Анотація до роботи:

Желавська Ю. А. Удосконалення электрохімічних технологій переробки сполук кобальту. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук по спеціальності 05.17.03 - технічна електрохімія. - Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, Харків, 2002 р.

Дисертація присвячена розробці технологічного процесу електрохімічного вилучення кобальту з вторинної кобальтвмісної сировини з використанням малоконцентрованих електролітів (с(Со²⁺) < 0,85 міль/дм³). У роботі наведені результати досліджень електродних процесів, які відбуваються під час електролізу розчинів з іонами Со²⁺ з інертними анодами.

Отримані данні по вивченню кінетики та механізму процесу катодного відновлення кобальту з модельних двохкомпонентних (CoCl₂, H₃BO₃) розчинів з концентрацією іонів Со²⁺ 0,4 - 0,85 моль/дм³, а також з електролітів, одержаних при переробці відпрацьованих кобальтових каталізаторів, які вміщують крім іонів Со²⁺ (0,4 -0,6 моль/дм³) і H₃BO₃, іони Na⁺, Cl^-, SO₄^2-, а також сполуки, які мають поверхнево-активні та відновлюючи властивості (KNa[(CHOH)₂(COOH)₂] та Na₂SO₃).

Використовуючи результати досліджень, запропоновані електроліти для процесів вилучення кобальту, формування кобальтових покрить, та електросинтезу оксиду Co₃O₄, а також за допомогою комп'ютерного моделювання отримані діаграми оптимізації умов проведення цих процесів.

Розроблена схема комплексної переробки вторинної кобальтвмісної сировини.

1. Розроблено комплексний технологічний процес електрохімічної переробки відпрацьованих кобальтових каталізаторів, що включає дві стадії: перша - хімічне розчинення відпрацьованих каталізаторів, другий - електрохімічне осадження кобальту з отриманих сульфатно-хлоридних розчинів.

2. Вивчена кінетика катодного процесу і механізм відновлення іонів Со²⁺ із модельних двохкомпонентних електролітів (СоСl₂, Н₃ВО₃), а також із сульфатно-хлоридних розчинів із низьким вмістом іонів Со²⁺ (0,4 - 0,6 моль/дм³), отриманих при переробці відпрацьованих кобальтових каталізаторів, який полягає в змішаному контролі процесу осадження кобальту, що включає перенапругу розряду і дифузії, в умовах постійної зміни концентрації іонів Со²⁺ .

3. Встановлено, що на початковій стадії поляризації, не більш 0,3 В, осадження кобальту лімітується стадією переносу заряду, що змінюється при більш великих значеннях поляризації (DЕ = -0,3 -0,5 В) змішаним контролем (гальмування стадіями розряду і дифузії ) із переходом до дифузійного при потенціалах близьких за значенням до потенціалів, при яких досягається j_гр.

4. Досліджено вплив компонентів електроліту на електродні процеси при електролізі кобальтвмісних розчинів.

5. Вперше встановлено інгібіруючу дію сульфіт-іону , що виражається в заміні реакції окислення іонів Со²⁺ на окислення SO₃^2- -іона, яке здійснюється при більш негативних потенціалах, в порівнянні з окисленням іонів Со²⁺, а введення тартрат-іону, який володіє поверхнево-активними властивостями і приводить до утворення дрібнокристалічних осадів катодного кобальту.

6. Запропоновано електроліти для вилучення кобальту, формування кобальтових покрить і електросинтезу оксиду Со₃О₄ та за допомогою комп'ютерного моделювання отримані діаграми оптимізації проведення даних процесів.

7. Запропоновано схему комплексної переробки вторинної кобальтвмісної сировини, що пройшла дослідно-промислові випробування на Северодонецькому державному промисловому підприємстві "Об'єднання "Азот" і Первомайському державному підприємстві "Хімпром".

Публікації автора:

1. Байрачный Б.И., Желавская Ю.А., Скорикова В.Н. Исследование процесса электрохимического получения кобальта из отработанных каталитичеких материалов. // Журнал прикладной химии. - С.-Петербург: Наука. - 1997. - Т. 70, № 10. - С.1738 - 1739.

Здобувачем досліджені процеси при фізико-хімічній переробці відпрацьованих кобальтових каталізаторів та електрохімічному вилученні кобальту. Встановлено інгібіруючу дію сульфіт-іону на анодне окислення іонів Со²⁺.

2. Желавская Ю.А., Байрачный Б.И. Катодное извлечение кобальта из раствора отработанных катализаторов. // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - Харьков: ХГПУ. - 1998. - Вып.18. - С. 36 - 38.

Здобувачем досліджено катодне виділення кобальту з малоконцентрованих (с(Со²⁺) < 0,85 моль/дм³) хлоридно-сульфатних розчинів. Визначені лімітуючі стадії цього процесу при різних значеннях полярізації, а також вплив тартрат-іону, який має поверхнево-активні властивості, на якість осаду катодного кобальту.

