Определение никеля и кобальта в электролите, методом потенциометрического титрования

 

 

 

 

 

Таблица 2. Данные окончательного титрирования.

 

V(NaOH), мл	2,0	4,0	6,0	8,0	10,0	12.0	14,0	16,0
рН	1,36	1,42	1,48	1,54	1,6	1,67	1,74	1,82
V(NaOH), мл	18,0	20,0	22,0	24,0	26,0	28,0	28,2	28,4
рН	1,90	2,0	2,11	2,26	2,45	2,76	2,81	2,86
V(NaOH), мл	28.6	28,8	29,0	29,2	29,4	29,6	29,8	30,0
рН	2,92	2,99	3,07	3,17	3,3	3,47	3,78	7
V(NaOH), мл	30,2	30,4	30,6	30,8	31.0	31,2	31,4	31,6
рН	10,52	10,82	11,0	11,12	11,22	11,30	11,36	11,42
V(NaOH), мл	31,8	32,0	34,0	36,0	38,0	40,0	42,0	44,0
рН	11,46	11,51	11,8	11,96	12,1	12,16	12,22	12,28

 

Полученные  результаты анализа используем для  построения кривых титрования и выявления  точки эквивалентности и рН раствора в точке эквивалентности. На рисунке 5.1 приведена кривая чернового титрования серной кислоты гидроксидом натрия. По кривой титрования мы можем оценить величину скачка титрования и вычислить необходимые концентрации. Рис. 5.1. Кривая чернового титрования 0.1 н. раствора серной кислоты 0.1 н. раствором гидроксида натрия.Наведем также график более точного титрования раствора серной кислоты, когда около точки эквивалентности мы уменьшили дозы титранта до 0,2 мл. уменьшение дозы титранта около точки эквивалентности позволяет увеличить точность полученных данных и более точно построить кривую титрования. В общем случае около точки эквивалентности объемы добавляемого титранта составляют 0,1 – 0.05 мл. Рис. 5.2. Кривая титрования 0.1 н. раствора серной кислоты 0.1 н. раствором гидроксида натрия. Рассмотрим рис. 5.2. по рисунку можно сделать вывод о точке эквивалентности. Рис. 5.3. кривая титрования о обозначение скачка титрования. На рисунке 5.3. обозначен прыжок титрования. Поэтому при рН = 6.9 объем титранта равен по рисунку 5.2 30 мл. Мы практически провели потенциометрическое титрование раствора серной кислоты раствором щелочи.

 

 

 

 

 

 

 

 

Способ  переработки окисленных никель-кобальтовых  руд.

 

Изобретение относится  к цветной металлургии и может  быть использовано при проведении высокотемпературных  восстановительных процессов. Способ включает восстановительное спекание окисленных никель-кобальтовых руд, измельчение спека и его магнитную сепарацию. В качестве основного и единственного химического реагента при спекании используют золу ТЭЦ от пылевидного сжигания каменных углей. Измельчение спека и его магнитную сепарацию ведут в растворе серной кислоты с концентрацией не более 45 г/л. Изобретение позволит значительно увеличить извлечение никеля и кобальта в магнитную фракцию, а также использовать общедоступные и дешевые реагенты. 5 табл.

Изобретение относится  к области цветной металлургии  и может быть использовано в других отраслях народного хозяйства при проведении высокотемпературных восстановительных процессов.

Окисленные  никель-кобальтовые руды характеризуются  сложным, постоянно меняющимся составом. Никель в них находится или  в форме свободной окиси, или  изоморфно замещает железо в рудах латеритного типа, или изоморфно замещает магний в рудах силикатного (нонтронит-серпентинового) типа. В обоих типах руд кобальт приурочен к соединениям марганца.

Способов переработки  окисленных никель-кобальтовых руд  известно много. Все они, по сути, сводятся к отысканию условий, приемов и реагентов, разрушающих сложные минеральные образования, включающие в себя никель, с переводом последнего в свободное фазовое состояние или элементарное, или сульфидное, или водорастворимое.

