Вплив сульфурумісних органічних речовин на структуру та внутрішні напруги нікелю, отриманого при електроекстракції

UKR: Дослідження присвячено актуальній темі переробки нікельумісних жаростійких сплавів з отриманням нікелю шляхом електроекстракції з розчину вилуговування. Нікель належить до стратегічно важливих металів в оборонному комплексі, його рециклінгове використання є пріоритетним з огляду на дефіцитність і дорожнечу. Висока чистота нікелю, отриманого в результаті переробки лому жаростійких сплавів, досягається при використанні електрохімічного способу вилучення його з розчинів вилуговування. У роботі використано метансульфонатний розчин вилуговування з додаванням до нього сульфурумісних органічних речовин. Досліджено вплив аллілсуль-фонату, ортоарилсульфонату й сахаринату натрію на структуру та внутрішні напруги нікелю, отриманого шляхом електроекстракції. Установлено, що всі досліджувані органічні речовини сприяють подрібненню кристалітів нікелю. Розмір кристалітів нікелю є меншим за присутності в метансульфонатному розчині аллілсульфонату натрію порівняно з ортоарилсульфонатом натрію. Показано, що аллілсульфонат сильніше адсорбується на поверхні катоду, ніж ортоарилсульфонат, на що вказує більша кількість сульфуру, що інкорпорується в нікель. Установлено, що найбільш ефективним модифікатором структури нікелю є сахаринат натрію. Зменшення розмірів кристалітів нікелю досягається за десятикратно меншої кількості сахаринату натрію, ніж аллілсульфонату й ортоарилсуль-фонату натрію. Для всіх органічних речовин у досліджуваному діапазоні концентрацій характерна інкорпорація сульфуру в кількості, що не перевищує 0,1 % (ат). Для пояснення впливу цих органічних речовин на структуру нікелю, отриманого електроекстракцією з метансульфонатного розчину, запропоновано модель десульфування, яка передбачає інкорпорацію сульфуру в нікелеву кристалічну ґратку у формі твердого розчину й сульфіду нікелю на межах кристалітів. Показано, що зменшення внутрішніх напруг досягається за рахунок зниження енергії на межах кристалітів і послаблення сил когезії, які викликають коалесценцію кристалітів.

ENG: The study is devoted to the topical topic of processing nickel-containing heat-resistant alloys with the production of nickel by electroextraction from the leaching solution. Nickel is a strategically important metal in the defense complex and its recycling is a priority due to its scarcity and high cost. High purity of nickel obtained as a result of processing scrap of heat-resistant alloys is achieved by using an electrochemical method of extracting it from leaching solutions. The work used a methanesulfonate leaching solution with the addition of sulfur-containing organic substances. The effect of allyl sulfonate, orthoaryl sulfonate and sodium saccharinate on the structure and internal stresses of nickel obtained by electroextraction was studied. It was found that all the studied organic substances contribute to the grinding of nickel crystallites. The size of nickel crystallites is smaller in the presence of sodium allyl sulfonate in the methanesulfonate solution compared to sodium orthoaryl sulfonate. It is shown that allyl sulfonate is more strongly adsorbed on the cathode surface than orthoarylsulfonate, as indicated by the greater amount of sulfur incorporated into nickel. It is established that the most effective modifier of the nickel structure is sodium saccharinate. A decrease in the size of nickel crystallites is achieved with a tenfold smaller amount of sodium saccharinate than with allyl sulfonate and sodium orthoarylsulfonate. For all organic substances in the studied concentration range, the incorporation of sulfur in an amount not exceeding 0.1 % (at). To explain the influence of these organic substances on the structure of nickel obtained by electroextraction from a methanesulfonate solution, a desulfuration model is proposed, which assumes the incorporation of sulfur into the nickel crystal lattice in the form of a solid solution and nickel sulfide at the crystallite boundaries. It is shown that the reduction of internal stresses is achieved by reducing the energy at the crystallite boundaries and weakening the cohesive forces that cause the coalescence of crystallites