الكترووينينگ نيكل از محلول سولفاتي رقيق

Electrowinning of Nickel from Dilute Sulfate Solution

الكترووينينگ يكي از روشهاي بازيابي نيكل از محلول‌هاي‌ حاصل ‌از فروشويي ماده ‌اوليه ‌نيكل‌دار است. در فرايند صنعتي، غلظت ‌نيكل در الكتروليت به‌طور معمول بالاتر از 80 گرم بر ليتر است. اين در حالي ‌است كه عيار بيشتر محلول‌هاي حاصل از فرآوري مواد ثانويه نيكل‌دار بسيار كمتر است و اين موضوع، الكترووينينگ چنين محلول‌هايي را با دشواري رو‌به‌رو مي‌سازد. در پژوهش حاضر، الكترووينينگ نيكل از محلول ‌سولفاتي حاوي 30 گرم بر ليتر نيكل با انتخاب سه متغير چگالي‌ ‌جريان، دما و غلظت ‌اسيد بوريك مورد آزمايش قرار گرفته و ‌تأثير اين سه عامل بر دو ويژگي بازده ‌جريان و كيفيت‌ محصول كاتدي با به‌كارگيري روش طراحي آزمايش تعيين شده است. از تجزيه و تحليل آماري نتايج عوامل معني‌دار مورد شناسايي قرار گرفت و مدل مناسب براي هر كدام از متغيرهاي پاسخ به‌دست آمد. نتايج تحقيق، اثر متقابل دما- غلظت ‌اسيد بوريك و چگالي ‌جريان- غلظت ‌اسيد بوريك را به‌صورت ‌تأثيرات منفي آشكار كرد، به اين معني كه بالا بردن دما و چگالي‌جريان تنها در غلظت‌هاي پايين اسيد بوريك به بهبود بازده‌ جريان و كيفيت‌ رسوب منجر مي‌شود. ‌درنهايت، از بهينه‌سازي ‌هم‌زمان دو پاسخ به كمك نمودار خطوط هم‌تراز بر هم ‌نهاده، شرايط بهينه براي دستيابي به بازده جريان بالاتر از 95 درصد و رسوب يكنواخت و ورقه‌اي به‌صورت چگالي ‌جريان 5/2-2 آمپر بر دسي‌‌مترمربع، دماي ‌25-30 درجه سانتي‌گراد، و غلظت اسيد بوريك 10 گرم بر ليتر تعيين شد.

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.