Файл: Авдеев, Н. Я. Аналитико-статистические исследования кинетики некоторых физико-химических процессов учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 19.10.2024
Просмотров: 74
Скачиваний: 0
Рис. 19. Дифференциальные кривые распределения гидрата закиси нике ля с добавкой 6 г/л LiOH при термостатированин: 1 — через 0,25 часа после химического осаждени-я; 2 — через 3 час. после осаждения; 4 —
через 24 часа после осаждения
принимают минимальные значения, и в 1,25 раза повышается степень неоднородности системы.
Замечено также, что добавки LiOH во всех испытанных образ цах способствуют увеличению содержания грубых фракций сис темы. Содержание грубых фракций системы особенно резко воз растает при больших добавках LiOH. В этом случае получается грубодисперсный продукт с незначительной внешней удельной поверхностью.
Т а б л и ц а 71
Дисперсионная характеристика гидрата закиси никеля с добавкой 6 zjji Li ОН в зависимости от времени выдерживания пульпы при температуре 50° С
Время выдер живания, час
0,25
1
2
3
6
24
Интервалы дисперсности по . |
|
Показатели |
дисперсности |
||||||||
|
|
радиусам, мк |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
<10 10— 20— 40— 60— 80— |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
20 |
40 |
60 |
80 |
120 |
А |
|
о0. |
R, |
/г, |
t |
фракционный |
состав, |
% массы |
% |
|
см2/г |
мк |
мк |
||||
|
|
|
|
|
|
||||||
5 |
11 |
27 |
23 |
15 |
19 |
|
|
1370 |
30 |
40 |
2,5 |
10 |
14 |
27 |
17 |
13 |
19 |
± |
8 |
2110 |
20 |
39 |
3,0 |
13 |
15 |
25 |
17 |
11 |
19 |
+ 12 |
3020 |
14 |
37 |
3,2 |
|
14 |
16 |
26 |
17 |
9 |
18 |
±14 |
3090 |
10 |
35 |
3,2 |
|
10 |
15 |
22 |
18 |
12 |
23 |
±14 |
1960 |
15 |
38 |
3,2 |
|
5 |
12 |
24 |
21 |
15 |
23 |
± |
5 |
1350 |
25 |
40 |
2,8 |
131
§ 29. Влияние добавок сернокислого кобальта на дисперсность гидрата закиси никеля
Известно [148], что работоспособность п технико-экономиче ские показатели окисно-никелевых электродов в значительной сте пени зависят от структуры и гранулометрического состава гид рата закиси никеля, которые определяются как условиями и тех нологическими режимами проведения процесса осаждения его и последующих вспомогательных операций, так и природой доба вок, вводимых в растворы [147—149]. В работах [2, 145, 149] проведены исследования влияния ультразвука, омагннчивания, добавок LiOH и других факторов на фракционный состав гидрата закиси никеля. В работе [150| исследовано влияние добавок сернокислого кобальта в раствор сульфата никеля на грануло метрический состав осаждаемого гидрата закиси никеля. Фрак ционный состав и дисперсные характеристики определялись ана литическим методом [2, 13, 145]. Результаты исследований пред ставлены в табл. 72—75, где введены обозначения:
а0— внешняя удельная поверхность (см2/г)\
R — средневзвешенный эквивалентный радиус частиц |
(мк)\ |
R — эквивалентный радиус частиц наивероятнейшнх фрак |
|
ций (иі/с); |
|
/ — показатель полпдисперсностп системы. |
|
Т а б л и ц а |
72 |
Влияние добавок C0S04 на дисперсность свежеосажденного гидрата закиси никеля
Количество COSO,,, г/л
Контрольный
0,75
1,5
3,0
|
Интервалы |
дисперсности, мк |
|
Показатели |
дисперсности |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
<10 |
10—20|20—Зо|зО—4 |
0 J4 |
O—60 |
>60 |
|
R |
1 R |
|
||
фракционный |
состав, |
% |
массы |
|
ч0 |
f |
||||
|
|
|
|
|
||||||
5 |
12 |
16 |
17 |
|
30 |
20 |
990 |
43 |
40 |
1,93 |
6 |
11 |
15 |
15 |
|
27 |
26 |
1050 |
46 |
35 |
2,22 |
16 |
20 |
17 |
13 |
|
16 |
18 |
3279 |
29 |
10' |
3,0 |
7 |
15 |
17 |
17 |
|
23 |
21 |
1381 |
38 |
30 |
2,34 |
Из табл. 72 видно, что добавки ионов Со++ влияют на грану лометрический состав гидрата закиси никеля. Изменение, фрак ционного состава зависит от количества внесенной добавки. Наи-
132
большее влияние оказывает добавка CoS04 в количестве 1,5 г/л. При меньших и больших количествах добавки наблюдается не значительное изменение фракционного состава гидрата.
