СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ НИКЕЛЯ
METHOD OF NICKEL EXTRACTION

Изобретение касается способа извлечения никеля из его растворов цементацией при пропускании СВЧ излучения через реакционную смесь и может быть использовано в гидрометаллургии.
В настоящее время переработку высокожелезистых никель содержащих руд, в которых содержание железа (III) достигает 50%, а никеля 2-3%, традиционным гидрометаллургическим способом не проводят из-за невозможности разделения в растворе никеля и железа (III), находящегося в преобладающем количестве (Алкацев М.И. Процессы цементации в цветной металлургии. - М.: Металлургия, 1981). При попытке разделения железа и никеля гидролитическим способом образуется аморфный, трудно фильтрующийся гидрооксид железа(III), который занимает весь объем пульпы. Потери никеля с осадком составляют до 60%.
Поэтому способ извлечения никеля из растворов его солей цементацией восстановленным железом при пропускании СВЧ излучения через реакционную смесь является актуальным. При этом получаемый в результате цементации железо-никелевый скрап с определенным молярным или массовым соотношением в нем никеля и железа может быть использован при производстве легированных сталей с заданными характеристиками. Отделенный от скрапа высококонцентрированный раствор железа (III) можно использовать для производства гаммы железооксидных пигментов.
Из анализа литературных источников следует, что ранее исследование процесса цементации никеля восстановленным железом учеными не проводилось. Это связано с тем, что для осуществления процесса цементации необходимо, чтобы разность потенциалов превышала 0,3 В (Дроздов Б.В. Кинетика процесса цементации // Журнал прикладной химии. - 1949. - Т.22. - С.483; Морозенко Э.С, Антонов С.П., Городынский А.В. Кинетика контактного обмена меди и железа в сульфатных электролитах // Украинский химический журнал. - 1975. - Т.41. - 1127), а разность потенциалов между никелем (-0,25 В) и железом (-0,44 В) очень маленькая (меньше 0,3 В) и технологический выход данного процесса очень невысокий (Алкацев М.И. Процессы цементации в цветной металлургии. - М.: Металлургия, 1981).
Данные о возможности применения микроволнового излучения для ускорения процесса цементации никеля в литературе отсутствуют.
Микроволновое или сверхвысокочастотное (СВЧ) излучение - это электромагнитные волны длиной от одного миллиметра до одного метра. Микроволновое излучение появляется в результате преобразования СВЧ-излучателем электрической энергии в сверхвысокочастотное электрическое поле частотой 2450 Мегагерц (МГц) или 2,45 Гигагерц (ГГц), при попадании в которое молекулы и атомы вещества начинают вращаться с частотой в миллионы раз в секунду.
Задачей настоящего изобретения является повышение степени извлечения никеля из растворов цементацией восстановленным железом при пропускании СВЧ излучения через реакционную смесь.
СВЧ излучение используют для более полного извлечения никеля из растворов его солей методом цементации.
Реакция цементации является гетерогенной, поэтому для ее ускорения необходимо, чтобы фактор ускорения воздействовал исключительно на поверхность, где протекает реакция. Таким свойством обладает СВЧ-излучение.
При действии СВЧ излучения разогревается не весь металл, а только его поверхность из-за возникновения скин-эффекта - уменьшения амплитуды электромагнитных волн по мере их проникновения вглубь проводящей среды. В случае, когда порошок металла - цементатора (железа) погружен в раствор соли, разогревается только его поверхность, что в свою очередь ускоряет процесс цементации.
Данный способ имеет следующие преимущества: низкая себестоимость и большая энергоемкость СВЧ излучения, направленность энергии исключительно на поверхность, где протекает реакция.
Предлагаемый способ извлечения никеля поясняется чертежами, представленными на фиг.1-4.
На фиг.1 представлены результаты опытов в таблице 1, на фиг.2 - схема используемого прибора генератора высокочастотного Г4-83, на фиг.3 - вид прибора сверху, на фиг.4 - вид прибора спереди.
На фиг.2, 3, 4 позиции обозначают следующее: 1 - генератор СВЧ; 2 - двойной Т-образный волноводный тройник; 3 - аттенюаторы; 4, 5 - волноводные датчики с контрольным и анализируемым образцами; 6, 7 - неотражающие нагрузки; 8 - детектор; 9 - усилитель; 10 - показывающий прибор; а, б - фланцы крепления измерительного прибора к генератору и детектору соответственно.
Был проведен эксперимент по воздействию СВЧ излучения на процесс цементации никеля восстановленным железом на указанном выше приборе (фиг.1, 2) мощностью 1 Вт. Процесс цементации целесообразно проводить при температуре 20-30°C и скорости пропускания раствора с извлекаемым никелем через порошок восстановленного железа 0,5-1,0 мл/мин. Параллельно были проведены серии опытов, температура их проведения 25°C. Сущность опытов заключалась в следующем. Одинаковые стеклянные трубки диаметром 4 мм наполняли порошком железа. Через все трубки со скоростью 1,0 мл/мин пропускали раствор сульфата никеля с молярной концентрацией 0,100 М. Часть трубок подвергали воздействию СВЧ излучения частотой 7,5-10,5 ГГц, а вторую не облучали. В полученных растворах определяли концентрацию остаточного никеля спектрофотометрическим методом в виде комплекса с диметилглиоксимом. Результаты опытов приведены в таблице 1 (фиг.1). В растворах, которые не подвергались воздействию СВЧ излучения, средняя концентрация никеля оказалась равной 0,074 М. В растворах, которые подвергались воздействию СВЧ излучения, средняя концентрация никеля составила 0,042 М. После двухкратного пропускания раствора через порошок железа с воздействием СВЧ излучения средняя концентрация никеля в растворе составила 0,025 М, без воздействия СВЧ излучения - 0,074 М. После трехкратного пропускания раствора через порошок железа с воздействием СВЧ излучения средняя концентрация никеля составила 0,015 М, без воздействия СВЧ излучения - 0,074 М. Полученные данные свидетельствуют о том, что СВЧ-излучение положительно влияет на кинетику процесса. Это позволяет использовать цементацию для разделения в растворе никеля и железа, получения железо-никелевого скрапа заданного состава и получения концентрированных растворов железа(III) для производства железооксидных пигментов.