Исследование влияния на электрохимическое поведение сульфида никеля состава электролита и депассивирующих добавок

Рассмотрены вопросы гидрометаллургической технологии переработки сульфида никеля (NiS), в частности влияния состава электролита и депассивирующих добавок на электрохимическое поведение синтезированного сульфида никеля. Проведены исследования кинетики и электрохимического поведения сульфида никеля в сульфатных, сульфитных, хлоридных, бихроматных, аммиачных и медьсодержащих электролитах. Показаны возможные направления течения процесса анодного растворения сульфида никеля с выделением элементной серы и сульфидов, способствующих пассивации поверхности. Изучено депассивирующее влияние на процесс добавок, в частности NaCl, KBr и K₂Cr₂O₇. По результатам исследований установлено следующее: бихромат калия депассивирующе воздействует на процесс анодного растворения NiS в Na₂SO₄ и NH₄OH; оптимальная концентрация бихромата калия находится в области —ласти ≈30 г/дм³; при растворении NiS в присутствии K₂Cr₂O₇  происходит окисление сульфидной серы до SO^2-₄; в чистом растворе Na₂SO₃ наблюдается интенсивное растворение NiS, сопровождающееся образованием нерастворимых гидроксосоединений Ni²⁺, состав которых меняется с изменением рН; совместное действие NH4OH и Na₂SO₃ вызывает интенсивное растворение NiS с образованием аммиачных комплексов [Ni(NH₃)n]²⁺;  наличие в медьсодержащих электролитах анионов кислот, способных к комплексообразованию как с Cu(I), так и с Cu(II), приводит к ускорению анодного растворения NiS; самые значительные скорости анодного растворения NiS наблюдаются в случае нитратно-бромидной системы; образующаяся на поверхности NiS расплавленная сера полностью вытесняет, а медно-бромидные комплексы растворяют возникающую при низких потенциалах пленку CU₂S; при добавках 200 г/дм³ KBr к 96,8 г/дм³ Cu(NO₃)₂ наблюдаются большие скорости растворения NiS, чем в случае добавки 200 г/дм₃ NaCl к раствору 67,22 г/дм³ CuCl₂.

1. Резник И.Д., Ермаков Г.П., Шнеерсон Я.М. Никель. В 3 т. М.: Наука и технология, 2001.

2. Колесников А.С., Назарбекова С.П., Байболов К.С., Джол-дасова Ш.А. Термодинамическое моделирование химических и фазовых превращений в системе Fe2O3— NiO—CoO—C. Известия вузов. Цветная металлургия. 2017. No. 3. P 37—44. https://doi.org/10.17073/0021-3438-2017-3-37-44.

3. Калашникова М. Научные основы современной гидрометаллургии никеля и меди. Lambert Academic Publishing, 2011.

4. Брауэр Г. Руководство по неорганическому синтезу. М.: Мир, 1985.

5. Seggiania M, Vitoloa S, D’Antoneb S. Recovery of nickel from Orimulsion fly ash by iminodiacetic acid chelating resin. Hydrometallurgy. 2006. Vol. 81. No. 1. P. 9—14.

6. Alibhai K.A.K., Dudeney A.W.L., Leak D.J., Agatzini S, Tzeferis P. Bioleaching an bioprecipitation of nicel and iron iron from laterites. FEMS Microbiol. Rev. 1993. Vol. 1—3. Р. 87—96.

7. Касиков А.Г, Кшуманева Е.С., Максимов В.И. Использование элементарной серы для приготовления модификатора флотации медно-никелевых руд. Известия вузов. Цветная металлургия. 2006. No. 2. С. 16—21.

8. Kolesnikov A.S. Kinetic investigations into the distillation of nonferrous metals during complex processing of waste of metallurgical industry. Russ. J. Non-Ferr. Met. 2015. Vol. 56. No. 1. Р 1—5.

9. Кшуманева E.C., Касиков А.Г. Выщелачивание остатков синтеза карбонильного никеля растворами хлорида железа (III). Журн. прикл. химии. 2007. Т. 80. No. 4. С. 549—554.