Действие добавки CoS04 зависит не только от его количества, но и от времени выдерживания суспензии Ni(OH)ä в маточном растворе (табл. 73).
Т а б л и ц а 73
Зависимость фракционного состава гидрата закиси никеля при добавке 1,5 г/л C0S04 от времени-выдерживания суспензии в маточном растворе
Интервалы дисперсности, мк
Показатели дисперсности
Время, час
0,25
2
3
<10 |
10—20J20—30 30—40 40.-60 |
>60 |
|
|
|
|
|||
|
фракционный |
состав, |
% массы |
<?о |
R |
R |
f |
||
|
|
|
|
|
|||||
12 |
18 |
22 |
14 |
20 |
14 |
3279 |
29 |
10 |
3,02 |
13 |
21 |
21 |
15 |
18 |
12 |
2077 |
29 |
20 |
2,80 |
7 |
15 |
19 |
18 |
26 |
15 |
1847 |
38 |
30 |
2,44 |
Из табл. 73 видно, что добавка CoS04 по-разному влияет на изменение фракционного состава созревающего в маточном раст воре гидрата закиси никеля. Например, при двухчасовом выдер живании осажденной суспензии в маточном растворе содержание мелких и средних фракций системы увеличивается, а содержание крупных фракций заметно уменьшается; при трехчасовом выдер живании, наоборот, содержание мелких и средних фракций умень шается, а крупных увеличивается. Аналогичное влияние времени выдерживания суспензии в маточном растворе на гранулометри ческую характеристику гидрата закиси никеля наблюдается и при добавке 3 г/л CoSÖ4 (табл. 74).
Т а б л и ц а 74
Зависимость фракционного состава гидрата закиси никеля при добавке 3 г/л COSO,, от времени выдерживания суспензии в маточном растворе
Время, час
Интервалы дисперсности, мк
Показатели дисперсности
10 10—20 20—30j30—4о|чО—60 >60
с 0 |
R |
R |
f |
фракционный состав, % массы
0,25 |
7 |
15 |
17 |
17 |
23 |
21 |
1381 |
38 |
■ |
30 |
2,34 |
2 |
12 |
21 |
19 |
16 |
19 |
13 |
2059 |
29 |
|
20 |
2,88 |
3 |
7 |
15 |
19 |
17 |
25 |
17 |
1325 |
37 |
|
30 |
2,33 |
24 |
3 |
11 |
15 |
17 |
28 |
26 |
• 1085 |
44 |
|
35 |
2,25 |
133
Интересно было сравнить результаты определения фракцион ного состава гидрата закиси никеля, полученного с добавками UOH [147] в растворе NaOH и CoS04 в растворе сульфата нике ля (табл. 75).
