Особенности электрохимических процессов, протекающих при электролизе гранулированных сульфидов меди, никеля и файнштейнов. Технология переработки медно-никелевого файнштейна, оценка влияния скорости охлаждения на структурные параметры формирующихся фаз.
Аннотация к работе
Специальность 05.16.02 - Металлургия черных, цветных и редких металлов Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институт металлургии Уральского отделения РАНФлотационный способ, реализуемый на предприятиях, позволяет выделить мономинеральные концентраты при прямом извлечении в них меди и никеля около 90%. В ходе дальнейшей переработки - окисления, плавки на аноды и электролиза, выделяют медь, никель, а также концентраты драгоценных металлов и кобальта. Для достижения цели поставлены следующие задачи: - провести оценку влияния скорости охлаждения сульфидов меди, никеля и файнштейнов на структурные параметры формирующихся фаз; изучить особенности электрохимических процессов, протекающих при электролизе гранулированных сульфидов меди, никеля и файнштейнов; Научная новизна: - определены параметры фаз (объемная доля, удельная поверхность, средняя хорда и межчастичное расстояние), формирующихся при охлаждении со скоростями 10 и 103 град/с расплавов сульфидов меди, никеля и медно-никелевых файнштейнов;Увеличение плотности тока с одной стороны, ведет к интенсификации электрохимического окисления файнштейна, с другой - способствует образованию промежуточных сульфидов и элементной серы. Если скорость растворения промежуточных сульфидов ниже скорости окисления файнштейна, происходит пассивация гранул не только конечным продуктом - элементной серой, но и промежуточными сульфидами. При напряжении более 3В происходит разложение воды, что ведет к снижению выходов по току для металлов и серы. По данным материального баланса, прямое извлечение меди в товарный продукт составляет 89%, никеля в электролит - 99,5%, а серы в шлам - 97,3% (68,1% в элементном состоянии). Процесс электролиза имеет следующие показатели: анодная плотность тока (іа) - 25 А/м2, катодная плотность тока (ік) - 400 А/м2, напряжение на ванне (U) - 2,5 ? 2,8В, скорость циркуляции электролита (?) - 10 дм3/ч, температура электролита (t) - 40OC, удельный расход электроэнергии (W) - 2250 КВТ·ч на тонну файнштейна, анодный выход по току (?а) - 90%, катодный выход по току (?к) - 60%.При электрохимическом окислении сульфидов меди, никеля в растворе серной кислоты происходит последовательное изменение составов фаз: Cu1,96S > Cu1,8S > Cu1,75S > CUS > CUSO4 S; Ni3S2 > NIS > NISO4 S. Фазовые составляющие кристаллизованного медно-никелевого файнштейна в сернокислом растворе электролитически окисляются в следующей последовательности: металлический твердый раствор, сульфид меди Cu1,96S, сульфид никеля Ni3S2, а гранулированного - сульфид меди Cu1,96S и сульфид никеля Ni3S2. Электролиз гранулированного медно-никелевого файнштейна протекает с образованием катодного порошка меди, сернокислого раствора, концентрирующего никель, железо, кобальт, а также серосульфидного шлама, содержащего свыше 70% элементной серы. Развитая реакционная поверхность гранулированного файнштейна позволяет проводить электролиз при плотностях тока менее 50 А/м2 и напряжении 2,5 В с достижением анодного выхода по току (по сере, никелю и меди) 90% и катодного (по меди) - до 60%. Технология включает: водную грануляцию файнштейна с получением гранул размером 0,5-5 мм; электролиз гранул с получением порошка меди, серосульфидного шлама и растворов; экстракцию серы из серосодержащего шлама и ее отделение в самостоятельный продукт; очистку растворов от меди, железа и кобальта; получение порошка никеля.
План
Содержание примесей в катодной меди и составы электролита при электролизе файнштейна