Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/41969
Type: Dissertação
Title: The effect of organic compounds on nickel electrowinning and product quality
Other Titles: O efeito de compostos orgânicos na eletrodeposição de níquel e na qualidade do produto
Authors: Nelson Henrique Jardim Freire
First Advisor: Daniel Majuste
First Co-advisor: Virginia Sampaio Teixeira Ciminelli
First Referee: Achilles Junqueira Bourdot Dutra
Second Referee: Adelson Dias de Souza
Abstract: Neste trabalho foram descritos os efeitos de cinco compostos orgânicos sobre a eficiência da corrente, voltagem da célula e consumo específico de energia na eletrorrecuperação do níquel. Também foram avaliados os efeitos destes orgânicos nos depósitos (morfologia, orientação cristalográfica e nanodureza). Os orgânicos testados aqui (extratante, diluente, floculante, óleo lubrificante e depressor de névoa ácida) são compostos correntemente utilizados em instalações industriais. Os resultados indicaram que apenas o floculante e depressor de névoa ácida apresentam impactos negativos relevantes sobre a eficiência de corrente energética e consumo específico de energia. A eficiência da corrente foi reduzida de 93,6% (soluções sem orgânico) para 86,0% e 92,8% em eletrólitos contendo 100 mgL -1 de depressor de névoa ácida e floculante, respectivamente. Nesta concentração, a adição destes compostos ao eletrólito conduziu a um aumento do consumo específico de energia na ordem de 18% (depressor de névoa ácida) e 2% (floculante). A voltametria cíclica mostrou que a nucleação do níquel ocorre em potenciais mais negativos, em concentrações de 50 e 100 mgL -1 destes compostos orgânicos indicando, assim, uma inibição do processo de deposição. A qualidade do depósito diminuiu na concentração mais elevada de todos os orgânicos (exceto o diluente), tendo sido sendo observada a maior presença de pits de hidrogênio. O depressor de névoa ácida causou delaminação do depósito de níquel nas concentrações de 50 e 100 mgL-1 . A adição de 100 mgL -1 de floculante e depressor de névoa ácida no eletrólito aumentou a nanodureza do depósito em aproximadamente 31 e 72%, respectivamente. O aumento na dureza depósito de Ni pode levar a uma diminuição na ductilidade material afetando, assim, a remoção e corte das placas de Ni. O conhecimento dos efeitos negativos dos reagentes estudados na eletrorrecuperação do níquel sugere que um maior controle com otimização da dosagem desses reagentes pode levar a uma maior eficiência do processo, tanto do ponto de vista do consumo de energia mas especialmente da produção de um catodo (produto final) com melhores propriedades, principalmente morfologia, e portanto com maior valor de mercado.
Abstract: The present work describes the effects of some organic compounds on the current efficiency, cell voltage and specific energy consumption during nickel electrowinning, and on the deposit features (morphology, crystal orientation, microstructure, and hardness). The organics tested here (extractant, diluent, flocculant, lubricating oil and acid mist suppressant) are currently used in industrial plants. The results indicated that only the flocculant and acid mist suppressant exhibit relevant negative impacts on the current efficiency and energy consumption of the electrowinning process. The current efficiency dropped from 93.6 % (organic-free solutions) to 86.0 % and to 92.8% in electrolytes containing 100 mgL -1 of acid mist suppressant and flocculant, respectively. At this concentration, their addition to the electrolyte led to increases of the specific energy consumption in the order of 18 % (acid mist suppressant) and 2 % (flocculant). Measurements by cyclic voltammetry showed that Ni reduction starts at more negative potentials at 50 and 100 mgL -1 of flocculant or suppressant in the electrolyte, thus indicating an inhibition of the deposition process. The deposit quality was affected at the higher concentration of all organics (except in the presence of the diluent), as more hydrogen pitting was observed. The addition of acid mist suppressant to the electrolyte caused delamination of the Ni deposit at 50 and 100 mgL -1 , probably due to a significant reduction of the crystallite size, as confirmed by microstructural analysis. The addition of flocculant levelled off the deposit surface with the growth of elongated Ni crystals, while the addition of the lubricating oil did not affect the crystallite size and shape, but the deposits produced from electrolytes containing this impurity exhibited more pits and also areas depleted of metal deposition. The addition of flocculant and acid mist suppressant to the electrolyte also caused an increase of the nanohardness of the Ni deposit. At 100 mgL -1 of flocculant or suppressant, it increased about 31 and 72%, respectively. Such increase may lead to a decrease in the material ductility, which may affect the stripping and cutting of Ni sheets. Our findings may be helpful to the industry since strong adverse effects of some organics that may be present in the electrolyte were identified, thus indicating that the organic´s dosage should be controlled and optimized in the corresponding operations.
Subject: Engenharia de minas
Tecnologia mineral
Níquel
Compostos orgânicos
language: eng
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA METALÚRGICA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica, Materiais e de Minas
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/41969
Issue Date: 23-May-2016
Appears in Collections:Dissertações de Mestrado

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