В практике наиболее часто используется метод сульфирования никеля и кобальта элементарной серой (гидросульфидирование), пиритом или гипсом (пиросульфидирование).

По технологии пиросульфидирования перерабатывают окисленные никель-кобальтовые руды никелевые заводы Урала (РФ), США, Канады и Швеции, технологию гидросульфидирования используют заводы фирмы " Ширит-Гордон". На ряде заводов используют прямой гидрометаллургический передел подвергнутых восстановительной прокалке руд. Обычно используется аммиачно-карбонатное или сернокислотное выщелачивание (заводы Кубы, Н-Каледонии). Другие заводы (Японии, Польши и т. д.) предпочитают кричный процесс и восстановительную плавку на ферроникель [1, 2, 3, 4]. В качестве восстановителя обычно используют бурый или каменный уголь, железные порошки, сажу, для разложения нонтронитов и серпентинов в руду добавляют известняк и кальцинированную соду, процесс спекания ведут при температуре 1250-1350^oС [5, 6].

В качестве прототипа  предлагаемого технического решения  принят метод восстановительного спекания руд с углем с последующим выделением восстановленных элементов из остывшей и измельченной спеченной массы магнитной сепарацией.

Все известные  способы, в том числе и прототип, имеют ряд серьезных недостатков, главным из которых является высокая  энерготепло- и реагентоемкость. Этот фактор становится особенно актуальным в период безмерного роста цен на электроэнергию и тепло ресурсы.

Задачей, на решение  которой направленно данное изобретение, является нахождение условий ведения  процесса спекания, мокрой магнитной сепарации, использования при спекании общедоступного и дешевого реагента, позволяющих при восстановительном спекании перевести никель и кобальт в элементарное магнитное состояние из минеральных образований латеритных и нонтронитно-серпентиновых типов руд при температурах 1100-1200^oС, железо при этом в основном переходит в слабомагнитную шлаковую форму, что позволяет значительно увеличить извлечение никеля и кобальта в магнитную фракцию при одновременном росте коэффициента их концентрирования.

В отличие от прототипа указанная цель достигается использованием в качестве "основного реагента" при восстановительном спекании окисленных никель-кобальтовых руд золы ТЭЦ от пылевидного сжигания каменных углей Кузнецкого угольного бассейна, взятой от 10 до 20% от веса руды в зависимости от содержания в ней извлекаемых металлов. Восстановительное спекание ведут при температуре 1100-1200^oС, измельчение спека никель и кобальт извлекают магнитной сепарацией.

Зола задается на стадии измельчения руды для обеспечения  полного смешения.

Золы от сжигания Кузнецких углей содержат, %: углерод (недожог) в активном состоянии от 1 до 2%, железо от 10 до 12% в элементарном, насыщенном углеродом состоянии, и  частично в форме вюстита, от 8 до 10% оксидов щелочных металлов, от 22 до 30% оксидов щелочноземельных металлов, до 30% оксидов никеля, ванадия, марганца, хрома, содержание сульфидной серы менее 0,1%.

Углерод, науглероженное железо и вюстит активно восстанавливают  окислы никеля и кобальта, не только свободные, но и входящие в состав сложных минеральных образований, чему содействуют и оксиды щелочных и щелочноземельных металлов.

Технология  отрабатывалась на окисленной никель-кобальтовой  руде Шалапского (Алтайский край) месторождения. Усредненная, пропорционально запасам, партия руды имела состав, %: SiO₂ - 33,5 
Al₂O₃ - 3,7 
MgO - 7,2 
CaО - 1,5 
S - 0,01 
P₂O₅ - 0,2 
Fe₂O₃ - 31,2 
FeO - 0,23 
Ni - 1,05 
Co - 0,16 
Cu - 0,1 
Zn - 0,84 
Mn - 1,14 

Методика исследований была следующей: навеска руды с расчетным  количеством золы подвергалась сухому измельчению в стержневой мельнице, помещалась в фарфоровый стакан и спекалась при заданной температуре.

