Роль диафрагмы и скорости циркуляции при электролитическом рафинировании никеля

Растворение на аноде вместе с никелем примесей меди, кобальта, железа, свинца и цинка и возможность их осаждения на катоде делают процесс электролитического рафинирования никеля в его классическом оформлении (подобно процессу электролитического рафинирования меди) невозможным.

Процесс электролитического рафинирования никеля можно осуществить только при разделении анодного и катодного процессов и обеспечении непрерывного прохождения постоянного электрического тока.

Технически такое разделение процессов осуществляют применением диафрагменной ячейки, в которую помещают катод (катодную основу). В диафрагменную ячейку с заданной скоростью подают чистый никелевый электролит (католит). Обедненный никелем и загрязненный примесями католит, прошедший через диафрагменную ткань, становится анолитом и поступает на химическую очистку.

Диафрагменная ячейка представляет собой каркас из дерева или полипропиленового профиля, на который натянут мешок из ткани. Роль, выполняемая диафрагмой, состоит в том, чтобы за счет давления столба раствора, находящегося в катодной ячейке, создать в порах ткани определенную линейную скорость истечения католита в анодное пространство и этим не допустить диффузии ионов примесей из анолита в католит.

При этом, чистый никелевый электролит должен подаваться в диафрагменную ячейку с такой скоростью, чтобы обеспечить достаточную концентрацию никеля в катодном пространстве и превышение скорости протекания раствора через поры диафрагменной ячейки из катодного пространства в анодное над скоростью миграции катионов из анодного в катодное пространство под влиянием электрического поля.

Вследствие различия концентраций ионов в прикатодном и прианодном слоях наблюдается изменение скорости циркуляционных потоков в ячейке (рисунок 3), исключающее проникновение накапливающегося у днища ванны более тяжелого (d″а) раствора в катодную ячейку.

Перемешивание католита в катодной ячейке осуществляется за счет обеднения электролита по никелю в прикатодном слое. Струйки раствора меньшей плотности (d′к) вдоль поверхности катода поднимаются вверх, а более богатый электролит (d″к) из среднего пространства опускается в нижнее пространство диафрагмы.

Большую роль в перемешивании католита играет выделяющийся на катоде водород. Пузырьки водорода, отрываясь от поверхности катода, создают непрерывный поток снизу вверх вблизи катодной поверхности, увлекая за собой электролит.

Для увеличения перепада давлений электролита и обеспечения условий истечения католита через диафрагму более тяжелый анолит необходимо отводить из нижних слоев объема ванны, как показано на рисунке 3.