Введение к работе
Актуальность темы. В машиностроении широкое распространение получили процессы гальванического и химического никелирования. Отличительной особенностью обоих процессов является большой объем потерь солей никеля с относительно концентрированными никельсодержащими отходами (НСО), которые обьгано сбрасываются на очистные сооружения, в результате чего никель смешивается с другими токсичными металлами (ТМ) и безвозвратно теряется. К таким отходам относятся, в частности, отработанные растворы химического никелирования (ОРХН) и растворы из ванн улавливания (РВУ) после гальванического никелирования, содержащие от 3 до 20 г/л Ni2+.
К настоящему времени разработаны разнообразные физико-химические методы утилизации Ni из НСО (электролиз с объемно-пористым электродом, ионный обмен и др.). Их общим недостатком является сложность используемого оборудования и его обслуживания. В то же время не реализованы до конца возможности простого и экономичного реагентного, метода нейтрализации НСО с утилизацией никеля. Реагентная нейтрализация ОРХН осложнена наличием в них аммонийного азота (АА), поскольку корректировка раствора проводится аммиаком. Это требует проведения теоретического анализа процесса нейтрализации и прикладных исследований. Применительно к РВУ определенные возможности заключены в их окислительной переработке.
Цель работы. Составление материального баланса действующих установок химического никелирования (ХН) с целью прогнозирования перехода никеля в покрытие и в различные виды отходов.
Разработка математической модели нейтрализации никеля в ОРХН с использованием расчетов ионных равновесий в системе Ni2+ - Ni - NH3 - ОН.
Экспериментальная проверка математической модели и разработка технологии нейтрализации ОРХН с последующей утилизацией никеля.
Разработка окислительного способа нейтрализации РВУ.
Научная новизна. Разработана методика балансового расчета движения никеля в технологическом процессе химического никелирования.
На основании расчетов ионных равновесий и проведенных экспериментов определены условия нейтрализации ОРХН и термической десорбции аммиака с целью последующей утилизации никеля и удаления АА из стоков.
Установлено явление частичного окисления суспензий №(ОН) при их озонировании.
Практическая ценность работы. Составлен материальный баланс движения никеля
в процессе ХН, позволяющий прогнозировать переход никеля в покрытие и в отходы и
намечать пути снижения отходности производства.
Разработана технология нейтрализации ОРХН, позволяющая вернуть сульфат никеля в процесс ХН и снизить на 95 - 99 % содержание АА в стоках.
Разработана технология нейтрализации ОРХН с использованием отработанных растворов обезжиривания с получением никельсодержащего концентрата.
Предложена одноступенчатая окислительно-реагентная переработка РВУ, позволяющая ускорить седиментацию гидроксидного осадка.
Апробация работы. Основные материалы докладывались и обсуждались на: Международной конференции и выставке "Электрохимия, гальванотехника и обработка поверхности", Москва, 2001 г.; IV Международном научно-практическом семинаре "Современные электрохимические технологии в машиностроении", Иваново, 2003 г.; XI и ХП Всероссийских совещаниях "Совершенствование технологии гальванических покрытий", Киров, 2000,2003 гг.; ежегодных научно-технических конференциях "Наука -производство -технологии - экология", Киров, 2000 - 2004 гг.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ, в том числе 3 статьи и 13 тезисов докладов.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, выводов, приложений и библиографического списка. Общий объем работы 199 страниц машинописного текста, 30 таблиц, 46 рисунков, ссылок 162.