10. Kolesnikov A.S., Sergeeva I.V, Botabaev N.E., Al’zhano-va A.Zh, Ashirbaev Kh.A. Chemical and phase transitions in oxidized manganese ore in the presence of carbon. Steel Transl. 2017. Vol. 47. No. 9. P. 605—609. DOI: 10.3103/S0967091217090078.

11. Chanturiya V, Makarov V, Fors ling W, Makarov D, Va-sil’eva T, Trofimenko T, Kuznetsov V The effect of crys-tallochemical peculiarities of nickel sulphide minerals on flotation of copper-nickel ore. Int. J. Miner. Process. 2004. Vol. 74. No. 1-4. P. 289-301. DOI: 10.1016/j.minpro.2004.02.001.

12. Колесников А.С., Сергеева И.В., Ботабаев Н.Е., Альжано-ва А.Ж., Аширбаев Х.А. Термодинамическое моделирование химических и фазовых превращений в системе окисленная марганцевая руда — углерод. Изв. вузов. Чер. металлургия. 2017. Т. 60. No. 9. С. 759—765.

13. McDonald C.E. Chlorosulfuric аcid. In Kirk-Othmer encyclopedia of chemical technology. 5th ed. Vol. 6. N.Y.: John Wiley & Sons, 2006.

14. Yu D., Torstein A., Utigard T., Barati M. Fluidized bed selective oxidation sulfation roasting of nickel sulfide concentrate. Part I: Oxidation roasting. Metall. Mater. Trans. B. 2014. Vol. 45. P. 653—661.

15. Yu D., Torstein A., Utigard T., Barati M. Fluidized bed selective oxidation sulfation roasting of nickel sulfide concentrate. Part II: Sulfation roasting. Metall. Mater. Trans. B. 2014. Vol. 45. P. 662—674.

16. Liu X.W, Feng Y.L., Li H.R. Recovery of valuable metals from a low-grade nickel ore using an ammonium sulfate roasting-leaching process. Int. J. Miner. Metall. Mater. 2012. Vol. 19. No. 5. P. 377—383.

17. Wang C.Y, Zhong S., Bradhurst D.H. Ni/Al/Co-substituted a-Ni(OH)2 as electrode materials in the nickel metal hydride cell. J. Alloys Compd. 2002. Vol. 330—332. P. 802— 805.

18. ProvaziK., GizM.J. The effect of Cd, Co and Zn additives on nickel hydroxide opto-electrochemical behaviour. J. Power Sources. 2001. No. 102. P. 224—232.

19. Liu L.P., Zhou Z.T, Peng C.H. Sonochemical intercalation synthesis of nano gamma-nickel oxyhydroxide: Structure and electrochemical properties. Electrochim. Acta. 2008. Vol. 54. No. 2. P. 434—441.

20. Van Bomme A., Dahn J.R. Analysis of the growth mechanism of coprecipitated spherical and dense nickel, manganese, and cobalt-containing hydroxides in the presence of aqueous ammonia. Chem. Mater. 2009. Vol. 21. No. 8. P. 1500—1503.

21. Tzanetakis N., Scott K. Recycling of nickel—metal hydride batteries. I: Dissolution and solvent extraction of metals. J. Chem. Technol. Biotechnol. 2004. Vol. 79. No. 9. P. 919— 926

22. Innocenzi V, Veglio F. Separation of manganese, zinc and nickel from leaching solution of nickel-metal hydride spent batteries by solvent extraction. Hydrometallurgy. 2012. Vol. 129—130. P. 50—58.

23. NaylA.A. Extraction and separation of Co(II) and Ni(II) from acidic sulfate solutions using Aliquat 336. J. Hazard. Mater. 2010. Vol. 173. No 1. P. 223—230.

24. Juang R.S., Kao H.C. Extraction separation of Co(II)/ Ni(II) from concentrated HCl solutions in rotating disc and hollow-fiber membrane contactors. Sep. Purif Technol. 2005. Vol. 42. No. 1. P. 65—73.

25. Amin M.A., Shokry E.M. Mabrouk. Nickel corrosion inhibition in sulfuric acid electrochemical studies, morphologies, and theoretical approach. Corrosion. 2012. Vol. 68. No. 8. P. 699.