Основные технико-экономические показатели при электролизе.

25-40% стоимости всех затрат – затраты на электроэнергию.

Стремятся снизить затраты на электроэнергию:  потери в системе, в токопроводящей системе.

 проводимость (сопротивление электролита)

Основные факторы, влияющие на сопротивление электролита:

• Температура – чем выше, тем ниже сопротивление  ниже затраты;

• Состав электролита (t_оптим электролита = 65 С 5 С).

Выше 75 С температуру не делают, это связанно с санитарными условиями работы в электролизном цехе.

Состав электролита.

 концентрации H₂SO₄  сопротивление электролита, из-за большого количества подвижных ионов водорода.

Побочные явления при повышении концентрации H₂SO₄:

 содержания катионов меди   вероятности разрядки примеси на катоде.

Cu²⁺ + SO = CuSO₄

Опытным путем определена оптимальная концентрация H₂SO₄ = 120-200 г. H₂SO₄ на литр раствора.

Величина силы тока или катодная плотность тока.

Чем выше катодная плотность тока, тем выше производительность, меньше себестоимость.

Но по мере повышения катодной плотности тока:

•  затраты электроэнергии,  удельных затрат;

• Катионы двигаются внутри более быстро, больше загрязнения в единицу времени,  электролит нужно быстрее выводить.

Взмучивание частиц  загрязнение меди,  качества меди.

В результате, себестоимость на заводах:

На каждом заводе существует экономическая плотность тока, снижающая себестоимость.

250-300А на м² на наших заводах.

300-350А на м² на западе.

Выход по току.

Характеризует эффективность использования электроэнергии.

Выход по току – отношение выделившейся Cu на катоде к количеству Cu, которое должно выделиться теоретически.

– по закону Фарадея.

I – сила тока, – время, q – электрохимический эквивалент.

по закону не равен 100%.

на западе 95-96%.

в России 92-95%.

Основные причины потерь электроэнергии – организационные, утечка энергии из-за прочих контактов.

Производство никеля из окисленных никелевых руд.

В мире в год производится 1 млн. никеля.

Область применения: жаропрочная, конструкционная сталь, производство ферросплавов.

Ni дает жаропрочность, кислостойкость. Ni используется в декоративной отделке, никелирование (17% Ni).

Используется в медных расплавах для изготовления монет.

Свойства Ni:

t_плавл. = 1450 С.

При высоких температурах хорошо окисляется и образует NiO, Ni₂O₃.

NiS – неустойчивое соединение, при высоких температурах разлагается.

Ni₃S₂ – низкоплавкий (t_плавл. = 780 С.)

Сырье для производства никеля:

Производится из сульфидных (40%) и окисленных руд (60%) в сопоставимых количествах (40%).

В России никель производится в основном из сульфидных Cu-Ni руд (“Норильский никель”).

На Урале перерабатывают окисленные Cu-Ni руды (Орский, Режский, Уфалийский заводы).

Получение Ni из окисленных Cu-Ni руд.

Окисленные Cu-Ni руды в зависимости от того, концентрация какого оксида высока в этих рудах подразделяются на:

1. Железистые;

2. Кремнистые;

3. Магнезиальные.

В рудах никель присутствует в виде закиси NiO, однако не чистый, а в форме более сложных соединений: силикат, магнезитовый силикат.

Окисленные руды очень трудно обогащать из-за из разброса.

Во всем мире окисленные руды плавятся без обогащения.

Российские никелевые руды – кремнистые.

Содержание кремнезема:

SiO₂ = 30-45%;

MgO до 20%;

Fe = 20%;

Ni в форме силиката Ni » 1%.

В России бедные окисленные никелевые руды.

Рентабельность min 0,6-0,7 в РФ.

В мире более богатые руды – 1,5% Ni.

Богатый Cu концентрат:

69-73% Cu;

5% Ni;

22-23% S;

золото, серебро…

Богатый Ni концентрат:

68-73% Ni;

3-4% Cu;

2-3,5% Fe

1.2% Co;

платиноиды

Из Cu концентрата варят черновую медь, ее получают с примесью Ni. Его удаляют из черновой меди продувая ее после варки, окисляя Ni.

В этом шлаке до 20% Ni и до 20% Cu. Из этого шлака сливают черновую медь, а шлак вываливают в твердом виде из конвертора Þ направляют в качестве холодных оборотов в конвертор.

Ni концентрат: 2-3,5% Fe. его обжигают в печи КС, но в первую стадию, т.к. в этой схеме нет необходимости удалять из Ni серу. Поэтому сразу в КС получают закись Ni с серой 1,5%, t = 1100-1200° С.

Далее закись Ni поступает на восстановительную плавку в электродуговых печах. Известковый шлак не доводят т. к. нет смысла глубокой очистки от серы. Требования к восстановителю не жесткие.

Разливают Ni не в виде гранул, а в виде слитков – анодов, на карусельной машине. Эти аноды идут на электролитическое рафинирование Ni.

Цель – получить из огневого Ni – Ni высокой чистоты марок N₀ и N₁ и получить благородные металлы и Co. В N₀ до 17 элементов. Попутно извлекается и Cu в отдельный продукт.

Анодный Ni по составу:

89-92% Ni;

5% Cu;

2-4% Fe;

1-2% Co.

Электролиз Ni проводится в электролизных ванных ящичного типа.

Отличия электролиза Ni обусловлены активностью Ni. Ni близки Co, Fe, Zn Þ при электролизе на катоде они могут вместе с Ni и Cu, H.

Что бы получить на катоде только Ni необходимо соблюдать требования:

1. Тщательно контролировать состав и температуру электролита. Электролит, находящийся около катода, должен быть тщательно очищен от примесей.

2. Надо разделить прианодное и прикатодное пространство перегородкой.

3. Циркуляция электролита.

В Ni электролизе электролит, который получается в прианодном пространстве выводится на очистку от Ni, Cu, Co. Только после очистки электролит заливают в прианодное пространство.