RU2173736C1 - Способ оптимизации электролитического рафинирования никеля - Google Patents
Способ оптимизации электролитического рафинирования никеляInfo
- Publication number
- RU2173736C1 RU2173736C1 RU2000113805A RU2000113805A RU2173736C1 RU 2173736 C1 RU2173736 C1 RU 2173736C1 RU 2000113805 A RU2000113805 A RU 2000113805A RU 2000113805 A RU2000113805 A RU 2000113805A RU 2173736 C1 RU2173736 C1 RU 2173736C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- concentration
- electrolysis
- ions
- carried out
- distance
- Prior art date
Links
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 22
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 7
- 238000007670 refining Methods 0.000 title claims description 5
- 238000005457 optimization Methods 0.000 title abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 4
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims abstract description 10
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- -1 sulfate ions Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 claims abstract 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 claims description 9
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims description 3
- FZUJWWOKDIGOKH-UHFFFAOYSA-K chloride;sulfate Chemical compound [Cl-].[O-]S([O-])(=O)=O FZUJWWOKDIGOKH-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- 229910001453 nickel ion Inorganic materials 0.000 claims 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N sodium Chemical compound [Na] KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 230000001105 regulatory Effects 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 1
- RJQRCOMHVBLQIH-UHFFFAOYSA-M pentane-1-sulfonate Chemical compound CCCCCS([O-])(=O)=O RJQRCOMHVBLQIH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing Effects 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к электролитическому рафинированию никеля, в частности к оптимизации параметров электролиза, и может быть использовано на металлургических предприятиях. Способ включает стадию электролиза с растворимыми анодами, регулирование которой осуществляют изменением катодной плотности тока и температуры и дополнительно изменением концентраций Ni2+, Na+, Сl-, SO4 2- и расстояния между осями одноименных электродов, определяемыми по уравнению регрессии:
Wэл = 2081,488 + 133,3934Х1 - 84,9653Х2 - 98,8095Х3 - 225,3318Х4 + 709,5692Х5 + 405,1342X6 + 52,6144X1 2 + 51,7629X2 2 - 24,3387X3 2 + 70,1105X4 2 - 61,7879X5 2 + 48,0129X6 2 + 33,4463Х1Х2 + 53,7305X1Х3 - 47,1463X1X4 + 29,6673X1X5 - 13,0670Х1Х6 + 54,6775Х2Х3 - 24,5368Х2Х4 - 43,3107Х2Х5 - 62,4881Х2Х6 - 37,1150Х3Х4 - 44,9889Х3Х5 -58,1887Х3Х6 - 60,3643X4X5 - 1,7245Х4Х6 + 150,0370X5X6,
где Wэл - удельный расход энергии на собственно электролиз, кВт•ч/т;
X1 - концентрация ионов никеля в электролите;
Х2 - концентрация ионов хлора;
Х3 - концентрация ионов натрия;
Х4 - температура;
Х5 - расстояние между одноименными электродами по осям;
Х6 - плотность тока;
(независимые переменные Xi приведены в кодовом масштабе), а варьирование осуществляется в следующих пределах:
70 < Ni2+ < 100; 30 < Cl- < 50; 0,11 < L < 0,19;
10 < Na+ < 50; 70 < t < 80; 200 < j < 300.
Wэл = 2081,488 + 133,3934Х1 - 84,9653Х2 - 98,8095Х3 - 225,3318Х4 + 709,5692Х5 + 405,1342X6 + 52,6144X1 2 + 51,7629X2 2 - 24,3387X3 2 + 70,1105X4 2 - 61,7879X5 2 + 48,0129X6 2 + 33,4463Х1Х2 + 53,7305X1Х3 - 47,1463X1X4 + 29,6673X1X5 - 13,0670Х1Х6 + 54,6775Х2Х3 - 24,5368Х2Х4 - 43,3107Х2Х5 - 62,4881Х2Х6 - 37,1150Х3Х4 - 44,9889Х3Х5 -58,1887Х3Х6 - 60,3643X4X5 - 1,7245Х4Х6 + 150,0370X5X6,
где Wэл - удельный расход энергии на собственно электролиз, кВт•ч/т;
X1 - концентрация ионов никеля в электролите;
Х2 - концентрация ионов хлора;
Х3 - концентрация ионов натрия;
Х4 - температура;
Х5 - расстояние между одноименными электродами по осям;
Х6 - плотность тока;
(независимые переменные Xi приведены в кодовом масштабе), а варьирование осуществляется в следующих пределах:
70 < Ni2+ < 100; 30 < Cl- < 50; 0,11 < L < 0,19;
10 < Na+ < 50; 70 < t < 80; 200 < j < 300.
Концентрацию сульфат-ионов в электролите принимают исходя из условия электронейтральности:
,
где Эi - эквивалент i-го иона, обеспечивается снижение удельного расхода электроэнергии. 1 з.п. ф-лы.
