Кинетика процесса электроэкстракции никеля из промышленных сливов алмазного производства

Processes of electrochemical metal extraction from industrial solutions of diamond manufacture are an integral part complex resource saving technology of extraction of synthetics diamond products. The purpose of the present work was the establishment of kinetics laws of process of electrochemical...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2006
Автори:	Богатырева, Г.П., Маринич, М.А., Базалий, Г.А., Олейник, Н.А., Зайцева, И.Н.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України 2006
Назва видання:	Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения
Теми:	Синтез, спекание и свойства сверхтвердых материалов
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/134920
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Кинетика процесса электроэкстракции никеля из промышленных сливов алмазного производства / Г.П. Богатырева, М.А. Маринич, Г.А. Базалий, Н.А. Олейник, И.Н. Зайцева // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2006. — Вип. 9. — С. 158-162. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-134920
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1349202018-06-15T03:09:10Z Кинетика процесса электроэкстракции никеля из промышленных сливов алмазного производства Богатырева, Г.П. Маринич, М.А. Базалий, Г.А. Олейник, Н.А. Зайцева, И.Н. Синтез, спекание и свойства сверхтвердых материалов Processes of electrochemical metal extraction from industrial solutions of diamond manufacture are an integral part complex resource saving technology of extraction of synthetics diamond products. The purpose of the present work was the establishment of kinetics laws of process of electrochemical extraction of nickel from industrial solutions. It is established that speed of electrochemical extraction of nickel is influenced by many factors: concentration of ions of metals in a solution, a material of the cathode, temperature of solution, stirring, density of a current. It is shown that the working density of a current is 500—1000 А/m², optimum temperature is 65—70 °С, the time of electrochemical extraction of nickel is 20—30 h. 2006 Article Кинетика процесса электроэкстракции никеля из промышленных сливов алмазного производства / Г.П. Богатырева, М.А. Маринич, Г.А. Базалий, Н.А. Олейник, И.Н. Зайцева // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2006. — Вип. 9. — С. 158-162. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 2223-3938 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/134920 666.233 ru Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Синтез, спекание и свойства сверхтвердых материалов Синтез, спекание и свойства сверхтвердых материалов
spellingShingle	Синтез, спекание и свойства сверхтвердых материалов Синтез, спекание и свойства сверхтвердых материалов Богатырева, Г.П. Маринич, М.А. Базалий, Г.А. Олейник, Н.А. Зайцева, И.Н. Кинетика процесса электроэкстракции никеля из промышленных сливов алмазного производства Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения
description	Processes of electrochemical metal extraction from industrial solutions of diamond manufacture are an integral part complex resource saving technology of extraction of synthetics diamond products. The purpose of the present work was the establishment of kinetics laws of process of electrochemical extraction of nickel from industrial solutions. It is established that speed of electrochemical extraction of nickel is influenced by many factors: concentration of ions of metals in a solution, a material of the cathode, temperature of solution, stirring, density of a current. It is shown that the working density of a current is 500—1000 А/m², optimum temperature is 65—70 °С, the time of electrochemical extraction of nickel is 20—30 h.
format	Article
author	Богатырева, Г.П. Маринич, М.А. Базалий, Г.А. Олейник, Н.А. Зайцева, И.Н.
author_facet	Богатырева, Г.П. Маринич, М.А. Базалий, Г.А. Олейник, Н.А. Зайцева, И.Н.
author_sort	Богатырева, Г.П.
title	Кинетика процесса электроэкстракции никеля из промышленных сливов алмазного производства
title_short	Кинетика процесса электроэкстракции никеля из промышленных сливов алмазного производства
title_full	Кинетика процесса электроэкстракции никеля из промышленных сливов алмазного производства
title_fullStr	Кинетика процесса электроэкстракции никеля из промышленных сливов алмазного производства
title_full_unstemmed	Кинетика процесса электроэкстракции никеля из промышленных сливов алмазного производства
title_sort	кинетика процесса электроэкстракции никеля из промышленных сливов алмазного производства
publisher	Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
publishDate	2006
topic_facet	Синтез, спекание и свойства сверхтвердых материалов
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/134920
citation_txt	Кинетика процесса электроэкстракции никеля из промышленных сливов алмазного производства / Г.П. Богатырева, М.А. Маринич, Г.А. Базалий, Н.А. Олейник, И.Н. Зайцева // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2006. — Вип. 9. — С. 158-162. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.
