بازيابي الكتروليتي نيكل از محلول هاي سولفاتي كم‌عيار با الكتروليت در گردش

Continuous electro winning of nickel from dilute sulfate solutions

هر ساله مقادير قابل توجهي از محصولات نيكلي مورد استفاده در فرآيندهاي مختلف شيميايي و مصارف عمومي با سپري شدن عمر مفيد كاري از چرخه مصرف خارج مي‌شوند كه به علت دارا بودن محتوي نيكل بالا، منبع با ارزشي براي بازيابي نيكل به شمار مي‌روند. تهيه نيكل فلزي از منابع ثانويه عموماً به روش هيدروالكترومتالورژي انجام مي‌گيرد. با توجه به اينكه بيشتر محلول‌هاي حاصل از فرآوري مواد ثانويه نيكل‌دار از عيار نسبتاً پاييني برخوردارند، فرآيند بازيابي الكتروليتي نيكل از اين محلول‌ها با چالش‌ رو‌به‌رو است؛ به‌ويژه آنكه غلظت نيكل در صنعت الكترووينينگ عموماً بالاتر از 80 گرم بر ليتر است. در اين پژوهش الكترووينينگ نيكل از محلول‌هاي ‌سولفاتي كم‌عيار به‌صورت پيوسته، با انتخاب چهار متغير دما، سرعت جريان ويژه الكتروليت، چگالي‌جريان و غلظت نيكل به كمك طرح عاملي كامل دو سطحي مورد آزمايش قرار گرفته و تاثير اين عوامل بر روي بازده‌جريان و مصرف ويژه انرژي بررسي شده است. از تجزيه و تحليل آماري نتايج معلوم شد كه افزايش همه متغيرهاي آزمايش موجب بهبود بازده جريان شده است، در حاليكه سرعت جريان ويژه الكتروليت، چگالي جريان و غلظت نيكل تاثير كاهشي بر مصرف ويژه انرژي داشته‌اند. در نهايت با استفاده از مدل‌هاي آماري به دست آمده، شرايط بهينه الكترووينينگ جهت دستيابي به محصول نيكل ورقه‌اي با بازده جريان بالا و حداقل مصرف انرژي، به صورت دماي °c 55، چگالي جريان a/dm2 3، سرعت جريان ويژه الكتروليت h−1 3 و غلظت نيكل g/l30 تعيين شد.

Significant amounts of nickel products used in different chemical industries and various applications leave them a valuable source of nickel at the end-of-life. Production of nickel from secondary sources is generally performed through hydro-electrometallurgical methods. The resulting solutions from treatment of secondary nickeliferous resources are generally of low Ni concentration and electro winning of them is challenging, particularly since Ni concentration in commercial operations is usually more than 80 g/L. In this paper, the continuous electro winning of nickel from dilute sulfate solutions has been investigated. The effects of four variables of temperature, specific flow rate of electrolyte, current density, and nickel concentration on current efficiency and specific energy consumption were studied by a two-level full factorial design. From the statistical analysis of the results, it was found that current efficiency increases by rising all variables, while specific energy consumption decreases with specific flow rate of electrolyte, current density, and nickel concentration. By using the obtained statistical models, the optimum conditions to achieve a nickel deposit with high current efficiency as well as lowest energy consumption are determined to be 55 °C of temperature, 3 A/dm2 of current density, 3 h−1 of electrolyte specific flow rate, and 30 g/L of nickel concentration