По прохождении  установленного времени стакан извлекался из печи, спек охлаждался, измельчался  до заданной крупности и подвергался  сухой (CMC) и мокрой (ММС) магнитной сепарации. При проведении разделительного процесса ММС измельчение спека и МС проводились в слабом растворе серной кислоты. Магнитная (МФ), немагнитная (НМФ) подвергались одноразовой перечистке.

Все продукты разделительного  процесса анализировались.

Микроскопическое (МИН 9) исследование спека, МФ и НМФ  фракций показало, что свободный  кварц и вторичные минеральные  образования имеют мелкодисперсную  срощенность с несущими никель и  кобальт образованиями, частично экранируют восстановленные металлы. Наблюдается также эффект поляризационного прилипания разнородных в минералогическом образовании частиц спека друг к другу.

Явление сращивания и поляризационного прилипания снижают  коэффициент обогащения и увеличивают  потери извлекаемых металлов с пустой породой. Измельчение спека и проведение ММС в слабом растворе серной кислоты позволяет значительно повысить качественные показатели технологии передела руды в целом.

Пример 1.

Первоначально изучалось влияние расхода золы и температуры на показатели разделительного процесса. Руда вместе с золой в сухом состоянии измельчалась на 100% по классу минус 0,1 мм. Спек перед сухой магнитной сепарацией измельчался на 100% по классу минус 0,075 мм. Результаты опытов представлены в таблице 1.

Анализ данных таблицы 1 показывает, что устойчиво сравнительно высокое извлечение никеля и кобальта в магнитную фракцию достигается при расходе золы в переделе 15-20% от веса руды и температуре спекания в интервале 1100-1200^oС. Однако степень обогащения невысокая в 2-2,5 раза при довольно тонком помоле.

Пример 2.

Изучалось влияние  продолжительности спекания в интервале  температур 1100-1200^oС и тонины измельчения спека на качественные показатели процесса магнитного обогащения. Напряженность магнитного поля была постоянной и равнялась 3600 эрстет. Результаты опытов представлены в таблице 2. Результаты опытов и наблюдений за состоянием спека показывают, что продолжительность спекания в пределе 60 мин при заданном температурном режиме обеспечивает наилучшие показатели по магнитному разделению. Некоторое падение извлечения объясняется наличием вторичного окисления извлекаемых металлов, особенно по открытой поверхности.

Снижение тонины помола спека в интервале от 100 до 53 микрон приводит к повышению  извлечения и содержания никеля и  кобальта в магнитной фракции, но степень обогащения растет незначительно.

Контрольные опыты  по мокрой магнитной сепарации (ММС) в различных средах показали, что  наибольший коэффициент обогащения достигается при измельчении  спека и ММС в слабых растворах  серной кислоты.

Пример 3.

Изучалось влияние  продолжительности обработки измельченного  спека в растворе серной кислоты  различной концентрации.

Было получено 5 кг спека. Температура спекания в  интервале 1100-1200^oС, расход золы 20% от веса руды, продолжительность спекания 60 мин. Весь спек измельчен на 100% минус 0,075 мм, разделен на две равные части, и одна часть измельчена на 100% по классу минус 0,053 мм. На обработку серной кислоты и разделительный процесс на каждый опыт навеска спека равнялась 200 г. Т:Ж процесса в целом равнялось 1:1,5.

ММС проводилась  при напряженности магнитного поля 3600 эрстет.

В таблице 3 приведены  данные опытов по мокрой магнитной  сепарации в воде. Время репульпации  измельченного спека в воде 20 мин.

При ММС получаются более высокие показатели по извлечению никеля и кобальта в магнитную фракцию, но коэффициент обогащения практически не повышается. С магнитными компонентами спека увлекается много пустой породы.

В таблице 4 представлены данные по ММС, обработанного в растворе серной кислоты различной концентрации, измельченного на 100% минус 0,075 мм и 0,053 мм спека.

Время репульпации  изменялось от 10 до 30 мин.