где Эi - эквивалент i-го иона, обеспечивается снижение удельного расхода электроэнергии. 1 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к электролитическому рафинированию никеля, в частности к оптимизации параметров электролиза, и может быть использовано на металлургических предприятиях.
Известен способ электролитического рафинирования никеля в смешанных сульфат-хлоридных растворах с подачей ПАВ (смесь перфторированного вещества амилсульфоната и/или амилсульфата щелочного металла 50-30 мг/л и, соответственно, 5 мг/л), включающий донасыщение электролита с возвращением его в цикл (см. патент РФ N 20666713 МПК7 C25C 1/08, опубл. 20.09.96, БИ N 26).
Недостатком такого способа является отсутствие учета расхода электроэнергии на процесс электролиза и возможности его минимизации.
Наиболее близким к заявленному изобретению является способ оптимизации электролитического рафинирования, включающий стадию электролиза с растворимыми анодами, регулирование которой осуществляют изменением катодной плотности тока и температуры (см. статью Бугулова Д.Р., Алкацева М.И., "Влияние различных факторов на выход по току никеля, опубл. в журнале "Труды СКГТУ", выпуск 4, 1998, с. 113-116).
Недостатком такого способа является завышенный расход электроэнергии из-за недостаточности управляющих параметров, т.к. не учитывается влияние основных компонентов смешанных электролитов, а также не учитывается влияние расстояния между осями одноименных электродов.
Задачей данного технического решения является оптимизация параметров электролиза для минимизации удельного расхода электроэнергии.
Технический результат заключается в снижении удельного расхода электроэнергии при сохранении заданного качества катодного металла.
Этот технический результат достигается тем, что в известном способе, включающем стадию электролиза с растворимыми анодами, регулирование которой осуществляют изменением катодной плотности тока и температуры, согласно изобретению, регулирование осуществляют дополнительно изменением концентраций Ni2+, Na+, Cl-, SO4 2- и расстояния между осями одноименных электродов, определяемыми по уравнению регрессии:
Wэл= 2081,488+133,3934 X1-84,9653 X2- 98,8095 X3-225,3318 X4+709,5692 X5+405,1342 X6+52,6144 X1 2+51,7629 X2 2- 24,3387 X3 2+70,1105 X4 2-61,7879 X5 2+48,0129 X6 2+33,4463 X1X2+53,7305 X1X3-47,1463 X1X4+29,6673 X1X5-13,0670 X1X6+54,6775 X2X3-24,5368 X2X4-43,3107 X2X5-62,4881 X2X6-37,1150 X3X4-44,9889 X3X5-58,1887 X3X6-60,3643 X4X5-1,7245 X4X6+150,0370 X5X6, (1)
где Wэл - удельный расход энергии на собственно электролиз, кВт•ч/т;
X1 - концентрация никеля в электролите; X2 - концентрация хлора; X3 - концентрация натрия; X4 - температура; X5 - расстояние между одноименными электродами по осям; X6 - плотность тока (все независимые переменные Xi в уравнении приведены в кодовом (безразмерном) масштабе, R2 = 0,972); в следующих ограничивающих условиях:
70 < Ni2+ < 100; 30 < Cl- < 50;
10 < Na+ < 50; 70 < t < 80;
0,11 < L < 0,19; 200 < j < 300,
где t - температура, oC;
L - расстояние между осями одноименных электродов, м;
j - плотность тока, А/м2;
Ni2+, Na+, Cl- - концентрации соответствующих ионов, г/л.
Wэл= 2081,488+133,3934 X1-84,9653 X2- 98,8095 X3-225,3318 X4+709,5692 X5+405,1342 X6+52,6144 X1 2+51,7629 X2 2- 24,3387 X3 2+70,1105 X4 2-61,7879 X5 2+48,0129 X6 2+33,4463 X1X2+53,7305 X1X3-47,1463 X1X4+29,6673 X1X5-13,0670 X1X6+54,6775 X2X3-24,5368 X2X4-43,3107 X2X5-62,4881 X2X6-37,1150 X3X4-44,9889 X3X5-58,1887 X3X6-60,3643 X4X5-1,7245 X4X6+150,0370 X5X6, (1)
где Wэл - удельный расход энергии на собственно электролиз, кВт•ч/т;
X1 - концентрация никеля в электролите; X2 - концентрация хлора; X3 - концентрация натрия; X4 - температура; X5 - расстояние между одноименными электродами по осям; X6 - плотность тока (все независимые переменные Xi в уравнении приведены в кодовом (безразмерном) масштабе, R2 = 0,972); в следующих ограничивающих условиях:
70 < Ni2+ < 100; 30 < Cl- < 50;
10 < Na+ < 50; 70 < t < 80;
0,11 < L < 0,19; 200 < j < 300,
где t - температура, oC;
L - расстояние между осями одноименных электродов, м;
j - плотность тока, А/м2;
Ni2+, Na+, Cl- - концентрации соответствующих ионов, г/л.