series	Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения
work_keys_str_mv	AT bogatyrevagp kinetikaprocessaélektroékstrakciinikelâizpromyšlennyhslivovalmaznogoproizvodstva AT mariničma kinetikaprocessaélektroékstrakciinikelâizpromyšlennyhslivovalmaznogoproizvodstva AT bazalijga kinetikaprocessaélektroékstrakciinikelâizpromyšlennyhslivovalmaznogoproizvodstva AT olejnikna kinetikaprocessaélektroékstrakciinikelâizpromyšlennyhslivovalmaznogoproizvodstva AT zajcevain kinetikaprocessaélektroékstrakciinikelâizpromyšlennyhslivovalmaznogoproizvodstva
first_indexed	2025-07-09T22:24:13Z
last_indexed	2025-07-09T22:24:13Z
_version_	1837209859207987200
fulltext	РАЗДЕЛ 2. СИНТЕЗ, СПЕКАНИЕ И СВОЙСТВАСВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ 158 УДК 666.233 Г. П. Богатырева, докт. техн. наук, М. А. Маринич, канд.хим.наук., Г. А. Базалий, Н. А. Олейник, канд.техн.наук, И. Н. Зайцева, инж. Институт сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины, г. Киев, Украина КИНЕТИКА ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОЭКСТРАКЦИИ НИКЕЛЯ ИЗ ПРОМЫШЛЕННЫХ СЛИВОВ АЛМАЗНОГО ПРОИЗВОДСТВА Processes of electrochemical metal extraction from industrial solutions of diamond manu- facture are an integral part complex resource saving technology of extraction of synthetics diamond products. The purpose of the present work was the establishment of kinetics laws of process of electro- chemical extraction of nickel from industrial solutions. It is established that speed of electrochemi- cal extraction of nickel is influenced by many factors: concentration of ions of metals in a solution, a material of the cathode, temperature of solution, stirring, density of a current. It is shown that the working density of a current is 500—1000 А/m2, optimum temperature is 65—70 °С, the time of electrochemical extraction of nickel is 20—30 h. В Институте сверхтвердых материалов НАН Украины разработана комплексная ре- сурсосберегающая технология извлечения алмазов из продукта синтеза (ПС) [1—3], неотъ- емлемой частью которой является процесс электрохимической экстракции металлов из про- мышленных сливов. Как известно, в процессе удаления металлической составляющей продуктов синтеза, 50 % (по массе) образуются промышленные сливы – растворы, содержащие ионы метал- лов—растворителей (Ni, Fe, Co, Mn, Cu и др.). При производстве синтетических алмазов тра- диционно используют в качестве металла—растворителя сплав никель—марганец. Ионы никеля относятся к вредным веществам 1 класса опасности. В то же время никель является дефицитным металлом. Существующая система нейтрализации промышленных сливов пре- дусматривает перевод всех ионов тяжелых металлов в совокупности в твердый осадок (в ви- де гидроксидов), который подлежит специальному захоронению [4]. Такой способ нейтрали- зации, осуществляемый химическим методом, весьма громоздкий и трудоемкий, связан с расходом большого количества химических реактивов и промывных вод. Метод электрохи- мической экстракции металлов позволяет селективно извлекать из сливов тяжелые металлы в виде металлических осадков, приемлемых для использования в народном хозяйстве. Ранее авторами впервые были проведены исследования процесса электроэкстракции никеля из солянокислых растворов, содержащих ионы никеля и марганца, с постоянно уменьшающейся концентрацией их в растворе. Была показана возможность электроэкстрак- ции никеля из растворов, полученных при извлечении алмазов из ПС [5]. Целью настоящей работы являлось установление кинетических закономерностей про- цесса электрохимической экстракции никеля из промышленных сливов, получаемых в про- цессе извлечения алмазов из ПС. Основным методом исследований кинетики электрохимических процессов является получение кривых, характеризующих связь между потенциалом электрода под током и плот- ностью тока, в потенциостатическом и потенциодинамическом режиме. Анализ формы кри- вых и изучение их зависимости от состава раствора, температуры и других физико- механических параметров позволяют получить достаточно полные сведения о природе дан- ного электродного процесса. В связи с тем, что параметры процесса электроэкстракции ни- Выпуск 9. