專利名稱：一種大流量下制備電積鈷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電積鈷的制備，特別是一種大流量下制備電積鈷的方法。
背景技術(shù)：
鈷具有耐腐蝕、熔點(diǎn)高、強(qiáng)磁性等優(yōu)良性能，是各種特殊鋼、耐熱合金、抗腐蝕合金、磁性合金等的重要原料，廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)械制造、電池等領(lǐng)域。純度較高的鈷廣泛應(yīng)用于磁性材料、超級(jí)合金材料；純度達(dá)到99. 999%以上的鈷可用作先進(jìn)電子元件的靶材。鈷的生產(chǎn)方法一般采用電積的方式，由硫酸鈷或氯化鈷溶液電積得到，以氯化鈷溶液為例，電積過程中的反應(yīng)原理如下所示
陰極Co2++2e_=Co ；
2H.+2e-=H2 ；
陽極2Cl_-2e_=Cl2 ；
Co2++30HHo00H+H20 ；
2H20~4e =4H++02。現(xiàn)有的電積 鈷生產(chǎn)方法在加工過程中電流效率不高，電積時(shí)間長，生產(chǎn)的電積鈷無論從純度還是回收率都很難達(dá)到要求，具體而言存在以下這些問題1.在電積過程中，存在濃差極化，電流效率很低，傳統(tǒng)電解一般在60°/Γ80%。2.傳統(tǒng)電解工藝電解電流較小，一般在20(T300A/m2，電積時(shí)間較長。3.陽極放電發(fā)生氧化反應(yīng)后會(huì)產(chǎn)生氯氣和少量氧氣與水反應(yīng)生成的次氯酸等會(huì)氧化陰極鈷，使電積鈷產(chǎn)品中含氧等雜質(zhì)，降低鈷的純度。4.采用敞口開放式電解槽，電解槽中鈷溶液直接暴露在空氣里，作業(yè)時(shí)導(dǎo)電棒上的銅屑、鐵屑以及粉塵等雜物隨時(shí)會(huì)污染電積液，導(dǎo)致電鈷產(chǎn)品質(zhì)量難以保障。5.傳統(tǒng)的方法中，為了達(dá)到要求需添加硼酸、糖精鈉等添加劑以保證產(chǎn)品的質(zhì)量，這樣有可能對(duì)電積后液的后續(xù)處理工序造成二次污染。6.傳統(tǒng)的電積方式，溶液的處理范圍為6(Tl00g/l以上，60g/l以下很難處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種大流量下制備電積鈷的方法，其通過提高電積前液流量，以降低因陰極附近離子濃度降低而引起的陰極極化現(xiàn)象；而且在高流量的情況下，陽極產(chǎn)生的氯氣可以被及時(shí)的帶走，以免其在電積前液中形成次氯酸氧化陰極鈷而影響電積鈷的純度。為此，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案一種大流量下制備電積鈷的方法，其步驟如下以濕法冶金生產(chǎn)所得除油后氯化鈷溶液為原料，用純水將其稀釋，使氯化鈷溶液中的Co2+為3(Tl00g/l，作為電積前液；在封閉的電積裝置中，在5 15m3/h*m2的大流量(即高流量)下對(duì)電積前液進(jìn)行電積。
進(jìn)一步，所述封閉的電積裝置包括依次串聯(lián)的鈷液循環(huán)槽、密閉式電解槽、氣液分離器、氯氣收集裝置和真空負(fù)壓裝置，密閉式電解槽中陽極析出的氯氣與電積后液一起進(jìn)入氣液分離器中，通過氣液分離器進(jìn)行真空脫氯，得到脫氯鈷液和氯氣，所述的脫氯鈷液返回到鈷液循環(huán)槽中作為電積前液，當(dāng)鈷液循環(huán)槽流出的鈷液的Co2+低于30g/l時(shí)直接返回至濕法冶金生產(chǎn)中的萃取工序，所述的氯氣經(jīng)氯氣收集裝置進(jìn)入真空負(fù)壓裝置。進(jìn)一步，電積完畢后得到的陰極鈷板，經(jīng)出槽、剝板、洗滌和剪板后得到成品鈷片；從真空負(fù)壓裝置出來的真空脫除氯氣經(jīng)純水洗滌、濃硫酸脫水干燥后，與高純氫氣一起在鹽酸合成裝置中合成得到氯化氫，采用純水吸收，得到高純鹽酸，生成的高純鹽酸返回到萃取工序回用。進(jìn)一步，在電積過程中，電積前液的溫度控制在3(T50°C，電解槽電壓為