Данное изобретение позволяет, учитывая все предлагаемые параметры, определить минимальный удельный расход электроэнергии при электролизе.
Сущность изобретения заключается в нахождении эмпирической зависимости удельной электропроводности от концентраций Ni2+, Na+, Cl-, SO4 2-, расстояния между осями одноименных электродов, температуры и катодной плотности тока, определяемых при проведении оптимизации процесса, по уравнению регрессии (1). Верхние и нижние границы параметров взяты исходя из промышленных данных и захватывают максимальные и минимальные их значения. Верхний предел температуры взят равным 80oC исходя из требований производственной санитарии. Концентрацию сульфат-ионов в электролите принимают исходя из условия электронейтральности:,
где Эi - эквивалент i-го иона.
где Эi - эквивалент i-го иона.
Способ осуществлен следующим способом. Методом нелинейного программирования была проведена оптимизация уравнения (1) при стабилизации трех параметров: расстояния между осями одноименных электродов 0,155 м (0,125 - в кодовом масштабе), катодной плотности тока, равной 300 А/м2 (1 - в кодовом масштабе), температуры на уровне 80oC (1 - в кодовом масштабе). Оптимизацию проводили по составу электролита. В результате было получено минимально возможное значение удельного расхода электроэнергии в условиях заданных ограничений W = 2249,1 кВт•ч/т и значения X1=-1, X2 = 0, X3 = 1. Далее значения из кодового масштаба были переведены в натуральный по уравнению:
где Xi - кодовое значение переменной; Ai - натуральное значение переменной; Аср - среднее значение переменной в натуральном масштабе; B - разность между средним и меньшим значением переменной (в выбранном интервале) в натуральном масштабе.
где Xi - кодовое значение переменной; Ai - натуральное значение переменной; Аср - среднее значение переменной в натуральном масштабе; B - разность между средним и меньшим значением переменной (в выбранном интервале) в натуральном масштабе.
Воспользовавшись уравнениями (2) и (3), получим следующий состав электролита, г/л: Ni2+ = 70, Na+ = 50, Cl- = 40, SO4 2- = 130,4. Затем по полученным параметрам проводили электролиз, т.е. в электролитическую ванну завешивали электроды, так чтобы расстояние между осями одноименных электродов составило 0,155 м, заливали электролит вышеуказанного состава, доводили температуру до 80oC и пропускали ток, соответствующий катодной плотности в 300 А/м2. В результате расход удельной электроэнергии составил минимально возможное значение (в условиях застабилизированных значений по катодной плотности тока, температуре и расстоянию между осями одноименных электродов).
Использование данного способа позволит по сравнению с прототипом значительно сократить значение удельного расхода электроэнергии при сохранении заданного качества металла.
Claims (2)
1. Способ оптимизации электролитического рафинирования никеля, включающий стадию электролиза с растворимыми анодами, регулирование которой осуществляют изменением катодной плотности тока и температуры, отличающийся тем, что электролиз ведут в сульфатхлоридном электролите, а его регулирование осуществляют дополнительно изменением концентраций Ni2+, Na+, Сl-, SO4 2- и расстояния между осями одноименных электродов, определяемыми по уравнению регрессии:
Wэл = 2081,488 + 133,3934X1 - 84,9653X2 - 98,8095Х3 - 225,3318X4 + 709,5692X5 +405,1342X6 + 52,6144X1 2 + 51,7629X2 2 - 24,3387X3 2 + 70,1105X4 2 - 61,7879X5 2 + 48,0129X6 2 + 33,4463X1X2 + 53,7305X1X3 - 47,1463X1X4 + 29,6673X1X5 - 13,0670X1X6 + 54,6775X2X3 - 24,5368X2X4 - 43,3107X2X5 - 62,4881X2X6 - 37,1150X3X4 - 44,9889X3X5 - 58,1887X3X6 - 60,3643X4X5 - 1,7245X4X6 + 150,0370X5X6,
где Wэл - удельный расход энергии на собственно электролиз, кВт-ч/т;
X1 - концентрация ионов никеля в электролите;
X2 - концентрация ионов хлора;
X3 - концентрация ионов натрия;
X4 - температура;
X5 - расстояние между одноименными электродами по осям;
X6 - плотность тока, при этом независимые переменные Xi приведены
в кодовом масштабе, перевод из которого в натуральный масштаб осуществляется по уравнению
где Xi - кодовое значение переменной;
Аi - натуральное значение переменной;
Аср - среднее значение переменной в натуральном масштабе;
В - разность между средним и меньшим значением переменной в выбранном интервале в натуральном масштабе.