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ 159 келя связаны с составом раствора, его температурой, особенностями осаждения, были по- ставлены серии опытов, направленных на поэтапное решение этой многофункциональной задачи проведения процесса. Исследования кинетики процесса электрохимического извлечения никеля из про- мышленных растворов проводились на потенциостате П-5848. Опыты выполнялись с помо- щью трехэлектродной ячейки. В качестве рабочего электрода служила специально подготов- ленная графитовая или никелевая пластинка. Электрод сравнения — хлорсеребряный, вспо- могательный электрод — платиновый. Для каждого опыта готовили новую чистую рабочую поверхность электрода определенных размеров. Снятие потенциодинамических кривых про- водилось в автоматическом режиме со скоростью развертки потенциала 1,0 мВ/с (при скоро- сти развертки 0,5 мВ/с результаты совпадали). Каждая кривая дублировалась для подтвер- ждения воспроизводимости результатов. Для расчета потенциодинамических кривых, их построения и поиска точки перегиба были разработаны специальные программы. На скорость электроэкстракции никеля влияют многие факторы: концентрация и природа ионов металлов в растворе; материал катода; температура электролита; перемеши- вание; плотность тока [5]. Потенциодинамические кривые электроэкстракции никеля, полученные в растворе промышленных сливов, содержащих 15,0 (1) и 30,0 г/л (2) ионов никеля на графитовом като- де, при 25 оС, с перемешиванием, представлены на рис. 1. 0 0.5 1 1.5 2 2.5 -1.2-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.6 Потенциал, В lg i, A /м 2 1 2 Рис. 1. Катодные потенциодинамические кривые, полученные на графитовом элек- троде из растворов промышленных стоков, содержащих 15,0 г/л (1) и 30,0 г/л (2) ионов никеля. Как следует из рисунка, на кривых наблюдаются три характерных участка в диапазоне плотности тока от 0 до 1500 А/м2. В области потенциалов от стационарного (+ 0,5 В) до по- тенциала (- 0,6 В) превалирует выделение никеля. При сдвиге потенциала от (- 0,6 В) до (- 1,0 В) наблюдается совместный разряд ионов никеля и водорода. При дальнейшем смещении потенциала преобладает выделение водорода. Как свидетельствует анализ катодных поляри- зационных кривых, оптимальной областью плотности тока, при которой скорость выделения никеля максимальна, а влияние водорода незначительно, является область величин плотно- сти тока 500—1000 А/м2, что соответствует диапазону потенциалов от (+ 0,3 В) до (- 0,6 В). С ростом концентрации ионов никеля от 15,0 до 30,0 г/л плотность тока выделения никеля увеличивается в 1,6 раза. РАЗДЕЛ 2. СИНТЕЗ, СПЕКАНИЕ И СВОЙСТВАСВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ 160 Для оценки механизма исследовалось влияние температуры и перемешивания на плотность тока электровыделения никеля. Опыты показали, что с увеличением температуры электролита скорость электроэкстракции никеля повышается, причем оптимальной темпера- турой являются 65—70 оС. При перемешивании электролита скорость осаждения также воз- растает. Изучена природа электродной поляризации процесса электровыделения никеля из мо- дельных растворов [7, 8]. Зависимость между плотностью тока электроэкстракции никеля и величиной, обрат- ной температуре, представлена на рис. 2. 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 0.0027 0.0028 0.0029 0.003 0.0031 0.0032 0.0033 0.0034 1/Т, 1/К П л о т н о ст ь т ок а, А /м 2 Рис. 2. Зависимость плотности тока электровыделения никеля от величины, обратной температуре (1/Т), 1/К. Зависимость описывается следующим уравнением: TR A Bi   3,2 lg , где: A — энергия активации электродного процесса, ккал/моль; В — константа энергии активации; i — плотность тока выделения никеля, А/м2; R — газовая постоянная; T — температура электролита в градусах Кельвина. Энергия активации процесса электроэкстракции никеля, которая характеризует при- роду электродной поляризации, определялась величиной тангенса угла наклона А/(2,3∙R). Как известно, если А равна 10—20 ккал/моль, то процесс