3.Байрачный Б.И., Гартштейн О.Л., Желавская Ю. А., Дерібо С.Г. Анодное растворение покрытий золота на подложках из кобальта, медных и никель-кобальтовых сплавов. // Гальванотехника и обработка поверхности. - М: РХТИ. - 1998. - Т. VI, №2. - С.32 - 35.

Здобувачем визначені області потенціалів аноду, при яких золото розчиняеться, а підкладки з нікель-кобальтових сплавів лишаються у пасивному стані.

4. Байрачный Б.И., Дерибо С.Г., Гартштейн О.Л., Желавская Ю.А. Механизм анодных реакций на золоте, меди, никеле и кобальте в растворах серной кислоты. // Вопросы химии и химической технологии. - Днепропетровск: УДХТУ. - 1999. - Спец. вып. "Электрохимия", №1. - С. 28 - 29.

Здобувачем встановлено, що концентрація сірчаної кислоти впливає на швидкість анодного розчинення кобальту та встановлено порядок цієї реакції. Методом полярізаційних вимірювань визначені області активного, пасивного та транспасивного стану кобальту.

5. Байрачный Б.И., Школьникова Т.В., Желавская Ю.А., Сянь Хунши. Катодное осаждение никелевых и никель-железных функциональных покрытий.// Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - Харьков: ХГПУ. - 2000. - Вып. 115. - С. 130 - 132.

Здобувачем досліджено вплив сульфамінової кислоти на осадження нікель-залізного сплаву з хлоридно-сульфатних розчинів. Встановлено, що введення сульфамінової кислоти дозволяє подавити гідроліз іонів Fe²⁺, а також перешкоджує утворенню гидроксидів нікеля і заліза у прикатодному шарі.

6. Ведь М., Сахненко Н., Штефан В., Желавська Ю. Електрохімічний моніторінг захисних покриттів. // Физико-хімічна механіка матеріалів. - Львів: ФМІ НАН України. - 2002. - Спецвипуск №3, Т.1. - С.364 - 366.

Здобувачем обгрунтовано застосування електрохімічних методів діагностики до визначення параметрів стану системи метал-покриття у контакті з технологічними середовищами.

7. Гартштейн О.Л., Байрачний Б.И., Желавская Ю.А. Анодное растворение золота и кобальта в растворах серной кислоти. // Украинский химический журнал. - Киев: ИОНХ АН Украини. - 1997. - Т.63, №12. С. 129 - 133.

Здобувачем встановлено, що хлорид-іони прискорюють анодне розчинення кобальту у розчинах сірчаної кислоти, та визначені області потенціалів, при яких спостерігається найбільш активний стан цього металу.

8. Байрачний Б.И., Меньшов Ю.В., Дерібо С.Г. Орлова Ю.А. Корозійна стійкість метал-оксидних покрить в агресивних середовищах.// Матеріали Ш Міжнародної конференції-виставки "Проблеми корозії та протикорозійного захисту конструкційних матеріалів". - Львів: ФМІ НАН України. - 1996. - С.188 - 189.

Здобувачем досліджено умови протікання процесу утворення оксиду Со₃О₄ на інертному аноді при електролізі кобальтвмісних розчинів.

9. Сахненко Н.Д., Ведь М.В., Степанова И.И., Вестфрид Ю.В., Желавский С.Г., Орлова Ю.А. Опыт использования математических моделей для оптимизации функциональных свойств покрытий // Труды международной научно-технической конференции “Информационные технологии: наука, техника, технология, образование, здоровье”.- Харьков: ХГПУ. - 1996. – С. 160.

Здобувачем розглянута можливість використання комп'ютерного моделювання для побудови діаграм оптимізації з метою визначення оптимальних умов проведення електролізу.

10. Байрачный Б.И., Дерибо С.Г., Гартштейн О.Л., Желавская Ю. А. Кинетика анодных реакций на меди, золоте и кобальте в серной кислоте. // Труды международной научно-технической конференции “Информационные технологии: наука, техника, технология, образование, здоровье”.- Харьков: ХГПУ. - 1997. – С. 9 - 11.

Здобувачем встановлені кінетичні параметри анодного розчинення кобальту у розчинах сірчаної кислоти в інтервалі концентрацій 0,5 - 0,16 моль/дм³.

11. Байрачный Б.И., Ляшок Л.В., Гартштейн О.Л., Желавская Ю.А. Анодное растворение золота и его сплавов при преработке вторичного сырья. // Сборник информационных материалов второй международной конференции "БРМ - 97". - Донецк : ДонГТУ. - 1997. Ч.1.- С.107 - 108.

Здобувачем вивчено вплив концентрації хлорід-іонів на хімічне розчинення кобальтвмісної вторинної сировини, а також на анодне розчинення підкладок з кобальту. Встановлено оптимальні концентрації хлорід-іонів для проведення цих процесів.