專(zhuān)利名稱(chēng)：一種新型金屬電積精煉工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種新型金屬電積精煉工藝，尤其涉及一種以金屬硫酸鹽為原料的金屬電積工藝，是一種將膜分離與電化學(xué)有機(jī)結(jié)合的新工藝技術(shù)。
背景技術(shù)：
當(dāng)前國(guó)內(nèi)的金屬電積精煉工藝，一般采用都是不溶陽(yáng)極電積法，無(wú)離子交換膜參與，陽(yáng)極采用惰性電極，陰極采用純金屬材料，電極室中注入純的金屬電積液，溶液中陰、陽(yáng)離子分別在電極發(fā)生氧化還原反應(yīng)。如以硫酸金屬鹽溶液為電積液，必須為酸性，pH <3，這就要求反應(yīng)器必須是耐酸腐蝕的，所得陽(yáng)極產(chǎn)物SO2雖以溶于水形式存在，但是當(dāng)達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，會(huì)逃逸到空氣中，造成環(huán)境污染。如以氯化金屬鹽溶液為電積液，Cl—在陽(yáng)極氧化為Cl2，Cl2具有毒性，若不進(jìn)一步處理，會(huì)影響工作人員身體健康以及破壞生態(tài)環(huán)境，這樣 就會(huì)增加生產(chǎn)成本，并且導(dǎo)致生產(chǎn)工藝復(fù)雜。離子膜電解技術(shù)是電滲析和電解相結(jié)合的具有綜合功能特性的技術(shù)，已成功地應(yīng)用于氯堿工業(yè)，該技術(shù)顯示出高效、優(yōu)質(zhì)、污染少的特性引起了人們高度重視，在濕法冶金領(lǐng)域研究極為活躍。在國(guó)外，離子膜電解技術(shù)已成功用于純金屬的制備。例如，美國(guó)Redden等人開(kāi)發(fā)了一種雙膜電解槽，將兩張陰離子交換膜將電解槽分成陽(yáng)極室和陰極室，不純的金屬陽(yáng)極，在陽(yáng)極室中電溶解，得到的陽(yáng)極液經(jīng)凈化后循環(huán)到陰極室，在陰極上可沉積出高純金屬。使用陰膜可阻擋陽(yáng)極液雜質(zhì)轉(zhuǎn)移到陰極液中，從而實(shí)現(xiàn)高雜質(zhì)原料的電解精煉。美國(guó)礦務(wù)局將雙膜電解槽技術(shù)與適當(dāng)?shù)娜芤簝艋^(guò)程相結(jié)合，從嚴(yán)重污染的高溫合金廢料中回收高純鈷和鎳，并將低質(zhì)量的鈷提純到A級(jí)。實(shí)驗(yàn)室規(guī)模電解槽已成功地?cái)U(kuò)大到示范規(guī)模裝置，結(jié)果表明運(yùn)行和投資都較為經(jīng)濟(jì)，運(yùn)行效率超過(guò)了 97%，電耗為4. O 5. Ikff · h/kg鈷。利用離子膜電解技術(shù)可提高生產(chǎn)效率，大大簡(jiǎn)化冶金工藝流程，既可回收有用物質(zhì)，又不會(huì)產(chǎn)生二次污染，還可以達(dá)到能源的更有效利用，可作為單元操作，運(yùn)用靈活，操作方便，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種新型金屬電積精煉工藝，提供技術(shù)方案如下針對(duì)金屬硫酸鹽電積液還原為金屬精煉工藝，利用陰離子選擇性隔膜將電積槽分為陽(yáng)極室與陰極室，通過(guò)陰極室循環(huán)系統(tǒng)將金屬硫酸鹽溶液注入陰極室，金屬離子在陰極還原，初始運(yùn)行通過(guò)陽(yáng)極循環(huán)系統(tǒng)將稀硫酸注入陽(yáng)極室，隨著電極過(guò)程進(jìn)行，在陽(yáng)極室可得到高濃度H2SO4，通過(guò)陽(yáng)極循環(huán)系統(tǒng)提取H2SO4，并同時(shí)補(bǔ)加等量的純水。具體地說(shuō)，在直流電場(chǎng)力的牽引下，陰極室溶液中的金屬陽(yáng)離子受到陰極吸引，向陰極做定向遷移，并在陰極上發(fā)生電極還原反應(yīng)；而so42_遷出陰極室穿過(guò)陰膜進(jìn)入陽(yáng)極室，陽(yáng)極室為純水,H2O在陰極上的還原力大于S042_在陰極上的還原力，因而水被氧化，發(fā)生電極氧化反應(yīng)，生成H+和02。H+由于陰膜的阻擋作用，不能穿過(guò)陰膜進(jìn)入陰極室。電化學(xué)反應(yīng)式如⑴、(2)。陰極還原反應(yīng)Mn++ne— M I(I)陽(yáng)極氧化反應(yīng)