протекает с химической поляриза- цией. При значениях А, равных 2—6 ккал/моль, процесс протекает с диффузионными огра- ничениями. В данном случае А не превышает 2,5 ккал/моль, что свидетельствует о протека- нии процесса электроэкстракции никеля с диффузионными ограничениями. Интенсификация процесса электроэкстракции никеля может осуществляться путем снятия диффузионных ограничений. Основными методами при этом являются: увеличение концентрации никеля в растворе, повышение температуры и использование перемешивания растворов. В связи с тем, что увеличение концентрации никеля в промышленных сливах методом предварительного выпаривания растворов является нецелесообразным из-за большого рас- хода электроэнергии, проведен анализ зависимости скорости электровыделения никеля, от- Выпуск 9. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ 161 несенная к его концентрации в растворе, от плотности тока. На рис. 3 приведена зависимость скорости электроэкстракции никеля от плотности тока. 0 5 10 15 20 25 30 35 40 500 750 1000 1400 1600 Плотность тока, А/м2 С к ор ос т ь о са ж де н и я н и к ел я , м г/ ч . Рис. 3. Зависимость скорости осаждения никеля от плотности тока электролиза. Из рисунка следует, что величины плотности тока 500—750 А/м2 являются оптималь- ными. С увеличением плотности тока наблюдается спад скорости осаждения никеля, что объясняется повышением скорости выделения водорода, что в рассматриваемом электролите существенно, так как его кислотность рН 1—2. Выход никеля по току из раствора находится в прямой зависимости от времени элек- тролиза. Была проведена электроэкстракция никеля при различной плотности тока в течение 30—35 ч (рис. 4). Как видно из рисунка, уже после 20—25 ч процесс резко затормаживается и его скорость приближается к нулю, что видно по изменению угла наклона кривых. Это особенно наглядно прослеживается при плотности тока 500 А/м2. Процесс электроэкстракции никеля опробован в условиях опытного производства. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 5 10 15 20 25 30 35 Время, ч В ы хо д н и к ел я , % 1 2 Рис. 4. Зависимость выхода никеля от времени электролиза при плотности тока: 1—500 А/м2 ; 2— 750 А/м2. РАЗДЕЛ 2. СИНТЕЗ, СПЕКАНИЕ И СВОЙСТВАСВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ 162 Разработанный процесс позволяет извлекать из промышленных сливов до 80% метал- лического никеля, пригодного для повторного использования при синтезе синтетических алмазов. Литература 1. Богатырева Г. П., Олейник Н. А., Базалий Г. А., Маринич М. А., Волошин М. Н. Способы извлечения и очистки синтетических алмазов // Сверхтв. материалы. – 2001. – №6. – С. 23—33. 2. Богатырева Г. П., Маринич М. А., Олейник Н. А., Базалий Г. А. Способы извлече- ния и очистки алмазов // Сверхтвердые материалы. Получение и применение. Мо- нография в 6 томах. / Под общей ред. Н.В. Новикова. Том 1: Структура и свойства СТМ, методы исследования. /Отв. ред. В.М. Перевертайло. – К.: ИСМ им. В. Н. Ба- куля, ИПЦ «АЛКОН» НАНУ, 2004. – С. 97–125. 3. Богатырева Г. П., Маринич М. А., Базалий Г. А., Олейник Н. А. Разработка безот- ходных технологий извлечения дисперсных сверхтвердых материалов // Материа- лы Международного семинара “Реологічні моделі та процеси деформування по- ристих і композиційних матеріалів”, г. Луцк, 9—12 ноября 1999 г.: Тез. докл. – Луцк: Луцкий гос. техн. ун-т, 1999. – С. 7. 4. Путятин А. А. Химические методы извлечения алмазов из продуктов синтеза // Сверхтв. материалы. – 1982. – №2. – С. 20—28. 5. Богатырева Г. П., Маринич М. А., Базалий Г. А. Выделение никеля из растворов после извлечения сверхтвердых материалов. Сверхтв. материалы. – 1984. – №3. – С. 11—15. 6. Хейфец В. Л., Грань Т. В., Электролиз никеля. – М.: Металлургия, 1975. – 333 с. 7. Левин А. И., Помосов А. В. Лабораторный практикум по теоретической электро- химии. – М.: Металлургия, 1979. – С. 263—267. 8. Справочник по электрохимии / Под ред. Сухотина А. М., Ленинград: Химия, 1981. – 485 с. Поступила 20.06.2006 г.

Кинетика процесса электроэкстракции никеля из промышленных сливов алмазного производства

Репозитарії

Схожі ресурси