Очищення феронікелю методами електролізу та осадження для виробництва високочистого нікелю

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.324608

Ключові слова:

феронікель, вторинний, ресурси, місцевий, вміст, електроліз, осадження, pH, температура, час

Анотація

Це дослідження досліджує очищення феронікелю за допомогою електролізу та процесів осадження для отримання високочистого нікелю. Феронікель ще не знайшов широкого застосування в галузях промисловості, що потребують високочистого нікелю. Тому вкрай важливо розробити технології, які можуть покращувати якість феронікелю за допомогою електролітичних процесів. Феронікель, що складається приблизно з 18% Ni та 80% Fe, являє собою рясний, але недостатньо використаний ресурс для отримання високоякісного нікелю. Електроліз проводили з використанням феронікелевих анодів та графітових катодів у 2 M HCl з подальшим окисленням H2O2 та осадженням NaOH за різних умов pH (4,4 та 4,7) та температури (40–70°C). Результати показали, що концентрація Ni лінійно зростала від 5,36 г/л до 32,57 г/л протягом 8 годин електролізу, тоді як концентрація Fe швидко зростала та стабілізувалася приблизно на рівні 84,8 г/л через 3 години. Рентгенівський дифрактограмний аналіз виявив покращену кристалічність при вищих температурах, переважно утворюючи фази FeO2 та NiO при 70°C. Рентгенофлуоресцентний аналіз підтвердив ефективне видалення заліза, досягнувши 78,91% осадження Fe при pH 4,4 та 70°C, тоді як відновлення нікелю було максимальним при 14,60% при pH 4,7 та 70°C, але цей pH не є сприятливим через втрату Ni. CЕМ-сканування показало дрібнішу, більш однорідну морфологію осаду при підвищених температурах. СЕМ-візуалізація показала, що при pH 4,4 осад, що утворився при 40°C, мав грубу, пухко упаковану структуру з великими, нерівномірними частинками (середній розмір ≈6,50 мкм). Натомість, при 70°C осад був набагато дрібнішим та одноріднішим, з частинками ~916,8 нм. Результати дослідження підкреслюють, що електроліз з подальшим оптимізованим осадженням дозволяє ефективно відокремити нікель від заліза, пропонуючи перспективний альтернативний шлях для модернізації феронікелю без використання процесів HPAL або матових процесів. Цей підхід сприяє диверсифікації ланцюгів постачання нікелю та просуванню сталого використання сировини з використанням місцевого вмісту

