ООО «Институт Гипроникель», Санкт-Петербург, Россия

Клименко И. В., старший научный сотрудник Сектора технологий рафинирования никеля лаборатории гидрометаллургии, эл. почта: KlimenkoIV@nornik.ru
Грейвер М. Б., заведующий Сектором технологий рафинирования никеля лаборатории гидрометаллургии, эл. почта: GreyverMB@nornik.ru
Калашникова М. И., заведующая лабораторией гидрометаллургии, эл. почта: KalashnicovaMI@nornik.ru
Вострикова Н. М., старший научный сотрудник лаборатории гидрометаллургии, эл. почта: VostricovaNM@nornik.ru

После перехода цеха электролиза никеля АО «Кольская ГМК» к производству никелевых катодов методом электроэкстракции существенно изменились потоки и составы никелевых растворов на очистных операциях, таких как передел очистки от железа, что привело к возникновению ряда проблем. В связи с этим ранее была проведена масштабная работа по оптимизации и подбору оптимальных режимов работы передела при сохранении существующего оборудования, которая позволила наладить его работу. Однако АО «Кольская ГМК» не собирается останавливаться на достигнутом. Современная направленность предприятия на производство премиальных марок никелевой продукции высокого качества, а также изменение с течением времени состава исходного сырья в сторону увеличения в нем содержания железа приводит к необходимости искать пути более эффективной и глубокой очистки никелевых растворов от железа. Учитывая сложность процесса в реальных условиях (необходимо не только окислить все железо, но и осадить его в кек с минимально возможным содержанием ценного компонента, и зачастую конкретный фактор может влиять положительно на первый процесс, но негативно — на второй, или наоборот), стремление предприятия сократить капитальные затраты способствует поиску наиболее эффективных и научно обоснованных технических решений и режимов ведения процесса в рамках существующего оборудования. В результате была начата работа по моделированию процесса железоочистки никелевых хлоридных растворов очистки в целях поиска дальнейших путей увеличения производительности передела железоочистки. В статье приведены некоторые результаты выполненных в рамках этой работы исследований, а также описана методика проведения лабораторных экспериментов, определены необходимая мощность перемешивания раствора для достижения кинетического режима, порядок реакции окисления железа(II) по кислороду и железу, значения константы скорости окисления железа(II) и энергии активации применительно к концентрированным хлоридным никелевым растворам с присутствием меди.

1. Цветные металлы 2013 : сборник докладов V Международного конгресса, 4–6 сентября 2013 г., Красноярск / под ред. Г. Л. Пашкова, П. В. Полякова. — Красноярск : Версо, 2013. — 691 с.
2. Клименко И. В., Грейвер М. Б., Шелопутов А. Н. Оптимизация режимов железоочистк и высококонцент рированных хлоридных растворов в условиях перехода на технологию электроэкстракции никеля // Цветные металлы. 2024. № 2. С. 8–18.
3. Цапах С. Л., Мальц И. Э., Четверкин А. Ю., Смирнов П. В. Железоочистка высокохлоридных никелевых растворов // Цветные металлы. 2019. № 11. С. 61–66.
4. Карпушкин С. В., Краснянский М. Н., Борисенко А. Б. Расчеты и выбор механических перемешивающих устройств вертикальных емкостных аппаратов : учебное пособие. — Тамбов : Издательство ТГТУ, 2009. — 168 с.
5. Tianxiang Nan, Jiang uang Yang, Chaobo Tang, Weizhi Zeng et al. Reaction kinetics of shearing-enhanced goethite process for iron removal from zinc solution // Hydrometallurgy. 2021. Vol. 203. 105624. DOI: 10.1016/j.hydromet.2021.105624
6. Masao Iwai, Hiroshi Majima, Toshio Izaki. A kinetic study on the oxidation of ferrous ion with dissolved molecular oxygen // Denki Kaga ku. 1979. Vol. 7, No. 7. P. 409–414.
7. Макурин Ю. Н., Степановских Е. И., Брусницына Л. А. Кинетика сложных реакций : учебное пособие. — Екатеринбург : УГТУ–УПИ, 2008. — 51 с.
8. Muir D. M., Benari M. D., C lare B. W., Mangano P., Parker A. J. Removal of iron and formation of copper(I) from solutions, containing iron(II) and copper(II) by addition of chloride ion or acetonitrile // Hydrometallurgy. 1983. Vol. 9. P. 257–275.
9. Yufan Chen, Yong Feng, Huaqiang Chu, Deli Wu, Yalei Zhang. Cu(II)-enhanced activation of molecular oxygen using Fe(II): Factors affecting the yield of oxidants // Chemosphere. 2019. Vol. 221. P. 383–391.
10. Кубасов А. А. Химическая кинетика и катализ. Ч. 1. — М. : Изд-во Московского университета, 2004.
11. Nicol M. J. A comparative study of the kinetics of the oxidation of iron(II) by oxygen in acidic media – mechanistic and practical implications // Hydrometallurgy. 2020. Vol. 192. 105246. DOI: 10.1016/j.hydromet.2020.105246
12. Дьяченко А. Н., Шагалов В. В. Химическая кинетика гетерогенных процессов : учебное пособие. — Томск : Издательство Томского политехнического университета, 2014. — 99 с.
13. Bok F., Moog H. C., Brendler V. The solubility of oxygen in water and saline solutions // Frontiers in Nuclear Engineering. 2023. Vol. 2. 1158109. DOI: 10.3389/fnuen.2023.1158109