Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Дисертаційні роботи України
Технічні науки
Технологія неорганічних речовин

Диссертационная работа:

Горностай Орислава Богданівна. Технологія перероблення нікельвмісних розчинів цементацією магнієм. : Дис... канд. наук: 05.17.01 - 2009.

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальність теми. У сучасному світовому виробництві металів перероблення вторинної металовмісної сировини набуває все більшого значення. У багатьох промислово розвинених країнах виробництво металів, в тому числі і нікелю, з вторинної сировини досягає 30-40% від загального обсягу продукції металургійної промисловості. Це стає особливо актуальним для країн, що не мають власних родовищ нікелевих руд промислового значення, до яких належить і Україна.

Основними видами вторинної твердої нікельвмісної сировини є відпрацьовані електроди нікель-залізних і нікель-кадмієвих акумуляторів, відходи радіотехнічної та електронної промисловості, відпрацьовані каталізатори тощо. У зв’язку із значним накопиченням таких відходів і підвищеним попитом на нікелеву продукцію виникає потреба у переробленні вторинних розчинів нікелю, які утворюються внаслідок кислотного розчинення твердих відходів.

Виконаний огляд літератури з питань одержання цінних металічних компонентів з їх вторинних розчинів переконливо показав, що економічним та ефективним способом є цементація (контактне осадження), що ґрунтується на витісненні металу з його розчину за допомогою активнішого металу-цементатора. Як метал-цементатор у цій роботі використано магнієву стружку, яка є відходом виробництва виробів з металічного магнію, тому значно дешевша від них або магнієвого скрапу. Цементація порівняно з іншими технологічними процесами одержання металів має низку переваг, з яких найважливішими є низькі енергетичні витрати, висока швидкість процесу і вихід продукту, простота апаратурного оформлення, можливість одержання металу у вигляді дрібнодисперсного порошку. Після відділення одержаного металу залишаються маточні розчини, перероблення яких з одержанням супутніх товарних продуктів дає можливість суттєво знизити собівартість основного продукту і вирішити завдання охорони довкілля.

Усе сказане дає підстави стверджувати, що розроблення ефективної технології перероблення нікельвмісних розчинів цементацією магнієм з одержанням нікелевого порошку, магнію оксиду і солі Туттона ((NH4)2SO4MgSO46H2O) є своєчасним та актуальним завданням, вирішення якого гарантує не лише ресурсо- та енергозбереження, а й забезпечення народного господарства України конкурентно-спроможними продуктами, чому і присвячується ця дисертаційна робота.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалася згідно із щорічними планами науково-дослідних робіт кафедри хімії і технології неорганічних речовин Національного університету „Львівська політехніка” «Дослідження процесів комплексного перероблення сірчаної, калійної та фосфатної сировини, відходів кольорових і рідкісних металів з розробленням екологічно чистих, ресурсозберігаючих технологій мінеральних добрив, солей, спеціальних видів сірки, металів та їх сполук, металевих порошків та інших продуктів» та науково-дослідної теми Міністерства освіти та науки України „Дослідження процесів перероблення вторинної металовмісної сировини електрохімічними методами” (номер державної реєстрації 0107U005038).

Мета і завдання досліджень. Мета дисертаційної роботи полягає у розробленні нової технології перероблення вторинних нікельвмісних розчинів методом контактного осадження (цементації) на поверхні магнію з одержанням порошку нікелю і повною утилізацією маточних розчинів. Для досягнення зазначеної мети необхідно було вирішити такі завдання:

- визначити кінетичні та технологічні закономірності процесу контактного осадження нікелю з розчинів нікелю сульфату на магнієвій стружці;

- з’ясувати вплив основних технологічних параметрів процесу (температури, гідродинамічних умов, складу початкового розчину, площі металу-цементатора) на технологічні показники контактного осадження нікелю, визначити оптимальні значення цих параметрів та фізико–хімічні властивості одержаного нікелевого порошку;

- вивчити можливість та умови перероблення магнію гідроксиду, який утворюється як побічний продукт у процесі контактного осадження нікелю, в супутній товарний продукт – магнію оксид;

- з’ясувати умови перероблення маточних розчинів у сіль Туттона за допомогою органічного осаджувача селективної дії і його циклічного використання в процесі;

- обґрунтувати основні стадії, розробити технологічний режим і технологічну схему одержання дрібнодисперсного порошку нікелю і повного перероблення маточних розчинів у магнію оксид і сіль Туттона;

- виконати техніко-економічні розрахунки запропонованої технології, на підставі яких дати техніко-економічну оцінку її ефективності.

Об’єкт дослідження – технологія перероблення нікельвмісних розчинів способом контактного осадження дисперсного порошку нікелю на магнії та одержанням магнію оксиду і гексагідрату амонію-магнію сульфату.

Предмет дослідження – процеси, на яких ґрунтується розроблена технологія: взаємодія аміачного розчину нікелю сульфату з металічним магнієм, виділення одержаного нікелевого порошку з системи, промивання і прожарювання осаду магнію гідроксиду, виділення солі Туттона з маточних розчинів за допомогою органічного осаджувача - ізопропілового спирту.

