Хоча, вживані електрохімічні методи володіють поряд недоліків: проведення процесу при температурі 340–345 К, висока чутливість до концентрацій компонентів розчину, велика тривалість процесу, неможливість досягнення норм гранично допустимі викиди по забруднюваних компонентах за одну стадію і високі енергетичні витрати.
1.3.3 Сорбційні методи
Відомий спосіб очищення стоків металургійних підприємств від марганцю, нікелю і заліза. Спосіб полягає у фільтруванні стічних вод через шар адсорбенту фракцією 0,6–1,25 мм із швидкістю фільтрування 0,6–8 м/ч. Як адсорбенти використовують мінерали кальцію силікатів складу 2CaO·SiO2 і 3CaO·SiO2. При початковій концентрації марганцю, заліза і нікелю в стоках 1,3 і 1 мг/л відповідно спосіб дозволяє одержувати в результаті очищення стічні води з концентрацією цих металів 0,045; 0,04; 0,03 мг/л. У разі присутності в стоках тільки одного з трьох металів, кінцева концентрація його знаходиться на тому ж рівні.
Таким чином, використовуваний метод має недоліки: застосування тільки для очищення розбавлених розчинів, велика тривалість процесу.
1.3.4 Використання цементації
Розглядається можливість очищення розчину, що містить 25 г/л марганцю, 0,2 г/л нікелю і 0,02 г/л кобальту з використанням цементації. Очищення від домішок нікелю і кобальту здійснювалося введенням марганцевого пилу або невеликих шматочків. Вивчення проводили для розчинів MnSO4, що містили, при рН=5–7. В результаті проведених досліджень було одержано, що тільки при тридцятикратному надлишку марганцю, що вводиться, при температурі 298 K концентрація нікелю знизилася до 40 мг/л. При використанні підвищеної температури і як відновник SO2, зниження концентрації нікелю в розчині не спостерігалося.
Одним з недоліків використання цементації є велика витрата металевого марганцю. Крім того, даний метод не дозволяє досягати гранично допустимих викидів по нікелю.
1.3.5 Осадження сірковмісними реагентами
Існує процес очищення розчинів, що містять 25 г/л марганцю, 150 г/л (NH4)2SO4, 0,25 г/л нікелю. Як сульфіди використовували сульфіди марганцю, амонію і натрію. При очищенні з використанням MnS були отримані результати, згідно яким, для повного очищення (відсутність) оптимальними умовами проведення процесу є рН=5–7, температура 293 К і перемішування протягом 1 ч, відстоювання до 18 ч. Підвищення температури до 365–375 К значно прискорює очищення і зменшує кількість MnS, що вводиться. Вміст сульфідної сірки в розчині після очищення – близько 0,015–0,017 г/л. Одержуваний осад NіS практично не містить в своєму складі з'єднань марганцю.
Існує спосіб очищення хромвмісних розчинів від важких металів, зокрема від марганцю і нікелю з використанням Na2S. Він полягає в обробці розчинів, що містять важкі метали натрію сульфідом в декілька стадій при рН=6,5–9,0 і пониженні до рН=2–4 після кожної стадії. При вмісті марганцю і нікелю в початковому розчині 1,2 і 1,65 г/л спосіб забезпечує очищення до 0,06 і 0,05 мг/л відповідно.
Таким чином, використання сульфідів для осадження не дозволяє розділяти марганець і нікель, при цьому воно приводить до утворення опадів, що містять сульфіди нікелю і марганцю, які складні в подальшому розділенні. Крім того, використання цього методу обмежене із-за здатності сульфідів піддаватися гідролізу і виділяти токсичний сірководень.
1.3.6 Осадження гідроксидами
Був досліджений процес очищення марганцевого електроліту, що містить 24–26,5 г/л MnSO4, CoSO4 0,02 і 0,2 г/л NiSO4, і електроліту, до складу якого окрім перерахованих з'єднань входив 150–180 г/л (NH4)2SO4 від нікелю і кобальту з використанням NаOH. Було одержано, що при рН=8,7 кінцевий розчин містить 2–2,5 мг/л нікелю і спостерігається повна відсутність кобальту.
Відмітною особливістю процесу осадження марганцю у вигляді Mn(OH)2 від осадження гідроксидів деяких інших металів є схильність його до співосадженню з цими гідроксидами. Наприклад, при осадженні з розчинів, що містять іони марганцю і цинку, причиною співосадження є утворення малорозчинного ZnMnO3.
Були вивчені термічні перетворення системи гідроксидів при співвідношенні Ni(OH)2:Mn(OH)2=2:1. При нагріванні суміші цих гідроксидів до 473–525 К спостерігається утворення суміші переважно шаруватих аморфних оксидів. Далі при нагріванні до 673 К спостерігається утворення суміші оксидів Mn(III,IV) і NіO. При 573 К спостерігається початок кристалізації з'єднання складу. Далі при нагріванні до 773 К спостерігається існування окрім Ni6MnO8, ще і NiMnO3. При подальшому нагріванні до 1073 К Ni6MnO8 і NiMnO3 перетворюються на NiMn2O4 і NіO.
Таким чином, найбільш прийнятним методом утилізації металів – каталізаторів синтезу алмазу, який вміщує Ni та Mn є вилуговування його мінеральною кислотою з подальшим осадженням у вигляді гідроксидів. До теперішнього часу найбільш не вивченою є стадія вилуговування мінеральними кислотами та вибір кислоти є одним із важливіших питань, які визначають подальші умови отримання товарних продуктів солей нікелю та марганцю.