2.Γ2. 8V,電積前液的pH值為1. 5^3. O。進(jìn)一步，在電積過程中，封閉的電積裝置維持負(fù)壓在O. 03 0. 08MPa。進(jìn)一步，電積 時(shí)的電流密度為50(T800A/m2。與現(xiàn)有方法相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1.在制備電積鈷的過程中，采用高流量可減少陰極極化，電流效率高，可以達(dá)到95%以上，直流電耗低。2.在制備電積鈷的過程中，采用高流量，可以及時(shí)帶走陽極產(chǎn)生的氯氣和氧氣，防止其氧化陰極鈷以保證產(chǎn)品質(zhì)量。3.電積過程中無需加入任何添加劑，有利于保證產(chǎn)品的質(zhì)量，同時(shí)對(duì)于電積后液的后續(xù)工序處理有利，不會(huì)對(duì)后續(xù)工序造成二次污染。4.采用本發(fā)明制備電積鈷所用電流密度較大,可大大縮短電解時(shí)間,采用800A/m2的電流，每小時(shí)可產(chǎn)生電鈷O. 83Kg/m2，是傳統(tǒng)電積方式的3-4倍。5.尾氣中氯氣純度高，達(dá)到85%以上，氫氣含量低，小于4%，可安全將其用于鹽酸的合成制備。6.采用本發(fā)明的電積方式，溶液的處理范圍廣，3(Tl00g/l的溶液均可以高效電積。7.采用密閉式電解槽進(jìn)行電積，并且對(duì)電積后液采用真空脫氯處理，避免了氯氣和游離氯的無組織排放，可有效改善生產(chǎn)操作環(huán)境，減輕了生產(chǎn)設(shè)備的防腐壓力，有利于操作工人的身心健康。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。以濕法冶金生產(chǎn)所得除油后氯化鈷溶液(Co2+ = 10(Tl60g/l)為原料，用純水將其稀釋，使其濃度控制在3(Tl00g/L，作為電積前液。在密閉式電解槽中以5 15m3/h*m2的高流量對(duì)電積前液進(jìn)行電積，控制電流密度為50(T800A/m2，電解液溫度為3(T50°C。其槽電壓為2. Γ2. 8V,電積溶液pH值為1. 5^3. O。在電解的過程中通過真空負(fù)壓裝置控制系統(tǒng)內(nèi)部(包括鈷液循環(huán)槽、密閉式電解槽、氣液分離器和氯氣收集裝置)負(fù)壓為O. 03、. 08MPa。所述封閉的電積裝置由依次串聯(lián)的鈷液循環(huán)槽、密閉式電解槽、氣液分離器、氯氣收集裝置和真空負(fù)壓裝置組成，密閉式電解槽中陽極析出的氯氣與電積后液一起進(jìn)入氣液分離器中，通過氣液分離器進(jìn)行真空脫氯，得到脫氯鈷液和氯氣，所述的脫氯鈷液返回到鈷液循環(huán)槽中作為電積前液，當(dāng)鈷液循環(huán)槽流出的鈷液的Co2+低于30g/l時(shí)直接返回至濕法冶金生產(chǎn)中的萃取工序，所述的氯氣經(jīng)氯氣收集裝置進(jìn)入真空負(fù)壓裝置。電積完畢后得到的陰極鈷板，經(jīng)出槽、剝板、洗滌和剪板后得到成品鈷片；從真空負(fù)壓裝置出來的真空脫除氯氣經(jīng)純水洗滌、濃硫酸脫水干燥后，與高純氫氣一起在鹽酸合成裝置中合成得到氯化氫，采用純水吸收，得到高純鹽酸，生成的高純鹽酸返回到萃取工序回用。在一次實(shí)驗(yàn)完成后停止直流電源，待氯氣脫除完畢停止循環(huán)泵，打開電解槽取出陰極鈷產(chǎn)品。經(jīng)剝板、酸洗、水洗、熱水洗滌和剪板后得到成品鈷片。實(shí)施例1
采用濕法冶金所得氯化鈷溶液(Co2+:95g/l Cu2+:O. 0051g/l Fe2+: < O. 001g/l Ni2+:
<O. 001g/l Cd2+: < 0. 001g/l Cr2+: < 0. 001g/l Zn2+: < 0. 001g/l Mg2+:0. 0018g/l Al2+:
