ИЗБИРАТЕЛЬНЫЙ СОСТАВ И УСЛОВИЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО РАСТВОРЕНИЯ МОЛИБДЕНОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

CHOSEN COMPOSITION AND REQUIREMENTS OF ELECTROCHEMICAL SOLUTION OF MOLIBDEN MIXTURE
Цитировать:
Зиядуллаев А.Ш., Суяров З.Х., Кобилов Ж.С. ИЗБИРАТЕЛЬНЫЙ СОСТАВ И УСЛОВИЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО РАСТВОРЕНИЯ МОЛИБДЕНОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. 2022. 6(96). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/13842 (дата обращения: 07.12.2022).
Прочитать статью:

 

Исследование не финансируется (информация о спонсорстве, грантах)

Укороченное название статьи (Runningtitle): электрохимическое растворение молибденовых соединений

 

АННОТАЦИЯ

При переработке молибдена методом порошковой металлургии возникают нерастворимые соединения молибдена, которые образуют спеки на поверхности никелевых лодочек (сплав Ni - 63 %, Mo - 27 %) [1, 2, 3, 4, 5]. Необходим поиск эффективной технологии очистки никелевых лодочек от молибденового спека, обеспечивающей их многократное использование и возвращение в производственный цикл металла, связанного в спеке.

Для решения этой задачи нами были применены электрохимические методы, т.е. условия электрохимического растворения молибденовых соединений (металлический молибден, сплав никель-молибден, спек молибдена и никель – молибденовая лодочка со спеком) в водном электролите молибденово-кислого аммония, дополнительно содержащее едкий калий [6, 7].

Разработана электрохимическая технология очистки Ni-Mo лодочек от молибденового спека, которая обеспечивает их многократное использование и получение из раствора дополнительного количества металла. Проведенные подсчеты показывают достаточно высокую селективность растворения молибдена и высокую экономическую эффективность предлагаемой технологии.

ABSTRACT

When molybdenum is processed by powder metallurgy, insoluble molybdenum compounds arise, which form specs on the surface of nickel boats (Ni - 63%, Mo - 27% alloy). It is necessary to search for an effective technology for cleaning nickel boats from molybdenum cake, ensuring their repeated use and return to the production cycle of metal bound in the cake [1, 2, 3, 4, 5].

To solve this problem, we applied electrochemical methods, i.e. conditions for the electrochemical dissolution of molybdenum compounds (metallic molybdenum, nickel-molybdenum alloy, molybdenum cake and nickel-molybdenum boat with cake) in an aqueous electrolyte of molybdenum acid ammonium, additionally containing caustic potassium [6, 7].  

An electrochemical technology has been developed for cleaning Ni-Mo boats from molybdenum cake, which ensures their repeated use and the receipt of an additional amount of metal from the solution. The calculations show a sufficiently high selectivity of dissolution of molybdenum and high economic efficiency of the proposed technology.

 

Ключевые слова: молибден, электрохимический способ растворения, спек молибдена, сплав никель-молибден, плотность тока, cелективное растворение.

Keywords: molibden, electrochemical solution, molibden mixture, Ni-Mo alloy, current density, selective dissolution.

 

Цель (Object): изучить избирательный состав и условия электрохимического растворения молибденовых соединений

Введение (Introduction): В металлургических производствах имеются отработанные кеки, шламы хвосты и ломы содержащие цветные и благородные металлы. Они являются техногенным сырьем для извлечения цветных и благородных металлов. Вовлечение в переработку такого металлсодежащего вторичного сырья (медный клинкер цинкового производства, лом свинца в аккумуляторном производстве, лом аффинажных ювелирных заводов и сплавы для зубных протезов, специальные припои и т.д.) - потенциальный источник дополнительного наращивания мощности производства цветных и драгоценных (благородных) металлов в металлургии Республики Узбекистан [1, 2, 3, 4, 5].   

Разработка технологии электрохимического рафинирования подобных цветных и других ценных металлов из вторичного сырья является актуальной проблемой[6, 7].  Для разделения и извлечения цветных металлов предпочтение отдаётся  гидрометаллургическому методу, в частности электрохимическому рафинированию.

Исследовано растворение медного клинкера, содержащего медь, цинк, кадмий, свинец, железо и благородные металлы. Растворение и выделение цветных металлов проведены из сухосульфотизированного сырья выщелачиванием 10-15 % раствора серной кислоты. В результате этого все цветные металлы переходят в раствор  и благородные  металлы концентрируются в кеке выщелачивания [8]. Из раствора по известным методам извлекали цветные металлы, а из кека – благородные металлы.

При восстановлении паромолибдата аммония в никелевых лодочках (сплав Ni - 63 %, Mo - 27 %) в водородной среде часть металла спекается и прилипает к внутренней поверхности лодочек.