權(quán)利要求
1.一種新型金屬電積精煉工藝?yán)藐庪x子選擇性隔膜將電積槽分隔為陽(yáng)極室與陰極室，通過(guò)陰極循環(huán)系統(tǒng)將金屬硫酸鹽溶液注入陰極室，金屬離子在陰極還原為金屬，初始運(yùn)行時(shí)通過(guò)陽(yáng)極循環(huán)系統(tǒng)將稀硫酸注入陽(yáng)極室，隨著電極過(guò)程進(jìn)行，在陽(yáng)極室可得到高濃度H2SO4，通過(guò)陽(yáng)極循環(huán)系統(tǒng)提取H2SO4，并同時(shí)補(bǔ)加等量的純水。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型金屬電積精煉工藝，其特征在于陰極室電積液為單一純的金屬硫酸鹽，不能允許任何其它的物質(zhì)進(jìn)入電積液，可以是NiS04、CuSO4, CoSO4,ZnSO4。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型金屬電積精煉工藝，其特征在于初始運(yùn)行時(shí)注入的稀硫酸濃度為O. 5% I %。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型金屬電積精煉工藝，其特征在于陽(yáng)極室所得副產(chǎn)品H2SO4濃度為5% 10%。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型金屬電積精煉工藝，其特征在于陰離子選擇性隔膜選用Nafion系列膜、ACIPLEX-F系列膜、Flemion膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型金屬電積精煉工藝，其特征在于根據(jù)陰極室電積液類(lèi)型不同，陰極采用純金屬材料，選用鎳板、銅板、鈷板、鋅板，陽(yáng)極采用鈦涂釕銥、鈦涂釕、石墨電極板。
全文摘要
本發(fā)明提供一種新型金屬電積精煉工藝，尤其涉及一種以金屬硫酸鹽為原料的金屬電積工藝，是一種將膜分離與電化學(xué)有機(jī)結(jié)合的新工藝技術(shù)。利用陰離子選擇性隔膜將電積槽分隔為陽(yáng)極室與陰極室，通過(guò)陰極循環(huán)系統(tǒng)將金屬硫酸鹽溶液注入陰極室，金屬離子在陰極還原為金屬，初始運(yùn)行時(shí)通過(guò)陽(yáng)極循環(huán)系統(tǒng)將稀硫酸注入陽(yáng)極室，隨著電極過(guò)程進(jìn)行，在陽(yáng)極室可得到高濃度H2SO4，通過(guò)陽(yáng)極循環(huán)系統(tǒng)提取H2SO4，并同時(shí)補(bǔ)加等量的純水。該工藝所獲得金屬產(chǎn)品質(zhì)量好，無(wú)環(huán)境污染。所得H2SO4副產(chǎn)品，可回收再利用，經(jīng)濟(jì)性能優(yōu)良。
文檔編號(hào)C25C7/04GK102828205SQ20111025918
公開(kāi)日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2011年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月26日
發(fā)明者周鍵, 王三反, 王挺 申請(qǐng)人:蘭州交通大學(xué)