<0. 001g/l C a2+:0. 0020g/l Mn2+: < 0. 001g/l 油:4. 35g/l pH:2. 5)作為電積前液，在密閉式電解槽中進(jìn)行電積。控制流速1(Γ 4πι3Λ·πι2將電積液泵入電解槽內(nèi)，用真空負(fù)壓裝置保持系統(tǒng)內(nèi)部O. 03、. 05MPa負(fù)壓，當(dāng)槽內(nèi)負(fù)壓穩(wěn)定后接通電源，保持800A/m2的電流密度進(jìn)行電積。在電積的過程中，其溫度為3(T50°C，槽電壓為2.41.8V，電解過程中陽極產(chǎn)生的氯氣與電積后液一起進(jìn)入氣液分離器中，通過氣液分離器進(jìn)行氣液分離，所述的脫氯鈷液返回到鈷液循環(huán)槽中作為電積前液，所得的真空脫除氯氣經(jīng)純水洗滌、濃硫酸脫水干燥后，與高純氫氣一起在石墨爐中合成得到氯化氫，采用純水吸收，得到高純鹽酸，生成的高純鹽酸返回到萃取工序回用。出槽后進(jìn)行剝離、酸洗、水洗、熱水洗，得到電積鈷產(chǎn)品，稱其質(zhì)量計(jì)算電效為95. 58%，經(jīng)檢測(cè)其鈷含量占99. 9802%，符合Co9998標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例2
采用濕法冶金所得氯化鈷溶液(Co2+:100g/l Cu2+: < O. 001g/l Fe2+: < O. OOlg/I Ni2+: < O. 001g/l Cd2+:O. 0008g/l Pb2+: < 0. 001g/l Zn2+:0. 0059g/l Mg2+:0. 0018g/I Ca2+:0. 0016g/l Mn2+:0. 00058g/l油4. 72 ph=2. 3)作為電積前液，在密閉式電解槽中進(jìn)行電積?？刂屏魉?(Γ 4πι3Λ·πι2將電積液泵入電解槽內(nèi)，用真空負(fù)壓裝置保持系統(tǒng)內(nèi)部O. 06、. 08MPa負(fù)壓，保持800A/m2的電流密度進(jìn)行電積。在電積的過程中，其溫度為3(T50°C，槽電壓為2. Γ2. 8V,電解過程中陽極產(chǎn)生的氯氣與電積后液一起進(jìn)入氣液分離器中，通過氣液分離器進(jìn)行氣液分離，所述的脫氯鈷液返回到鈷液循環(huán)槽中作為電積前液，所得的真空脫除氯氣經(jīng)純水洗滌、濃硫酸脫水干燥后，與高純氫氣一起在石墨爐中合成得到氯化氫，采用純水吸收，得到高純鹽酸，生成的高純鹽酸返回到萃取工序回用。出槽后進(jìn)行剝離、酸洗、水洗、熱水洗，得到電積鈷產(chǎn)品，稱其質(zhì)量計(jì)算電效為95. 3%，經(jīng)檢測(cè)其鈷含量占99. 9813%，符合 Co9998 標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例3
采用濕法冶金所得氯化鈷溶液(Co2+:50g/l Cu2+:0. 0018g/l Fe2+: < O. OOlg/I Ni2+: < O. 001g/l Cd2+:O. 0008g/l Pb2+: < 0. 001g/l Zn2+:0. 0059g/l Mg2+:0. 0018g/I Ca2+:O. 0016g/l Mn2+:0. 00058g/l 油4.72 ph=2. 3)作為電積前液，在密閉式電解槽中進(jìn)行電積?？刂屏魉賔lOmVhm2將電積液泵入電解槽內(nèi)，用真空負(fù)壓裝置保持系統(tǒng)內(nèi)部O. 06、. 08MPa負(fù)壓，保持800A/m2的電流密度進(jìn)行電積。在電積的過程中，其溫度為3(T50°C，槽電壓為2. Γ2. 8V,電解過程中陽極產(chǎn)生的氯氣與電積后液一起進(jìn)入氣液分離器中，通過氣液分離器進(jìn)行氣液分離，所述的脫氯鈷液返回到鈷液循環(huán)槽中作為電積前液，所得的真空脫除氯氣經(jīng)純水洗滌、濃硫酸脫水干燥后，與高純氫氣一起在石墨爐中合成得到氯化氫，采用純水吸收，得到高純鹽酸，生成的高純鹽酸返回到萃取工序回用。