|
’ |
Т а б л и ц а 75 |
Фракционный состав гидрата закиси никеля, осажденного |
||
из |
растворов с добавками |
L10H и C0S04 |
Условия химическо |
Интервалы дисперсности, мк Показатели дисперсности |
|
го осаждения ГЗН |
|
|
|
добавка |
количество, г/л - |
время ста* рения, час |
<10 |
10—20 |
20—30 |
30—40 |
40—60 |
>60 |
|
|
|
|
фракционным состав, % массы
оа R R f
|
|
0,25 |
5 |
12 |
16 |
17 |
30 |
20 |
990 |
43 |
40 |
2,1 |
Без добавок 2 |
5 |
12 |
17 |
19 |
26 |
21 |
1020 |
44 |
35 |
2,2 |
||
|
|
6 |
5 |
13 |
19 |
20 |
25 |
18 |
1100 |
42 |
35 |
2,2 |
L1U11 |
|
0,25 |
5 |
11 |
13 |
14 |
23 |
34 |
1370 |
40 |
30 |
2,5 |
|
3 |
14 |
16 |
13 |
13 |
17 |
27 |
3090 |
35 |
10 |
3,2 |
|
|
|
|||||||||||
|
I ,0 |
0,25 |
16 |
20 |
17 |
13 |
16 |
18 |
3279 |
29 |
10 |
3,0 |
|
2 |
13 |
21 |
21 |
15 |
18 |
12 |
2077 |
29 |
20 |
2,8 |
|
|
|
|||||||||||
Из сопоставления данных табл. 75 следует, что добавка суль фата кобальта оказывает существенно большее диспергирующее действие, чем добавки гидроокиси лития. Кроме того, наблюдает ся различный характер влияния этих добавок на кинетику форми рования фракционного состава осадков. В то время как макси мум диспергирующего действия добавки 6 г/л LiOH наблюдается только через 3 часа выдерживания суспензии в маточном раство ре при температуре 50°, действие добавки кобальта обнаруживает ся сразу же после осаждения гидрата. При введении LiOH наб людается увеличение содержания как мелких, так и крупных частиц за счет убыли содержания средних. Добавка кобальта приводит к уменьшению количества крупных частиц (г > 40 м) почти в 2 раза, и больше половины всей массы (55%) приходится на частицы с г < 30 мк\ в контрольном образце сразу после осаж дения таких частиц содержится 33%, а с добавкой LiOH — 43%.
В связи с тем что небольшое количество добавки CoS04 (1,5 г/л) в раствор сульфата никеля оказывает значительное дис пергирующее действие на фракционный состав осаждаемого гид рата закиси никеля, целесообразно применять добавки серно кислого кобальта для получения высокодисперсного продукта.
134
§ 30. Фракционный состав гидрата закиси никеля, осажденного из омагниченных растворов
В табл. 76,77 приведены результаты седиментометрического определения фракционного состава ГЗН, осажденного из пред варительно омагниченных растворов сернокислого никеля [1491.
Магнитная обработка растворов осуществлялась при помощи шестиполюсного аппарата, сконструированного Г. К. Черновым [151] с радиальным расположением рабочего зазора между же лезным стержнем диаметром 16 мм и корпусом электромагнита. Растворы пропускали через стеклянные трубки с внутренним диаметром 3,5 мм, уложенные в рабочем зазоре аппарата, со скоростью 10 м/мин.
Использовались три трубки, которые, будучи последователь но соединенными, обеспечивали трехкратное прохождение раст вора через омагничивающий аппарат. Индукция магнитного поля в рабочем зазоре равнялась 3500 гс.
Условия химического осаждения ГЗН и методика снятия кри вых седиментации были такими же, как описано в работах [2, 13, 145].
Всвязи с тем что эффект магнитной обработки растворов об ладает последействием, осаждение ГЗН проводили через разные промежутки времени (0,5, 2, 15, 24 и 48 часов) после омагничения раствора сернокислого никеля. Кроме того, с целью установ ления характера влияния омагничения на кинетику «старения» осадков ГЗН в маточном растворе кривые седиментации снима лись через разные промежутки времени (0,25, 2, 24 и 48 часов) выдерживания осажденной суспензии без внешних воздействий при комнатной температуре.
Втексте и в таблицах используются следующие условные обозначения: образцы суспензии ГЗН обозначаются дробными числами, числитель указывает время (в часах) выдерживания омагниченного раствора до начала осаждения ГЗН, знаменатель— время выдерживания осадка ГЗН в маточном растворе до начала седиментометрических определений.
Для образцов гидрата, осажденных из неомагниченных раст воров, в числителе стоит буква К (контроль).
Влияние факторов воздействия на фракционный состав оце нивали методом сопоставления данных седиментометрических определений.
Из табл 76 видно, что предварительное омагничение раствора сернокислого никеля, используемого для осаждения щелочью ГЗН, оказывает заметное влияние на дисперсность частиц
135