяки Приклад 3 виникаючим вихровим течіям електроліту і, отже, Умови ті ж, що в прикладі 2, за винятком збільшити швидкість процесу, а також поліпшити щільності струму, яку збільшили до 3А/дм2. Вихід фільтрування осадків, які у МП носять більш крипо струму, питомі витрати електроенергії та фільсталічний характер і коагулюють. При цьому петрування у межах помилки досліду залишилися ріодична зміна полярності електродів за рахунок незмінними. реверса струму сприяє видаленню прилиплих Приклад 4 шарів гідроксидів металів за допомогою пухирців Умови ті ж, що в прикладі 3, крім намагнічеводню, що виділяються в катодний період поляності одиничного елементу, що становила 0,5Т. У ризації. цьому досліді спостерігалося збільшення вихроВплив постійним МП на електродні процеси вих течій електроліту в прианодній області і зміна здійснюється таким способом. Між двома плосвихідних параметрів, утворення нікелю збільшикими хімічно стійкими металевими пластинами лося до 0,34кг/м2 год, витрати електроенергії (наприклад, з титану) поміщають загерметизовазменшилися до 2,33кВт2 год/кг, а фільтрування ний магнітний блок, набраний із плоских магнітів, покращилося до 0,41л/год, тобто в 3,4 рази в попри цьому прилягаючі один до одного магніти рівнянні з прикладом 1. намагнічені в протилежні сторони. Таке розташуПриклади 5 і 6 вання магнітів створює об'ємну конфігурацію МП, Умови ті ж, що в прикладі 4 за винятком перімаксимально збільшуючи масообмін у приелектоду реверса струму, що становив 15 і 30хв відпородних шарах. Одночасно, за рахунок магнітного відно. Усі вихідні параметри стабілізувалися і притягання, здійснюється електричний контакт залишилися в межах помилки такими ж, як у приміж пластинами та відходами, що розчиняються. кладі 4. Крім того, МП впливає на процес утворення в Дані прикладів 1-6 зведені в Таблицю, з якої прианодних областях твердої фази гідроксидів видно, що збільшення індукції одиничного магніту металів, поліпшуючи їх фільтрування. призводить до збільшення продуктивності процеПроцес простий, при електролізі не відбувасу і поліпшення фільтрування осадку, а збільється дисбаланс складу електроліту, екологічно шення періоду реверса електричного струму чистий. У процесі його здійснення витрачається більш 5хв - до невеликого зниження швидкості тільки електроенергія і вода. процесу. Приклад 1 Аналогічні досліди виконані з застосуванням Відходи нікелю електрохімічне розчиняли в кускових відходів кобальту і заліза. Умови проверозчині хлориду натрію концентрацією 120 г/л дення дослідів, аналогічні дослідам 1-6 з нікелем. при температурі (20±2)°С, анодною щільністю Результати цих дослідів також зведені в табли2 струму 2А/дм . Реверс струму був відсутній. Магцю. З табличних даних випливає, що оптимальнітна індукція одного магніту складала 0,04Т, чиними параметрами процесів є: анодна щільність сло магнітів у блоці 4 6=24. За одну годину пеструму 3А/дм2, індукція МП одиничного магніту 2 0,25Т, період реверса струму 5хв. З Таблиці тарейшла в гідроксид 0,18кг/м год нікелю. Вихід кож видно, що вплив МП на процеси електрохіміпо струму склав (99±1)%, питома витрата електчного розчинення нікелю, кобальту ізаліза в нейроенергії - 2,63кВт год/кг. Фільтрування осадку на тральному середовищі приводить до поліпшення лійці Бюхнера 95мм склало 0,12л/год. фільтрування гідроксидів цих металів. Приклад 2 При збільшенні індукції МП одиничного елеЗа тих самих умов використовували магнітменту з 0,04 до 0,25Т відносне фільтрування гідний блок з індукцією одиничного елементу 0,25Т і роксидів нікелю, кобальту і заліза збільшується в реверс струму з періодом 5хв. У прианодній об1,9; 1,7 і 2,1 рази відповідно. ласті з'явилися візуально помітні завдяки зважеЗастосування пропонованого способу електним часточкам гідроксиду нікелю, вихрові течії рохімічного виробництва гідроксидів феромагнітелектроліту. Знімання металу збільшилося до них металів дозволяє використовувати для цієї 0,21кг/м2 год. Питома витрата електроенергії мети кускові відходи цих металів, прискорити зменшилася до 2,4 кВт год/кг за рахунок зменпроцес приблизно в 2 рази, а також поліпшити в шення контактного опору між анодною пластиною 2-3 рази фільтрування осадків гідроксидів при і кусковим нікелем та видалення з поверхні нікеїхньому промиванні, що значно скорочує час техлю прилиплих шарів нікелю гідроксиду пухирцями нологічного циклу. Крім того, спосіб відрізняється водню, що виділяються при реверсі струму. Фільвідсутністю витрати хімічних реагентів, простий у трування осадку збільшилося з 0,12 до 0,23л/год, своїй реалізації й екологічно безпечний. тобто в 1,9 рази. 5 74695 6 Таблиця Експериментів по електрохімічній переробці феромагнітних металів з одержанням іх гідроксидів № експерименту Анодна щільність струму, А/м2 Час електролізу, год Температура електроліту, °С Індукція одиничного магніту, Т Період реверса струму, хв Швидкість розчинення металу, кг/м2.год Вихід по струму,% Питома Фільрувитрата вання електроосаду, енергії, л/год кВт.год/кг Примітки Електрохімічна переробка нікелю 1. 2. 3. 4. 5. 6. 2,0 2,0 3,0 3,0 3,0 3,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 20±2 20±2 20±2 20±2 20±2 20±2 0,04 0,25 0,25 0,50 0,50 0,50 1. 2. 3. 2,0 2,0 3,0 1,0 1,0 1,0 20±2 20±2 20±2 0,04 0,25 0,25 1. 2. 3. 2,0 2,0 3,0 1,0 1,0 1,0 20±2 20±2 20±2 0,04 0,25 0,25 Комп’ютерна верстка Н. Лисенко немає 0,18 99±1 2,63 5,0 0,21 99±1 2,47 5,0 0,32 99±1 2,47 5,0 0,34 99±1 2,33 15,0 0,31 99±1 2,38 30,0 0,31 99±1 2,40 Електрохімічна переробка кобальту немає 0,132 98±1 2,78 5,0 0,146 98±1 2,51 5,0 0,219 97±1 2,54 Електрохімічна переробка заліза немає 0,197 99±1 2,67 5,0 0,218 99±1 2,48 5,0 0,327 98±1 2,50 Підписне 0,12 0,23 0,25 0:41 0,41 0,41 Течій немає Біля аноду виникають течії Ті ж явища Вихрові течії збільшилися Ті ж явища Ті ж явища 0,15 0,26 0,26 Течій немає Біля аноду виникають течи Вихрові течії збільшилися 0,08 0,17 0,19 Течій немає Біля аноду виникають течії Вихрові течії збільшилися Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601