Біографії авторів

Anne Zulfia Syahrial, Universitas Indonesia

Professor of Metallurgy and Materials Engineering

Department of Metallurgy & Materials Engineering

Vita Astini, Universitas Indonesia

Student of Metallurgy and Materials Engineering

Department of Metallurgy & Materials Engineering

Johny Wahyuadi M.S, Universitas Indonesia

Professor of Metallurgy and Materials Engineering

Department of Metallurgy & Materials Engineering

Посилання

  1. Chung, J. (2025). The Mineral Industry of Indonesia. U.S. Geological Survey. Available at: https://pubs.usgs.gov/myb/vol3/2022/myb3-2022-indonesia.pdf
  2. Arif, I. (2018). Nikel Indonesia. Gramedia Pustaka Utama, 276.
  3. Handayani, L. (2024). Ditjen ILMATE: 44 Smelter Nikel Beroperasi di Indonesia. Media Nikel Indonesia. Available at: https://nikel.co.id/2024/03/20/ditjen-ilmate-44-smelter-nikel-beroperasi-di-indonesia/
  4. Xue, Y., Zhu, D., Pan, J., Guo, Z., Yang, C., Tian, H. et al. (2020). Effective Utilization of Limonitic Nickel Laterite via Pressurized Densification Process and Its Relevant Mechanism. Minerals, 10 (9), 750. https://doi.org/10.3390/min10090750
  5. Moussoulos, L. (1975). A process for the production of electrolytic nickel from ferronickel. Metallurgical Transactions B, 6 (4), 641–645. https://doi.org/10.1007/bf02913860
  6. Han, H., Sun, W., Hu, Y., Cao, X., Tang, H., Liu, R., Yue, T. (2016). Magnetite precipitation for iron removal from nickel-rich solutions in hydrometallurgy process. Hydrometallurgy, 165, 318–322. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2016.01.006
  7. Das, G. K., Li, J. (2023). Iron Removal as Goethite from Synthetic Laterite Leach Solutions. ACS Omega, 8 (13), 11931–11940. https://doi.org/10.1021/acsomega.2c07595
  8. Zunaidi, M. A., Setiawan, I., Oediyani, S., Irawan, J., Rhamdani, A. R., Syahid, A. N. (2022). Iron removal process from nickel pregnant leach solution using sodium hydroxide. Metalurgi, 37 (3). https://doi.org/10.14203/metalurgi.v37i3.665
  9. Viswanath, S. G., Jachak, M. M. (2013). Electrodeposition of nickel powder from nickel sulphate solution in presence of glycerol and sulphuric acid. Metall. Mater. Eng., 19 (3), 233–248.
  10. Shih, Y.-J., Chien, S.-K., Jhang, S.-R., Lin, Y.-C. (2019). Chemical leaching, precipitation and solvent extraction for sequential separation of valuable metals in cathode material of spent lithium ion batteries. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 100, 151–159. https://doi.org/10.1016/j.jtice.2019.04.017
  11. Partinen, J., Halli, P., Wilson, B. P., Lundström, M. (2023). The impact of chlorides on NMC leaching in hydrometallurgical battery recycling. Minerals Engineering, 202, 108244. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2023.108244
  12. Astini, V., Meirawati, S., Nengsih, S., -, A., -, H., Soedarsono, J. W. M., Zulfia, A. (2024). Influence of Electrolyte Molarity and Applied Voltage on the Purification of Ferronickel by Electrolysis Method. Metalurgi, 39 (1), 7. https://doi.org/10.55981/metalurgi.2024.742
  13. Linnikov, О. D., Rodina, I. V., Zakharova, G. S., Mikhalev, K. N., Baklanova, I. V., Kuznetsova, Y. V. et al. (2022). Coagulation removal of nickel (II) ions by ferric chloride: Efficiency and mechanism. Water Environment Research, 94 (12). https://doi.org/10.1002/wer.10827
  14. Sanz-Medel, A., Pereiro, R. (2014). Atomic absorption spectrometry: An introduction. Momentum Press, 205.
  15. Luger, P. (2014). Modern X-Ray Analysis on Single Crystals. De Gruyter. https://doi.org/10.1515/9783110308280
  16. Speck, F. D., Dettelbach, K. E., Sherbo, R. S., Salvatore, D. A., Huang, A., Berlinguette, C. P. (2017). On the Electrolytic Stability of Iron-Nickel Oxides. Chem, 2 (4), 590–597. https://doi.org/10.1016/j.chempr.2017.03.006
  17. Ali, A., Zhang, N., Santos, R. M. (2023). Mineral Characterization Using Scanning Electron Microscopy (SEM): A Review of the Fundamentals, Advancements, and Research Directions. Applied Sciences, 13 (23), 12600. https://doi.org/10.3390/app132312600
  18. P1: Standard Reduction Potentials by Element. LibreTexts. Available at: https://chem.libretexts.org/Ancillary_Materials/Reference/Reference_Tables/Electrochemistry_Tables/P1%3A_Standard_Reduction_Potentials_by_Element
  19. Bösing, I. (2023). Modeling electrochemical oxide film growth—passive and transpassive behavior of iron electrodes in halide-free solution. Npj Materials Degradation, 7 (1). https://doi.org/10.1038/s41529-023-00369-y
  20. Shu, R., Zhang, Q., Ma, L., Xu, Y., Chen, P., Wang, C., Wang, T. (2016). Insight into the solvent, temperature and time effects on the hydrogenolysis of hydrolyzed lignin. Bioresource Technology, 221, 568–575. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2016.09.043
  21. Pangaribuan, R. H., Patrick, J., Prasetyo, A. B., Maksum, A., Munir, B., Soedarsono, J. W. (2018). The effect of NaOH (natrium hydroxide) to slag nickel pyrometallurgy in different temperature and additive ratio. E3S Web of Conferences, 67, 03052. https://doi.org/10.1051/e3sconf/20186703052
  22. Takeno, N. (2005). Atlas of Eh-pH diagrams. Intercomparison of thermodynamic databases. Geological Survey of Japan Open File Report No. 419. National Institute of Advanced Industrial Science and Technology. Available at: https://www.nrc.gov/docs/ML1808/ML18089A638.pdf
  23. Vajglová, Z., Gauli, B., Mäki-Arvela, P., Kumar, N., Eränen, K., Wärnå, J. et al. (2023). Interactions between Iron and Nickel in Fe–Ni Nanoparticles on Y Zeolite for Co-Processing of Fossil Feedstock with Lignin-Derived Isoeugenol. ACS Applied Nano Materials, 6 (12), 10064–10077. https://doi.org/10.1021/acsanm.3c00620
Очищення феронікелю методами електролізу та осадження для виробництва високочистого нікелю

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-06-17

Як цитувати

Syahrial, A. Z., Astini, V., & M.S, J. W. (2025). Очищення феронікелю методами електролізу та осадження для виробництва високочистого нікелю. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(6 (135), 46–53. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.324608

Номер

Том 3 № 6 (135) (2025): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

Ліцензія

Авторське право (c) 2025 Anne Zulfia Syahrial, Vita Astini, Johny Wahyuadi M.S

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.