الکترووینینگ نیکل از محلول سولفاتی رقیق

نویسندگان

آزمایشگاه تحقیقاتی فرایندهای نوین استخراج فلزات، دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران

چکیده

الکترووینینگ یکی از روش‎های بازیابی نیکل از محلول‌های‌ حاصل ‌از فروشویی ماده ‌اولیه ‌نیکل‌دار است. در فرایند صنعتی، غلظت ‌نیکل در الکترولیت به‌طور معمول بالاتر از 80 گرم بر لیتر است. این در حالی ‌است که عیار بیشتر محلول‌های حاصل از فرآوری مواد ثانویه نیکل‌دار بسیار کمتر است و این موضوع، الکترووینینگ چنین محلول‌هایی را با دشواری رو‌به‌رو می‌سازد. در پژوهش حاضر، الکترووینینگ نیکل از محلول ‌سولفاتی حاوی 30 گرم بر لیتر نیکل با انتخاب سه متغیر چگالی‌ ‌جریان، دما و غلظت ‌اسید بوریک مورد آزمایش قرار گرفته و ‌تأثیر این سه عامل بر دو ویژگی بازده ‌جریان و کیفیت‌ محصول کاتدی با به‌کارگیری روش طراحی آزمایش تعیین شده است. از تجزیه و تحلیل آماری نتایج عوامل معنی‌دار مورد شناسایی قرار گرفت و مدل مناسب برای هر کدام از متغیرهای پاسخ به‌دست آمد. نتایج تحقیق، اثر متقابل دما- غلظت ‌اسید بوریک و چگالی ‌جریان- غلظت ‌اسید بوریک را به‌صورت ‌تأثیرات منفی آشکار کرد، به این معنی که بالا بردن دما و چگالی‌جریان تنها در غلظت‌های پایین اسید بوریک به بهبود بازده‌ جریان و کیفیت‌ رسوب منجر می‌شود. ‌درنهایت، از بهینه‌سازی ‌هم‌زمان دو پاسخ به کمک نمودار خطوط هم‌تراز بر هم ‌نهاده، شرایط بهینه برای دستیابی به بازده جریان بالاتر از 95 درصد و رسوب یکنواخت و ورقه‌ای به‌صورت چگالی ‌جریان 5/2-2 آمپر بر دسی‌‌مترمربع، دمای ‌25-30 درجه سانتی‌گراد، و غلظت اسید بوریک 10 گرم بر لیتر تعیین شد.
 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Electrowinning of Nickel from Dilute Sulfate Solution

نویسندگان [English]

  • A. Zakeri
  • M. H. Bakhshi
Metal Extraction Research Laboratory, School of Metallurgy and Materials Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

Electrowinning is one of the methods for recovery of nickel metal from pregnant leach solutions. In industrial practice, the Ni content in electrolytes is usually above 80 g/L. However, many nickel solutions obtained from processing of secondary nickel resources are much less concentrated and this makes the electrowinning of such solutions difficult. In the present study, Nickel electrowinning from 30 g/L sulfate solutions has been investigated and the effect of the parameters such as current density (CD), temperature (T) and boric acid concentration (BA) on the current efficiency and nickel deposit quality has been determined using a central composite design methodology. The statistical analysis of experimental results revealed the significant factors and a proper model was obtained for each response variable. The results revealed two important negative interaction effects of T´BA and CD´BA which means that increasing temperature and current density could result in a higher current efficiency and satisfactory Ni deposit quality only at lower boric acid concentrations. By using overlaid contour plot method for multiple response optimization, the optimum condition for attaining current efficiencies of >95% and a smooth  and compact Ni deposit quality was determined as CD = 2-2.5 A/dm2, T = 25-30 °C, and BA = 10 g/L.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nickel electrowinning
  • Current efficiency
  • Deposit quality
  • Central composite design
  • Multiple response optimization
  • Overlaid contour plot

مراجع

1. Jing, L. U., Yang, Q. H., Zhao, Z., Qi-hua, Y., and Zhao, Z., “Effects of Additives on Nickel Electrowinning from Sulfate System”, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, Vol. 20, pp. s97-s101, 2010.
2. Crundwell, F. K., Extractive Metallurgy of Nickel, Cobalt and Platinum Group Metals, Elsevier, 2011.
3. Park, S., Corporation, P., Island, G., Cliff, C., Refinery, C., and Cliff, C., “Borate Buffer Equilibria in Nickel Refining Electrolytes”, Journal of Applied Electrochemistry, Vol. 7, No. 6, pp. 495-500, 1977.
4. Gupta, C. K., Electrometallurgy, in Chemical Metallurgy: Principles and Practice, John Wiley & Sons, pp. 581-735, 2003.
5. Pavlides, A. G., “Developements in Cobalt and Nickel Electrowinning Technology”, paper presented at ALTA 2000 Nickel/Cobalt-6, 2000.
6. Viswanath, S. G., and Jachak, M. M., “Electrodeposition of Nickel Powder from Nickel Sulphate Solution in Presence of Glycerol and Sulphuric Acid”, Metallurgical and Materials Engineering, Vol. 19, No. 3, pp. 233-248, 2013.
7. Ren, X. L., Wei, Q. F., Liu, Z., and Liu, J., “Electrodeposition Conditions of Metallic Nickel in Acelectrolytic Membrane Reactor”, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, Vol. 22, No. 2, pp. 467-475, 2012.
9. Yin, K. M., and Lin, B. T., “Effects of Boric Acid on the Electrodeposition of Iron, Nickel and Iron-Nickel”, Surface and Coatings Technology, Vol. 78, No. 1-3, pp. 205-210, 1996.
10. Lupi, C. and Pasquali, M., “Electrolytic Nickel Recovery from Lithium-ion Batteries”, Minerals Engineering, Vol. 16, No. 6, pp. 537-542, 2003.
12. Aghazadeh, M., Zakeri, A., and Bafghi, M. S., “Modeling and Optimization of Surface Quality of Copper Deposits Recovered from Brass Scrap by Direct Electrowinning”, Hydrometallurgy, Vol. 111-112, pp. 103-108, 2012.
13. Habashi, F., Handbook of Extracive Metallurgy, Wiley-VCH, Vol.2, pp. 750-752, 1997.
14. Kumar, V., Pandey, B. D., and Akerkar, D. D., “Electrowinning of Nickel in the Processing of Polymetallic Sea Nodules”, Hydrometallurgy, Vol. 24, No. 2, pp. 189-201, 1990.
15. Alfantazi, A. M., and Valic, D., “A Study of Copper Electrowinning Parameters Using a Statistically Sesigned Methodology”, Journal of Applied Electrochemistry, Vol. 33, No. 2, pp. 217-225, 2003.
16. Holm, M., Keefe, T. J. O., and Okeefe, T. J., “Electrolyte Parameter Effects in the Electrowinning of Nickel from Sulfate Electrolytes”, Minerals Engineering, Vol. 13, No. 2, pp. 193-204, 2000.
17. Gogia, S. K., and Das, S. C., “The Effects of Mg2+, Mn2+, Zn2+, and Al3+ on the Nickel Deposit During Electrowinning from Sulfate Bath”, Metallurgical Transactions B, Vol. 19, No. 6, pp. 823-830, 1988.
مواد پیشرفته در مهندسی
دوره 36، شماره 4
اسفند 1396
صفحه 89-103

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار

تحت نظارت وف ایرانی