Pinnoitettujen titaaniverkkoanodien testaus nikkelielektrolyysissä

Abstract

Työn tarkoituksena oli testata titaaniverkkoanodeita nikkelielektrolyysissä Norilsk Nickel Harjavalta Oy:n jalostamossa. Työssä tehtiin koeajoja ja selvitettiin, miten titaaniverkkoanodit käyttäytyivät tuotantomittakaavassa. Jokainen koeajo suunniteltiin etukäteen ja päätettiin, millaisilla ajoparametreilla koeajoja ajettiin.

Koeajot toteutettiin Harjavallan tehtaalla elektrolyysissä, jossa otettiin yksi koeallaspari koeajojen ajaksi. Toiseen altaaseen laitettiin tavalliset lyijyanodit ja toiseen titaaniverkkoanodit. Molempia altaita ajettiin samoilla parametreilla, jotta anodien toimintaa pystyttiin vertailemaan toisiinsa. Työn keskeisenä tavoitteena oli selvittää titaaniverkkoanodien toiminta, että voitaisiinko lyijyanodit tulevaisuudessa korvata titaaniverkkoanodeilla.

Koeajojen aikana kerättiin paljon prosessidataa. Molemmista altaista mitattiin elektrodikohtaisia virtoja, määritettiin suhteelliset sähkönkulutukset, virtahyötysuhteet, kontaktijännitteet, altaiden jännitteet, delta-nikkeli sekä katolyytin ja anolyytin koostumukset. Lisäksi seurattiin katodien ja anodien kuntoa. Katodeista tehtiin visuaalista analysointia nostokohtaisesti.

Opinnäytetyön tulosten perusteella titaaniverkkoanodit eivät olleet taloudellisesti kannattavia. Anodit olivat ratkaisevasti kalliimpia kuin lyijyanodit eikä titaaniverkkoanodeilla saavutettu niin merkittäviä hyötyjä, että niiden käyttö olisi ollut kannattavaa. Titaaniverkkoanodit toimivat hyvin epästabiilisti ja oikosulkujen määrä nostosykleissä oli merkittävä. Lisäksi titaaniverkkoanodialtaassa tuotetut katodit kärsivät ajoittain kuparikontaminaatiosta. Lyijyanodialtaassa tuotetuissa katodeissa ei tällaista ongelmaa ole ilmennyt.

The idea behind the thesis was to test titanium mesh anodes in the nickel electrowinning process in Norilsk Nickel Harjavalta Oy's refinery. The work was done by carrying out trials which revealed how the titanium mesh anodes behaved in actual production. Every trial was planned in advance and the experimental run parameters were chosen beforehand as well.

The tests were carried out in a cell pair with two identical cells were used during the trials. The normal lead anodes were put into one of the cells and the titanium mesh anodes into the other one. Both of the cells were operated with the same parameters, so that the behaviour of the anodes could be compared to each other. The goal was to find out how the titanium mesh anodes react, and if they could replace the lead anodes in the future.

A lot of data was collected during the experimental runs. Electrodical currents were measured from both of the cells, the relative electricity consumptions were determined, current efficiency, contact voltages, cell voltages, delta-nickel and the compositions of anolyte and catholyte were measured as well. In addition, the condition of the cathodes and anodes were researched. When harvested, the surface quality of the cathodes was analyzed visually.

According to the experimental results the titanium mesh anodes would not be financially profitable. The anodes are far more expensive than the lead anodes. The benefits achieved with the anodes stayed almost neglible, and thus, replacing of the lead anodes with them would not be reasonable. The titanium mesh anodes were unstable and lots of short circuits were formed in the cell with those anodes. Furthermore, the produced cathodes in the cell with titanium mesh anodes suffered occasionally from copper contamination. Such problems have not been observed with lead anodes.