TREATMENT AND RECOVERY OF NICKEL RICH PRECIPITATE FROM PLATING PLANT WASTE/NIKELIAVIMO GAMYKLŲ ATLIEKŲ APDOROJIMAS IR NIKELIO IŠGRYNINIMAS/ПЕРЕРАБОТКА ОТХОДОВ И ПОЛУЧЕНИЕ ЧИСТОГО НИКЕЛЯ НА ЗАВОДАХ ПО ОБРАБОТКЕ НИКЕЛЯ
Authors: Kurama Haldun 
Published: December 2009

Nowadays, with the environmental regulations becoming more and more stringent and growing pressure on the conservation of mineral resources, recycling has been gaining interest to develop economically‐viable refining technology. As the costs of the wastewater disposal increase (especially in the metal finishing industry) more emphasis is being placed on the recovery and recycling of valuable chemicals contained within these streams.

In this study, a commercial plating plant filter waste (PPFW) was examined as an alternative source for the recovery of Ni as a nickel rich precipitate. The treatment tests performed by H2SO4 leaching method showed that dissolution amounts of metals such as Ni, Cu, Zn and Cr were affected by leaching time, temperature and acid concentration. Although the dissolution of metallic compounds almost was completed within the one hour of the extraction time, a rapid and higher dissolution amounts of Ni within the first minute of the leaching process (approximately 81% of the total extractable amount of Ni is extracted at the beginning period for 24 °C) indicated that the usage of this waste as a source of Ni has an advantage compared to Ni recovery from natural ores. A kinetic study carried out to clarify the dissolution of Ni, showed that a series of rate controlling steps, both chemical and diffusion reactions, was involved in the observed kinetic. After leaching, the filtered solution was subjected to two stages of controlled precipitation carried out at a pH of about 4–5.5 and about 8 to produce the solids containing non‐nickel and nickel respectively. The precipitation test performed by NaOH or MgO showed that almost all of the dissolved Ni ions were seperated from the solution. Based on the XRD and IR analysis, it was found out that a final precipitate, obtained by the use of NaOH, could be characterized as a disordered α‐Ni(OH) or as a blend of α and β‐Ni(OH)2, as for the MgO, the precipitate composed of mainly β‐(Ni(OH)2) phase and/or α‐(Ni(OH)2) phases.

Santrauka

Griežtėjant aplinkos apsaugos reikalavimams ir didėjant poreikiui taupyti mineralinius išteklius, siekiama plėtoti ekonomiškai perspektyvias rafinavimo technologijas. Ypač tai svarbu metalų apdirbimo pramonėje, nes didėja nuotekų šalinimo išlaidos. Išeitis būtų vertingų cheminių preparatų, susidarančių šiuose srautuose, pakartotinis panaudojimas ir perdirbimas.

Šiame darbe nikeliavimo gamyklos atliekų filtras buvo išnagrinėtas kaip alternatyvus šaltinis nikeliui išgauti iš nikelio įsisotinusių nuosėdų. Apdorojimo testas atliktas taikant H2SO4 išplovimo metodą. Nustatyta, kad ištirpusių metalų, kaip antai: Ni, Cu, Zn, ir Cr, – kiekiai priklausė nuo plovimo trukmės, temperatūros ir rūgšties koncentracijos. Nors metalų junginiai beveik visai ištirpo per vieną plovimo valandą, iš proceso spartos ir didesnio ištirpusio Ni kiekio per pirmąją plovimo minutę (apytiksliai 81 % bendro išgauto Ni kiekio yra išgaunama pradiniu periodu esant 24 °C temperatūrai) galima spręsti, kad šių atliekų kaip Ni šaltinio panaudojimas yra pranašesnis, palyginti su Ni išgavimu iš natūralios rūdos. Atlikus kinetinį tyrimą Ni tirpumui nustatyti, paaiškėjo, kad proceso spartą lėmė cheminės ir difuzijos reakcijos. Filtruotasis tirpalas buvo nukreiptas nusodinti. Tai atlikta dviem etapais, kontroliuojant sąlygas, kai pH 4–5,5 ir vėliau pH 8,0 – atitinkamai išgaunant nuosėdas. Iš nusodinimo testo, atlikto su NaOH ar MgO, akivaizdu, kad beveik visi ištirpę nikelio jonai buvo išskirti iš tirpalo. Remiantis XRD ir IR analize, nustatyta, kad galutinės nuosėdos, susidarę naudojant NaOH, gali būti apibūdinamos kaip netvarkingas α-Ni(OH) arba kaip α ir β-Ni(OH)2 mišinys, o naudojant MgO, nuosėdos susidarė iš β-(Ni(OH)2 ) ir/arba α-(Ni(OH)2 ) fazių.

Резюме

В связи с ужесточением требований по охране окружающей среды и природных ресурсов заслуживает внимания вопрос о расширении применения экономически перспективных технологий по рафинированию. Это особенно касается металлургической промышленности в связи с увеличением расходов на удаление стоков, повторное применение и переработку ценных химических препаратов, оcтающихся в стоках. В статье описано исследование коммерческого фильтра по удалению отходов на заводе по обработке никеля в качестве альтернативного источника по получению никеля из осадков. Тест по обработке осадков, выполненный с применением метода вымывания H2SO4 , показал, что количество таких растворенных металлов, как Ni, Cu, Zn и Cr, зависит от времени вымывания, температуры и концентрации кислоты. Несмотря на то, что соединения металлов почти полностью растворились в течение одного часа вымывания, быстрое и большее количество растворенного в первую минуту вымывания Ni (приблизительно 81% от общего количества полученного Ni получают в начальный период при температуре 24 °C) показало, что применение этих отходов в качестве источника Ni имеет преимущество по сравнению с получением никеля из природной руды. Кинетическое исследование растворимости Ni показало, что скорость процесса обусловили как химические, так и диффузные реакции. После вымывания отфильтрованный раствор подвергался двухэтапному осаждению при pH 4–5,5 и позже pH 8,0. Тест по вымыванию NaOH или MgO показал, что почти все растворенные ионы никеля были выделены из раствора. На основании анализа XRD и IR установлено, что окончательный осадок, образовавшийся с применением NaOH, может быть охарактеризован как неупорядоченный α-Ni(OH) или как смесь α ir β-Ni(OH)2 , в то время как при применении MgO осадки выпадали в фазах β-(Ni(OH)2) и/или α-(Ni(OH)2).