出槽后進(jìn)行剝離、酸洗、水洗、熱水洗，得到電積鈷產(chǎn)品，稱其質(zhì)量計(jì)算電效為95. 19%，經(jīng)檢測(cè)其鈷含量占 99. 9904%,符合 Co9998 `標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種大流量下制備電積鈷的方法，其步驟如下以濕法冶金生產(chǎn)所得除油后氯化鈷溶液為原料，用純水將其稀釋，使氯化鈷溶液中的Co2+為3(Tl00g/l，作為電積前液；在封閉的電積裝置中，在5 15m3/h · m2的大流量及負(fù)壓條件下對(duì)電積前液進(jìn)行電積。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述封閉的電積裝置包括依次串聯(lián)的鈷液循環(huán)槽、密閉式電解槽、氣液分離器、氯氣收集裝置和真空負(fù)壓裝置，密閉式電解槽中陽極析出的氯氣與電積后液一起進(jìn)入氣液分離器中，通過氣液分離器進(jìn)行真空脫氯，得到脫氯鈷液和氯氣，所述的脫氯鈷液返回到鈷液循環(huán)槽中作為電積前液，當(dāng)鈷液循環(huán)槽流出的鈷液的Co2+低于30g/l時(shí)直接返回至濕法冶金生產(chǎn)中的萃取工序，所述的氯氣經(jīng)氯氣收集裝置進(jìn)入真空負(fù)壓裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，電積完畢后得到的陰極鈷板，經(jīng)出槽、剝板、洗滌和剪板后得到成品鈷片；從真空負(fù)壓裝置出來的真空脫除氯氣經(jīng)純水洗滌、濃硫酸脫水干燥后，與高純氫氣一起在鹽酸合成裝置中合成得到氯化氫，采用純水吸收，得到高純鹽酸，生成的高純鹽酸返回到萃取工序回用。
4.如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，在電積過程中，電積前液的溫度控制在3(T50°C，電解槽電壓為2. Γ2. 8V,電積前液的pH值為1. 5^3. O。
5.如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，在電積過程中，封閉的電積裝置維持負(fù)壓在 O. 03^0. 08MPa。
6.如權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，電積時(shí)的電流密度為50(T800A/m2。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大流量下制備電積鈷的方法?，F(xiàn)有的電積鈷生產(chǎn)方法在加工過程中電流效率不高，電積時(shí)間長，生產(chǎn)的電積鈷無論從純度還是回收率都很難達(dá)到要求。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為以濕法冶金生產(chǎn)所得除油后氯化鈷溶液為原料，用純水將其稀釋，使氯化鈷溶液中的Co2+為30~100g/l，作為電積前液；在封閉的電積裝置中，在5~15m3/h·m2的大流量及負(fù)壓條件下對(duì)電積前液進(jìn)行電積。本發(fā)明在制備電積鈷的過程中，采用高流量可減少陰極極化，電流效率高，可以達(dá)到95%以上，直流電耗低；采用高流量，可以及時(shí)帶走陽極產(chǎn)生的氯氣和氧氣，防止其氧化陰極鈷以保證產(chǎn)品質(zhì)量。
文檔編號(hào)C25C7/00GK103060842SQ201210575750
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者向波, 劉永東, 仇朝臣, 魏慶春 申請(qǐng)人:浙江華友鈷業(yè)股份有限公司, 衢州華友鈷新材料有限公司