Методи дослідження. Кінетику осадження порошку нікелю вивчали відповідно до загальновизнаних методик в ізотермічних умовах. До початкового розчину амонію і нікелю сульфатів реактивної чистоти додавали аміачну воду для зв’язування іонів нікелю в комплексну сполуку і запобігання виділенню нікелю гідроксиду в тверду фазу. Для визначення вмісту окремих іонів у пробах рідких і твердих фаз використовували сучасні стандартні хімічні та інструментальні методи аналізу (титриметричні, гравіметричні, фотоколориметричний, спектральний). Густину розчинів вимірювали ареометрами, в’язкість – віскозиметрами. Для визначення рН розчинів використовували потенціометричний метод. Форму і розміри частинок нікелевого порошку визначали методом оптичної мікроскопії. Теоретичні розрахунки та оброблення експериментальних даних здійснювали за допомогою персонального комп’ютера з використанням пакетів прикладних програм (MS Office, Origin Pro, Adobe Photoshop).

Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що одержані в роботі результати є фізико-хімічною основою нової технології перероблення нікельвмісних розчинів з одержанням дрібнодисперсного порошку нікелю контактним осадженням на магнієвій стружці і супутніх товарних продуктів – магнію оксиду та солі Туттона (MgSO4(NH4)2SO46H2O), а саме:

- вперше одержано теоретичні закономірності і кількісні залежності процесу виділення порошку нікелю в системі [Ni(NH3)6]SO4-(NH4)2SO4-H2O на магнієвій стружці залежно від температури, гідродинамічних умов, складу початкового розчину, площі металу-цементатора. Визначено кінетичні характеристики цього процесу (область перебігу, константи швидкості, температурний коефіцієнт, уявну енергію активації);

- встановлено кількісні залежності якості одержаного магнію оксиду від умов промивання осаду магнію гідроксиду та його прожарювання;

- одержано закономірності нового процесу виділення солі Туттона ((NH4)2SO4MgSO46H2O) в тверду фазу в системі MgSO4-(NH4)2SO4-H2O дією органічного висолювача – ізопропілового спирту.

Практичне значення одержаних результатів. На підставі комплексу теоретичних та експериментальних досліджень створено нову технологію, розроблено технологічний режим і технологічну схему одержання дрібнодисперсного порошку нікелю з вторинних розчинів нікелю сульфату і перероблення маточних розчинів у магнію оксид і гексагідрат магнію-амонію сульфату. Одержані за розробленим способом товарні продукти відповідають чинним стандартам і технічним умовам. Виконані узагальнені матеріально-енергетичні і техніко-економічні розрахунки переконливо свідчать про технологічну ефективність та економічну доцільність промислової реалізації розробленої технології.

Теоретичні й технологічні положення, одержані внаслідок виконання цієї дисертаційної роботи, частково використовуються у навчальному процесі, зокрема, у викладанні дисциплін „Хімічна технологія основних солей і мінеральних добрив” і „Технологія електрохімічних виробництв”.

Особистий внесок здобувача полягає у виконанні експериментальних досліджень, опрацюванні одержаних результатів, розробленні технологічного режиму і технологічної схеми, виконанні матеріальних, теплових і техніко-економічних розрахунків, узагальненні і формулюванні основних положень дисертаційної роботи і висновків. Формулювання мети та завдань роботи, обговорення результатів досліджень, їх інтерпретація, узагальнення і формулювання висновків виконувалися разом з науковим керівником, д.т.н., професором Перекупко Т.В. Внесок співавторів спільних публікацій полягає в обговоренні результатів досліджень та їх узагальненні.

Особистий внесок здобувача в наукові роботи: виконання експериментів, визначення оптимальних значень технологічних параметрів процесу вилучення нікелю з нікельвмісних розчинів [1-3, 5,8-10]; визначення технологічних параметрів виділення солі Туттона з відпрацьованих розчинів після відділення нікелевого порошку [4]; участь у розробленні формули винаходу одержання дисперсних металевих порошків [6]; зроблено порівняння ефективності вилучення дисперсних порошків нікелю із відпрацьованих розчинів [7].

Апробація результатів дисертації. Основні положення та результати дисертаційної роботи розглядалися на Міжнародній конференції “Электрические контакты–2002” (Росія, м. Санкт-Петербург, 2002 р.), V Всеукраїнській конференції студентів та аспірантів „Сучасні проблеми хімії” (м. Київ, 2004 р.), Міжнародній науково-практичній конференції “Комплексне використання сировини, енерго- та ресурсозберігаючі технології у виробництві неорганічних речовин” (м. Черкаси, 2004 р.), ІV Українській конференції з технології неорганічних речовин з міжнародною участю (м. Дніпродзержинськ, 2008 р.), наукових семінарах кафедри хімії та технології неорганічних речовин НУ ”Львівська політехніка” (2002-2004, 2007-2008 рр.).

Публікації. За результатами досліджень дисертаційної роботи опубліковано 9 наукових праць, з них 5 – у фахових наукових виданнях, та одержано деклараційний патент України на винахід.

Подобные работы
Максимович Ігор Євстафійович
Розробка теоретичних основ і технології регенерації відпрацьованих розчинів у виробництві магнію оксиду моноетаноламіновим способом
Хацевич Ольга Мирославівна
Технологія перероблення полімінеральної калійної руди з конверсією важкорозчинних мінералів у каїніт
Чубін Костянтин Іванович
Розвиток теорії та удосконалення технології десульфурації чавуну вдуванням диспергованого магнію
Гетало Ольга Володимирівна
Опрацювання складу, технології та дослідження лікарських засобів з солями магнію для застосування при магнійдефіцитних станах
Дроздова Анна Олександрівна
Розробка складу і технології парентерального лікарського засобу, що містить іони калію, магнію, глутамінату та сорбітол

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net