Сірчана кислота – H2SO4 – сильна двоосновна кислота. Її маса складає 98. Прозора, масляниста рідина, що немає запаху. Змішується з Н2О та SO3 у будь-яких відносинах.
Температура кипіння водних розчинів H2SO4 збільшується зі збільшенням концентрації. Вона досягає максимуму при вмісті кислоти 98,3%.
H2SO4 – сильний окислювач, особливо при нагріванні, при цьому вона відновлюється до SO2 [8].
Окислювальні властивості для розбавленої кислоти не характерні. Розбавлена кислота взаємодіє з усіма металами, що знаходиться у ряду електричної напруги металів до водню з його виділенням.
На технічну сірчану кислоту існує стандарт по ГОСТ 2184–77*. За фізико-хімічним показникам сірчана кислота повинна відповідати нормам, які вказані у таблиці 2.1 [8].
Таблиця 2.1 – Фізико-хімічні характеристики сірчаної кислоти
| Найменування показника | Контактна | Олеум | |||
| Покращена | Технічна | покращений | технічний | ||
| 1-й сорт | 2-й сорт | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Масова частка моно–гідрата (H2SO4), % | 92,5–94,0 | Не менш 92,5 | Не нормується | ||
| Масова частка віль–ного ангідрида (SO3), % | – | – | – | ||
| Масова частка заліза (Fe), % | 0,006 | 0,02 | 0,1 | 0,006 | Не нор–мується |
| Масова частка залиш–ку після прокалки, % | 0,02 | 0,05 | Не нор–мується | 0,02 | 0,02 |
| Масова частка свинця (Pb), % | 0,001 | Не нормується | 0,0001 | Не нор–мується | |
| Прозорість | Прозора | Не нормується | |||
Азотна кислота – HNO3 – негорюча пожежонебезпечна рідина, сильний окислювач. Її маса складає 63. При контакті спричиняє самозагорання, сильно димить на повітрі, виділяючи оксиди азоту і пари HNO3, які утворюють з вологою повітря туман; необмежено розчиняється у воді. Пари кислоти в 2,2 рази важче за повітря згідно з даними.
Випускається марки А і Б. Застосування марки А: у виробництві виробів електронної та радіоелектронної промисловості, в процесах нітрування органічних сполук, у виробництві вибухових речовин, при хімічній обробці металів, в медицині, у виробництві пластмас і інших цілях. Застосування марки Б: використовується для гальванічних робіт у виробництві хімічних реактивів, для розчинення домішок виробничих продуктів, в процесі нітрування органічних сполук, у виробництві вибухових речовин і ін.
На технічну азотну кислоту існує стандарт по ГОСТ 701–89 [9]. За фізико-хімічним показникам азотна кислота повинна відповідати нормам, які вказані у таблиці 2.2 [9].
Таблиця 2.2 – Фізико-хімічні характеристики азотної кислоти
| Найменування показника | Норма для марки | |
| А (ОКП 21 21 31 0200) | Б (ОКП 21 21 31 0300) | |
| Мас. доля HNO3, %, не меньше | 98,6 | 97,5 |
| Мас. доля H2SO4, % не більше | 0,05 | 0,06 |
| Мас. доля окислів азоту (N2O4), % не більше | 0,2 | 0,3 |
| Мас. доля залишку після прокалювання, % не більше | 0,014 | 0,025 |
Соляна кислота – HCl – їдка, важка до горіння рідина. Молекулярна маса 36. Утворює дим на повітрі. Її пари не утворюють вибухонебезпечної суміші з повітрям. ГДК в робочій зоні 5 мг/м3. Клас небезпеки 2. Випускається марки А та Б.
На технічну соляну кислоту існує стандарт ГОСТ 857–95 [10]. За фізико-хімічним показникам соляна кислота повинна відповідати нормам, які вказані у таблиці 2.2.
1. Масову долю Hg нормують в кислоті, яку отримують ртутним електролізом із H2 та Cl2;
2. Допускається для харчової промисловості по узгодженню зі споживачем виготовлення кислоти з масовою доле хлористого водню н.б. 26%;
3. В кислоті, що поставляють для травлення металів, масова доля Fe не нормується.
Таблиця 2.3 – Фізико-хімічні характеристики соляної кислоти
| Найменування показника | Норма для марки | ||
| А (ОКП 21 22 11 0100) | Б (ОКП 21 22 11 0200) | ||
| Вищий сорт (ОКП 21 22 11 0220) | Перший сорт (ОКП 21 22 11 0230) | ||
| Зовнішній вигляд | Прозора безкольорова або жовтувата рідина | Прозора жовтувата рідина | |
| Мас. доля HCl, % не менше | 35 | 33 | 31,5 |
| Мас. доля Fe, % не більше | 0,001 | 0,002 | 0,015 |
| Мас. доля залишку після прокалювання, % не більше | 0,01 | 0,015 | 0,1 |
| Мас. доля вільного Cl, % не більше | 0,002 | 0,002 | 0,008 |
| Мас. доля As, % не більше | 0,0001 | 0,0001 | 0,0002 |
| Мас. доля Hg, % не більше | 0,0003 | 0,0004 | 0,0005 |
Неочищений алмаз