密闭电解槽电积氯化钴生产电钴的工艺研究.pdf

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有色金属(冶炼部分)(htp: l/ysyl. bgrimm.cn)
2013年4期
doi:10.3969/j.iss.1007-7545.2013.04.003
密闭电解槽电积氯化钴生产电钻的工艺研究
王振文,江培海,尹飞,姚志超,阮书锋
(北京矿冶研究总院,北京100160)
摘要:在CoCl2体系中,采用密闭电解槽为电解设备,进行无隔膜、永久阴极电积钻试验。结果表明,该
工艺避免了氯气泄漏,改善现场作业环境,在电流密度为500A/m2时,吨钴直流电耗为3400kWh。
关键词:密闭电解槽;氯化钻;钻电积
中图分类号:TF816文献标志码:A文章编号:1007-7545(2013)04-00804
Study on Cobalt Preparation with Cobalt Chloride Electrowinning
Process in Closed Electrolytic Cells
WANG Zhen-wen, JIANG Pei-hai, YIN-FEI, YAO Zhi-chao, RUAN Shu-feng
Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy, Beijing 100160, China)
Abstract: A permanent electrowinning process without membranes was adopted to prepare electrical cobalt
from Cocl2 system in closed electrolytic cells. The results show that leakage of chlorine gas is avoided and
the operation conditions are improved. The energy consumption for one ton cobalt is 3 400 kwh with cur-
rent density of 500 A/m
Key words: closed electrolytic cell; cobalt chloride; cobalt electrowinning
金属钴广泛应用于航空航天、电机电器、机械、极液中间槽,虽然该方法已成功应用在钻电解生产
化工和陶瓷工业中?,是一种重要的战略金属。作中,但也存在一定的弊端,主要表现在现场环境差、
为金属钴的主要产品形式的电解钻,其生产方法主隔膜袋和支架等材料消耗多、产品质量不稳定等。
要分为可溶阳极电解法和不溶阳极电解法。可溶为改善现场作业环境,杜绝氯气泄漏,同时降低能
阳极电解法流程长、能耗高、成本高,目前基本不采耗、保证产品质量,本文采用新型密闭电解槽?进行
用;不溶阳极电解法主要采用硫酸钴、氯化钴体系,氯化钠电积试验。
由于硫酸钴体系的槽压高、电流效率低、试剂消耗
高、控制难,目前也不被采用。
试验原料、设备及方法
目前主要采用氯化钴体系的不溶阳极电解法生
主要原料有工业级结晶氯化钴(含钴24.32%,
产电积钴],采用隔膜电解法,先电积制作始极片,镍、铁等杂志含量均低于0.0015%)、32%工业盐酸
再用始极片做阴极进行电解到规定的厚度。钴离子和32%工业液碱。
在阴极放电析出,阳极析出氯气,阳极加罩密封,利
试验设备为BK-200密闭电解槽(无隔膜,阴
用真空泵在阳极罩内形成一定的负压,将氯气抽出,阳极有效尺寸230mmX210mm,阳极为钛涂铜电
送至氯气回收利用系统或氯气吸收塔。为了保证氯极,阴极为TA2钛阴极)、循环槽(包括加温装置)、
气不泄漏,阳极液随氯气抽出,经气液分离后流至阳溶液循环泵、氯气喷射吸收装置、吸收碱液循环泵
收稿日期:2012-11-30
作者简介:王振文(1972-),女,内蒙古赤峰市人,硕士,高级工程师?
2013年4期
有色金属(冶炼部分)(htte:/ysyl. bgrimm.cn)
整流柜等。
电解时,电解液通过循环泵泵人电解槽的进液
端,穿过电解槽内部阴阳极板后从电解槽的出液管
流出,返回到电解液循环槽内,电解产生的氯气通过
负压装置从溶液储槽中分离后进入碱吸收系统并产
诲世巴
生次氯酸钠。按固定的条件连续电解5h,取出钛
阴极剥取钻板水洗后烘干、称重,计算电积钴的阴极
电流效率。
2试验原理
图2电解液酸度对阴极电流效率的影响
氯化钻溶液电解时78,由于氧在阳极析出时的
Fig 2 Effect of acidity of electrolyte on
超电压比氯在阳极上析出的超电压高,因此阳极上
cathode current efficiency
产出氯气,而阴极则发生钻的电沉积,在电解过程
中,溶液酸度变化很小
从图2可看出,电解液酸度对阴极电流效率影
响较大,随着溶液pH的提高,电流效率逐渐增加。
3试验结果与讨论
另外,电解液酸度的增加对阴极表面物理外观影响
主要考察电解液的酸度、流量、温度,钻离子浓较小。
度以及电流密度等对电积钴板的形貌和电流效率的
在电解过程中,电解液pH在2.5~3.0,溶液
影响。
中有黑色的氧化钴及氢氧化高错产生,不利于电解
3.1酸度
过程的正常运行。为防止电解过程产生高钴物质
电解液的酸度不仅影响电流效率,而且影响钻同时又要保证阴极的电流效率,确定电解液的pH
沉积物的结构。密闭电解槽中无隔膜,阴阳极共处控制在1.5~2.0
室,电解液酸度过低,电解液中溶解的氯气产生次
3.2电解液流量
氯酸的电位较高,从图1可以看出?,当溶液pH大
密闭电解槽的特点之一,是采用电解液强制循
于2.5时,二价钴易被氧化成三价钴,从而水解产生
环,通过电解液在阴阳极之间强制流动,减少电解液
氢氧化高钻沉淀。
的浓差极化,保证阴阳极间溶液浓度的稳定均匀,因
此电解过程要控制一定的电解液流动速度。
Cof
试验条件:电解液始酸浓度0.01g/L,电解液
温度60℃,电流密度500A/m2,c(Co)~60g/L,电
解时间5h,不同电解液流量的试验结果见图3。
-1
据
田
图1钴的电位-pH图
Fig 1 Curve of ph-potential of cobalt
流量(m3?hr
试验条件:电解液始酸温度60℃,电流密度
图3电解液流量对阴极电流效率的影响
500A/m2,电解液流量1.0m3/h;c(Co)~60g/L,
Fig 3 Effect of flow of electrolyte on
电解时间5h,电解过程酸度(pH)对阴极电流效率
cathode current efficiency
的影响见图2。