При переработке молибдена методом порошковой металлургии возникают нерастворимые соединения молибдена, которые образуют спеки на поверхности никелевых лодочек (сплав Ni - 63 %, Mo - 27 %), прочно связанные с ней и не поддающиеся удалению, из-за чего никелевые лодочки не могут быть повторно использованы и становятся отходом производства и до настоящего времени нет способа переработки  таких вторичных металлов.

Необходим поиск эффективной технологии очистки никелевых лодочек от молибденового спека, обеспечивающей их многократное использование и возвращение в производственный цикл металла, связанного в спеке.

Целью данной работы является разработка электрохимического способа растворения молибденовых соединений из никель – молибденовых спеков. Для решения этой задачи были использованы электрохимические методы, т.е. анодное растворение соединений молибдена в водном электролите молибденово-кислого аммония, дополнительно содержащее едкий калий.

Из литературных данных известно, что селективный растворитель отсутствует при электрохимическом  анодном растворении молибденового соединения с поверхности сплава никель-молибден [1-5].

Объекты и методы исследований. Для электрохимического исследования было представлено молибденсодержащее сырьё: металлический молибден, сплав никель-молибден, спек молибдена и никель – молибденовая лодочка со спеком.

Для растворения вышеуказанных образцов после многих поисков растворителя (нитрат калия, щелочной раствор щавелевой кислоты, едкий калий и др.) был подобран солевой электролит молибденовокислого аммония (NH4)6Mo7O24*4H2O. Однако в этом растворе растворяются молибден, спек молибдена и сама никелевая лодочка. Для нахождения селективного растворителя и потенциала растворения компонентов был использован метод поляризационного измерения. Опыты проводились на небольших электродах, приготовленных соответственно из молибденовой, никелевой пластинки и корпуса никель-молибденовой лодочки при температуре 30 0С. Поляризующий ток подавался от потенциостата П-5827. Потенциал измерялся с помощью катодного вольтметра А4-МГ [2, 8].

Результаты и их обсуждение. Анализ проведенных измерений показал, что в электролит необходимо добавлять пассивирующий компонент, не препятствующий растворению молибденового спека, но пассивирующий поверхность лодочки. Таким компонентом оказалось натриевая или калиевая щелочь. При введении в солевой электролит 50-100 г/л щелочи наблюдается резкое изменение во взаимном расположении поляризационных кривых по диапазону потенциалов (рис.).  Исходя из этого, для очистки никелевых лодочек нами предлагается следующий состав электролита (г/л): молибденово-кислый аммоний – 20-30, едкий калий – 50-100. В таком электролите металлический молибден остаётся в области потенциалов, когда не достигается пассивация его поверхности, а сплав Ni - Mo и металлический никель пассивируется, т.е. молибденовый спек растворяется, а сама лодочка не растворяется.

 

Рисунок 1. Анодные поляризационные кривые растворения молибдена, никеля и сплава молибден-никель в щелочном  электролите.

Температура 30 0С.

 

Экспериментально был установлен режим электролиза. Процесс анодного растворения ведут при плотности тока 80 - 120 а/дм2, напряжении 5 - 6 В, температуре электролита 35 – 55 0С, pH - 9-10. Данный состав электролита и условия электролиза были использованы для анодного растворения молибдена, а также других соединений и сплавов, таких, как молибден, молибден-рений, спек молибдена-никель-молибденовая лодочка со спеком и никель-молибденовый сплав.  Данные электрохимического растворения этих соединений приведены в таблице.

Из таблицы следует, что в щелочном электролите молибдена молибденовый спек растворяется, а сама лодочка остаётся в сохранности. Для проведения опытов по очистке никель-молибденовых лодочек со спеком была сконструктирована специальная ванна. Выход по току составляет 55-65 %.  

Таблица1.

Скорость анодного растворения соединений молибдена.

Плотность тока 60 А/м2, температура – 25 0С, время – 2 часа

П№

 

Соединение молибдена

Состав растворителя

(NH4)6Mo7O24*4H2O

(NH4)6Mo7O24*KOH

Растворено, г

Скорость растворения, мг/см2 час

Растворено, г

Скорость растворения, мг/см2 час

1

Молибден Mo

0,155

12,88

0,833

69,4

2

Мо-Re

0,4372

36,40

0,978

81,53

3

Ni-Mo

лодочка со спеком

0,206

17,15

0,744

62,03

4

Спек Mo

0,139

11,52

0,821

69,23

5

Сплав Ni-Mo

0,0064

0,53

0,0002

0,018

 

После установления состава электролита и режима электролиза мы приступили к очистке никелевых лодочек от молибденового спека. Поверхность спека в лодочке малого размера была равна 1 дм2, а количество спека не превышало 400 г. При плотности тока 100 А/дм2 минимальное время очистки составляло 6,7 часа, а при плотности тока 30 А/дм2 соответственно сутки.  

