Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6  7  8  9 | Следующая страница реферата

Первая операция по этому методу заключается в обжиге файнштейна для перевода сульфидов меди н никеля в окислы. Обжиг измельченного файнштейна производится в многоподовой печи до содержания серы ~1%. После размельчения обожженный продукт подвергается выщелачиванию отработанным электролитом медного электролизного процесса с содержанием 60 г/л Н2SO4 и 20 г/л Сu. При выщелачивании в раствор переходит значительная часть меди (от 30 до 70 %) и в остатке медь составляет около 1/3 от содержания никеля.

Для объяснения неполного выщелачивания меди при условий различной растворимости окислов меди и никеля в данной концентрации серной кислоты
Уразов исследовал взаимодействие системы CuO—NiO при высоких температурах.
В результате исследования установлено, что в системе CuO—NiO образуются ограниченные твердые растворы этих окислов. Точные пределы их взаимной растворимости в работе не установлены; авторы считают, что этот предел должен отвечать молекулярному отно-шению CuO : NiO == 1 : 4, т. с. примерно тому, что отвечает предельному содержанию окиси меди, ниже которого смесь
NiO с CuO не подвергается выщелачиванию в 10%-ном растворе Н2SO4.

Остаток от выщелачивания с примерным содержанием 55—56%-Ni и 15—20% Сu подвергается переплавке с древесным углем в электропечи; получается сплав, содержащий 80% Ni, 18% Сu, 0,2—0,3% Fе н немного меньше 1% S. Из этого сплава отливают аноды, которые поступают на дальнейшую рафинировку методом электролиза для получения катодного никеля.

Отделение никеля от меди и других примесей карбонильным методом основано на образовании легколетучего карбонила никеля. Это соединение легко образуется при взаимодействии порошка никеля с окисью углерода, оно летуче при температуре 43° С, а при температуре выше 180—200° С разлагается на никель и окись углерода.

В отличие от никеля, медь не образует карбонила меди, а карбонил железа
Fe(CO)5 образуется только при 150—200° С; он устойчив при более высоких температурах, чем карбонил никеля. Карбонилы кобальта Со(СО)з и Сo(СО)4 образуются только при большом давлении, а в нормальных условиях неустойчивы.

Таким образом, замечательная реакция образования легколетучего карбонила никеля, впервые открытая в 1889 г. Мондом и Лангером, легла в основу карбонильного метода разделения и получения никеля, названного методом
Монда—Лангера. Первоначально этим методом перерабатывался непосредственно медно-никелевый файнштейн, для чего он обжигался и подвергался выщелачиванию меди сернокислотным раствором. Остаток от этого выщелачивания восстанавливался водяным газом при температуре 350—400° С, и получаемый порошкообразный никель подвергался в особой башне при температуре 50—80° С взаимодействию с окисью углерода. Образовавшийся при этом карбонил никеля отгонялся в другую башню для разложения карбонила. Сейчас этим методом перерабатывается второй боттом разделительной плавки файнштейна.

Измельченный боттом подвергается вначале выщелачиванию для отмывки от сульфида натрия, а затем обжигается до содержания серы ~1%. Обожженный продукт поступает на восстановлен ние. Восстановительная башня напоминает высокую многоподовую обжиговую печь, состоящую из 21 секции. Восстановление осуществляется генераторным газом при 350—400° С. Окись углерода, получаемая путем соответствующей очистки отработанных восстановительных газов, используется для реакции образования карбонила никеля. Для этого служит так называемая реакционная башня. Полученный карбонил никеля, проходя через фильтры, очищается и поступает в башню для разложения; там он разлагается и образуется порошкообразный никель.

Получаемый этим методом металл имеет следующий состав (вес.%): 99,4-99,8
Ni; 0,01-0,1 Fe; 0,02-0,1 Со; 0,01-0,3 Cu; 0,01—0,1 Si; 0,03—0,2 С и 0,002
S. Этот метод позволяет получить чистый никель с незначительным содержанием примесей (кроме углерода), присутствующих в металле в количестве до 0,20%. Металл такого состава применяется для получения сплавов никеля.

Метод совместного окисления файнштейна и восстановления окислов никеля и меди обеспечивает получение стандартного сплава, называемого монель- металлом, нашедшего широкое применение в промышленности. Монель-металл — это сплав ~67% Ni с 28% Сu, содержащего ~5% примесей. Для получения подобных сплавов специально подбирают составы файнштейнов, примерно отвечающие составам получаемого сплава. Такой файнштейн в измельченном виде предварительно подвергается окислительному обжигу до полного удаления серы.

Обожженный материал смешивают с древесным углем и проводят восстановительную плавку в отражательной печи или в электропечи. После полного расплавления сплав выпускают их печи в ковш, где его раскисляют металлическим магнием и разливают в изложницы. Метод весьма прост и дешев.

ПОЛУЧЕНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО НИКЕЛЯ

Металлический никель получают различными способами в зависимости от того, для какой цели предназначается, этот металл. Существует ряд методов, основанных на переработке его окислов или солей при высоких температурах: восстановление водородом, окисью углерода или углеродом или электролиз расплавов. Этим путем получают основную массу никеля, которая потребляется в металлургии.