Wэл = 2081,488 + 133,3934X1 - 84,9653X2 - 98,8095Х3 - 225,3318X4 + 709,5692X5 +405,1342X6 + 52,6144X1 2 + 51,7629X2 2 - 24,3387X3 2 + 70,1105X4 2 - 61,7879X5 2 + 48,0129X6 2 + 33,4463X1X2 + 53,7305X1X3 - 47,1463X1X4 + 29,6673X1X5 - 13,0670X1X6 + 54,6775X2X3 - 24,5368X2X4 - 43,3107X2X5 - 62,4881X2X6 - 37,1150X3X4 - 44,9889X3X5 - 58,1887X3X6 - 60,3643X4X5 - 1,7245X4X6 + 150,0370X5X6,
где Wэл - удельный расход энергии на собственно электролиз, кВт-ч/т;
X1 - концентрация ионов никеля в электролите;
X2 - концентрация ионов хлора;
X3 - концентрация ионов натрия;
X4 - температура;
X5 - расстояние между одноименными электродами по осям;
X6 - плотность тока, при этом независимые переменные Xi приведены
в кодовом масштабе, перевод из которого в натуральный масштаб осуществляется по уравнению
где Xi - кодовое значение переменной;
Аi - натуральное значение переменной;
Аср - среднее значение переменной в натуральном масштабе;
В - разность между средним и меньшим значением переменной в выбранном интервале в натуральном масштабе.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что варьирование параметров осуществляют в следующих пределах:
70<Ni2+<100; 30<Cl-<50; 0,11<L<0,19;
10<Na+<50; 70<t<80; 200<j<300,
где t - температура, oC;
L - расстояние между осями одноименных электродов, м;
j - плотность тока, А/м2;
Ni2+, Na+, Сl- - концентрации соответствующих ионов, г/л.
70<Ni2+<100; 30<Cl-<50; 0,11<L<0,19;
10<Na+<50; 70<t<80; 200<j<300,
где t - температура, oC;
L - расстояние между осями одноименных электродов, м;
j - плотность тока, А/м2;
Ni2+, Na+, Сl- - концентрации соответствующих ионов, г/л.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2173736C1 true RU2173736C1 (ru) | 2001-09-20 |
Family
ID=
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| БУГУЛОВ Д.Р. и др. Влияние различных факторов на выход по току никеля, Труды СКГТУ, вып.4, 1998, с.113-116. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20140108236A (ko) | 산업적 구리 전해정련 방법 | |
| US4906340A (en) | Process for electroplating metals | |
| RU2173736C1 (ru) | Способ оптимизации электролитического рафинирования никеля | |
| EP0235908A2 (en) | Method for the production of L-cysteine | |
| USRE34191E (en) | Process for electroplating metals | |
| Jiricny et al. | Copper electrowinning using spouted-bed electrodes: part I. Experiments with oxygen evolution or matte oxidation at the anode | |
| WO1999010564A3 (de) | Verfahren und vorrichtung zur konzentrationsregulierung von stoffen in elektrolyten | |
| RU2193528C2 (ru) | Способ получения серебряной воды | |
| CN108754524A (zh) | 一种利用电解法连续制备氢氧化铜的方法 | |
| US7658833B2 (en) | Method for copper electrowinning in hydrochloric solution | |
| CA1151101A (en) | Descaling steel wire by non-contact current with ferrous ions present | |
| RU2481425C2 (ru) | Способ очистки электролитов хромирования | |
| KR890002750B1 (ko) | 구리를 전해정련하는 방법 | |
| CN106835195B (zh) | 一种添加低硒复合添加剂电解锰的方法 | |
| SU1109480A1 (ru) | Электролит дл получени пербората натри | |
| Ganchar et al. | Anodic dissolution of iron in the process of electrolytic heating | |
| RU2233913C1 (ru) | Способ электролитического рафинирования меди | |
| MD3057G2 (ru) | Способ электрохимической очистки железа или меди | |
| SU994584A1 (ru) | Способ сгущени апатитового концентрата и способ получени коагул нта,примен емого в процессе сгущени апатитового концентрата | |
| JPS6436798A (en) | Copper sulfate plating method | |
| Saba et al. | The electroremoval of copper from dilute waste solutions using Swiss-roll electrode cell | |
| RU2080415C1 (ru) | Способ извлечения цинка из ванн улавливания хлораммиакатных электролитов | |
| RU2280106C2 (ru) | Способ подготовки электролита для электролитического рафинирования меди | |
| SU1254062A1 (ru) | Способ электроосаждени кадми | |
| DE664201C (de) | Verfahren zum elektrolytischen Beizen von Werkstuecken aus Metallen und Metallegierungen, besonders Eisen und Eisenlegierungen |