Для проведения опытов была разработана специальная конструкция электролизёра и катода в целом из нержавеющей стали, снабженная охлаждающим устройством, перфорированная стальной подставкой для лодочек (анодов), которые подсоединялись с анодной клеммой выпрямителя ВАКР-3200/24 и пластиночным катодом с вертикальным стержнем токопроводом. Между поверхностью спека (анод) и катодом была установлена перфорированная поливиниловая пластина, предохран-яющая от короткого замыкания. Все лодочки ставятся на анодную решетку с промежуточным расстоянием 1,5-2 см, которая подсоединена стальным токопроводом. Объем электролита – 170 л. Высота решетки над дном ванны составляет около 75 мм с выпрямителем. Образовавшийся шлам накапливается на наклонном днище ванны и по накоплению выводится. Установлено, что в процессе анодного растворения молибдена в электролите содержание молибдена повышается до 300-400 г/л в пересчете на металл. Содержание щелочи по ходу электролиза необходимо  корректировать и поддерживать на уровне 50-100 г/л. Расход щелочи на 1 кг молибдена составляет 1,17-1,80 кг вследствие образования над зеркалом электролита. При таких условиях электролиза, считая, что в каждой ванне имеется 400 г молибденового спека, можно получить насыщенные растворы 350 г/л за трое суток. Полученные в процессе анодного растворения спека молибденсодержащие растворы направляют на гидрометал-лургический передел для извлечения солей молибдена.

Выводы (Conclusions)

Разработана электрохимическая технология очистки никелевых лодочек от молибденового спека, обеспечивающей их многократное использование и возвращение в производственный цикл металла, связанного в спеке. Проведенные подсчеты показывают достаточно высокую селективность растворения молибдена и высокую экономическую эффективность предлагаемой технологии.      

 

Благодарности (Acknowledgements). Авторы выражают глубокую благодарность д.х.н., профессору Ишанходжаеву  С. за ценные советы при подготовке статьи.

 

Список литературы:

  1. Ziyadullayev A.Sh., Ishankhodjayev S. Izuchenie zakonomernostey videleniya svetnix i blagorodnix metallov elektrohimicheskim metodom. Vestnik TashGTU, 2006, no. 2, pp. 118-121.
  2. Ishankhodjayev S., Guro V.P., Ibragimov A.M., Ganiyeva G. Obogashenie i pererabotka mednogo klinkera sinkovogo zavoda AGMK. Uzbekskiy khemicheskiy junnal, 2005, no. 2, pp. 38-42.
  3. N.G. Kravchenko, A.G. Maslennikov, А.А. Shiryaev. The formation of nanoclusters in nitric acid solutions containing molybdenum and zirconium (IV) // Proceedings of the Seventh European summer school on supramolecular, intermolecular, interaggregate interactions and separation chemistry, July 20-23, 2012, Moscow.
  4. Yaprinseva O.A, Kolosnisin V.S., Yasik N.A.,  Krasnogorskaya N.N.  Anodnoe rastvorenie molibdena  I volframa v rastvore sulfata natriya. Jurnal prikladnoy  khimii. 2002, tom 75, no. 4. pp. 678 - 679.
  5. Vasko L. Elektrohimiya molibdena i volframa [Electrochemics of Molibden and Tungsten]. – Kiev, Naukova dumka, 1977. 152 p.
  6. Siganov G.A., Ishankhodjayev S. Anodnoe rastvorenie molibdena v rastvore azotno-kislogo ammoniya v prisutstvii perekisi vodoroda. Dokladi AN Uzbekistana, 1973, no. 4, pp. 30-32.
  7. Ishankhodjayev S., Artikbayev T.D., Chernilovskaya A.I., Cherniy Т.А. V sbornike nauchnix trudov «Himiya I himicheskaya tehnologiya redkix i svetnix metallov» [Collection of scientific works «Chemistry and chemical technology of rare and non-ferrous metals»], Tashkent, Fan, 1974, pp. 123-126.
  8. Ishankhodjayev S., Ziyadullayev A.Sh., Rakhmatova N. Electrokhimicheskoe rastvorenie soedineniy molibdena. Vestnik TashGTU, 2007, no. 1, pp. 149-152.
Информация об авторах

канд. химич. наук, доцент, преп. Академии Вооруженных Сил Республики Узбекистан, Узбекистан, г. Ташкент

Candidate of Chemical Sciences, Associate Professor, teacher of the Academy of the Armed Forces of the Republic of Uzbekistan, Uzbekistan, Tashkent

доцент, ст. преп. Академии Вооруженных Сил Республики Узбекистан, Узбекистан, г. Ташкент

Associate Professor, Senior Lecturer at the Academy of the Armed Forces of the Republic of Uzbekistan, Uzbekistan, Tashkent

преп. Академии Вооруженных Сил Республики Узбекистан, Узбекистан, г. Ташкент

Teacher of the Academy of the Armed Forces of the Republic of Uzbekistan, Uzbekistan, Tashkent

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-55878 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ларионов Максим Викторович.
Top