Для получения особо чистого металла используется реакция, основанная на диссоциации карбонила никеля, который испаряется и разлагается на никель и окись углерода при сравнительно невысоких температурах.

В данном реферате рассмотрю лишь выделения металлического никеля электролизом из расплавов и, особенно, из растворов его солей.

Если же требуется провести никелировку других металлов для защиты от коррозии или с целью украшения, никель выделяют преимущественно электролизом растворов хлорида, сульфата, нитрата или других солей.

При электролизе расплавов применяют окись никеля, но в основном хлористый никель с различными добавками. Найдено, что при электролизе хлорида никеля можно получить блестящий никелевый порошок, если вести процесс в присутствии, хлористого калия или его смеси с хлористым натрием. При этом реакция идет при 600° С. Если же добавить в расплав хлориды лития и калия, то температура реакции понижается до 450° С. Найдено, что в случае эвтектической смеси этих хлоридов и при несколько повышенной температуре, наряду с крупными кристаллами металлического никеля появляются очень мелкие кристаллики. Их число особенно сильно возрастает начиная с 540° С, а при
600° С — все кристаллики очень мелкие.

При 700° С и плотности тока в 0,03 а/дм2 никель можно выделить из расплава, в котором имеется 30 мол.% фтористого натрия и 70 мол.% йодистого натрия. При этой же плотности тока для извлечения никеля электролизом были использованы расплавы его хлорида в смесях фторидов натрия и калия, фтористого и йодистого калия, фторидов натрия и алюминия, наконец, фторидов натрия и бария. Никель выделялся из этих расплавов при температурах порядка
730—800° С. Однако присутствие солей алюминия приводит к образованию серых, а иногда и черных осадков.

Для никелировки применяется в основном электролиз никеля из растворов его солей, чаще всего хлорида или сульфата в смеси с другими солями. Хлористый никель давно применяется для этой цели. Он особенно хорош в тех случаях, когда нужно быстро провести никелировку. Оптимальная концентрация никеля
~23% при температуре ~15° С; остальные примеси не должны превышать 2%.
Большая растворимость в воде и высокая электропроводность раствора приводят к меньшему расходу электрической энергии: экономия на токе достигает 50% по сравнению с другими солями.

Осажденный никель легко полируется и по цвету похож на серебро.
Недостатком этого метода является коррозионное действие раствора. При осаждении никеля на катоде одновременно выделяется водород, и в результате в прикатодном слое растет рН. Водород разрыхляет выделяющийся осадок никеля, и он чернеет, так как повышение щелочности раствора приводит к выделению гидроокиси никеля или основных солей.

В ванну с хлористьм никелем добавляют другие соли для улучшения условий электролиза. Так, если помимо хлорида никеля ввести его нитрат и некоторые другие добавки, то общее течение процесса можно улучшить. Рекомендуется следующий состав ванны в (г/л): 8,5 NiCl2?6H2О, 20Ni(NO3)2, 7,5Na2SO4,
5NaHS04, 66 лимоннокислого натрия, 40 этилендиамина и 40 мл/л триэтаноламина. Если поддерживать рН на уровне 7,5, а температуру ~60° С и плотность тока в 4,4 а/дм2 то можно получить, блестящий осадок никеля. Для улучшения качества осадка предложено также добавлять перхлорат никеля, селенистую кислоту, тиосульфат или тиоцианат натрия.

Сульфат никеля также довольно хорошо растворим в воде. Его преимущество перед хлоридом в том, что раствор обладает меньшим корродирующим действием.
Найдено, что блестящие осадки никеля получаются из аммиачных растворов сульфата никеля с добавкой фторидов, формалина и нафталиндисульфокислоты.

Осаждение никеля электролизом проводилось не только из водных растворов, но также из растворов в жидком аммиаке, гидразине, спиртах, формамиде, фурфуроле, ацетамиде, этиленгликоле и пиридине. Помимо хлорида и сульфата исследованы и некоторые другие соли никеля, особенно селениды, теллуриды, арсениды и фосфаты. Найдено, что в случае селенидов и теллуридов повышается блеск никелевого осадка, а в случае фосфатов — его твердость. Что касается арсенидов, то они делают осадок более матовым. Никелю сообщает блеск также добавка в электролит солей бериллия и кадмия. Соли кальция и цинка, напротив, вредны. Оптимальная рН среды 6,5. При повышении щелочности начинается осаждение Ni(OH)2; в более кислой среде растворяется анод.

При повышении рН улучшается качество никелевого осадка, но он становится мелкозернистым. Выделению мелкозернистого никеля благоприятствует повышение плотности тока. С повышением температуры увеличивается выход по току, но никелевый анод становится более растворим. Ультразвук повышает скорость осаждения никеля, а под действием ультрафиолетовых лучей осадок становится черным и порошкообразным.

ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЕ РАФИНИРОВАНИЕ

Из всех рассмотренных методов только карбонильный способ и способ совместного передела файнштейна на окислы никеля и меди с последующим их восстановлением позволяют получать никель или сплав монель-металла в готовом виде для дальнейшего применения.

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: дипломная работа совершенствование, шпаргалки скачать.





Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6  7  8  9 | Следующая страница реферата