專利名稱：非鹽酸電解質(zhì)生產(chǎn)電積鈷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)電積鈷的方法，屬于電積鈷的生產(chǎn)方法技術(shù)領(lǐng)域。
二背景技術(shù)：
目前，較常用的生產(chǎn)電積鈷的工業(yè)方法為經(jīng)火法冶煉工藝，產(chǎn)出粗制 鈷陽(yáng)極板后，進(jìn)行電解工藝精煉，并應(yīng)用可溶陽(yáng)極技術(shù)生產(chǎn)電解鈷產(chǎn)品。這 種工藝組合采用了火法和濕法冶金生產(chǎn)電解鈷的生產(chǎn)工藝。因工藝復(fù)雜，金 屬回收率低，資金投入大，不利于環(huán)境保護(hù)等缺點(diǎn)，而逐步被全濕法冶金的 不溶陽(yáng)極電積工藝所替代；近年來(lái)，國(guó)內(nèi)已有在鹽酸體系中進(jìn)行電積鈷的工 業(yè)化生產(chǎn)實(shí)踐。但由于在鹽酸體系中生產(chǎn)電積鈷會(huì)有大量氯氣在陽(yáng)極溢出(約 為鈷金屬重量的1.2倍)，因此，必須對(duì)生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行密封以及建立配套的氯 氣吸收系統(tǒng)才能進(jìn)行生產(chǎn)；這樣不但會(huì)大大增加運(yùn)行成本，而且構(gòu)成對(duì)環(huán)境 潛在的極大危險(xiǎn)。
三
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于解決上述已有技術(shù)存在的問(wèn)題，避免電積鈷的生產(chǎn)造成對(duì) 環(huán)境的重大污染和對(duì)生產(chǎn)人員的安全危脅，我公司通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)和技術(shù)攻關(guān)， 找到了電積鈷生產(chǎn)中各種工藝參數(shù)之間的相互制約規(guī)律以及參數(shù)變化對(duì)電積 過(guò)程電流效率、電積鈷質(zhì)量的相互作用和影響因素，同時(shí)，對(duì)添加劑的選擇和 劑量確定等項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了充分的專項(xiàng)試驗(yàn)研究，研發(fā)了從非鹽酸電解質(zhì)中生產(chǎn) 電積鈷的專有技術(shù)，并成功應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)。
本發(fā)明非鹽酸電解質(zhì)生產(chǎn)電積鈷的方法，特殊之處在于，包括以下工序
1、 制取CoCl2溶液
1) 鈷原料投入粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎；
2) 研磨機(jī)中研磨加工；
3) 研磨后的細(xì)粉投入浸出槽中氧化浸出，得萃取前溶液；
4) 用化學(xué)方法清除金屬與非金屬雜質(zhì)，即除去鈣、鎂等雜質(zhì)；
5) 溶劑萃取用萃取劑萃取，得CoCl2溶液；
6) 采用樹脂交換除雜，進(jìn)行深度凈化。
2、 萃取轉(zhuǎn)型
CoCl2溶液經(jīng)萃取劑分離鎳Ni、鈷Co后，鈷仍然以CoCl2形式存在，為了保證電積過(guò)程的環(huán)境質(zhì)量，必需將其轉(zhuǎn)型至非鹽酸體系，工藝方法采用萃取
轉(zhuǎn)型；應(yīng)用P507萃取劑，其具有飽和容量大的優(yōu)點(diǎn)；可將CoCl2萃入其有機(jī) 相；再選擇2.5N H2S04將鈷反萃，即可得到硫酸鈷溶液。
3、 脫氯
氯陰離子，在萃取過(guò)程中留在水相中，為了避免在萃取過(guò)程中出現(xiàn)被機(jī) 械夾帶出槽，而采用1.2N貼04為洗滌劑，在萃取箱內(nèi)對(duì)反萃前的載鈷有機(jī)相 進(jìn)多級(jí)逆流洗滌，充分洗脫載鈷有機(jī)相中帶的C1—，使反萃后CoS04溶液含氯 達(dá)到電積安全生產(chǎn)要求。
4、 物理方法去除有機(jī)物
經(jīng)洗氯轉(zhuǎn)型后的CoS04溶液含帶以懸浮、乳化及溶解三種狀態(tài)存在的有機(jī) 物。為了消除有機(jī)物對(duì)鈷電積生產(chǎn)的危害。采用超聲除油技術(shù)進(jìn)行油液分離， 使含有機(jī)物的溶液，經(jīng)過(guò)超聲波破乳，乳化油形成細(xì)油滴分散在鈷溶液中。 然后向溶液中溶入空氣。溶入氣體和分散的細(xì)小油滴結(jié)合成密度小于溶液的 汽泡?？恐亓Ψ蛛x出來(lái)并脫離溶液，脫除乳化油后的溶液，經(jīng)纖維球、纖維 絲吸附，將粒經(jīng)更小的溶解油吸附除去。使鈷溶液有機(jī)物含量達(dá)到鈷電積生 產(chǎn)要求。
5、 鈷電解液制備
經(jīng)超聲除油的硫酸鈷溶液，主要成份為Co55—65g化、C1_<0. lg'L—1)， 經(jīng)調(diào)整PH，加入添加劑硼酸(表面活性劑)，全氯丁基磺洗胺鹽FC-1100 (酸 霧抑制劑)，升溫至55—65"C后，連續(xù)經(jīng)高位槽流入電解槽。
鈷電解液中主要成份Co:55-65g/l， Cl—《0. 1 g/l，經(jīng)加入添加劑、酸霧 抑制劑、調(diào)整PH值、升溫后輸入己裝好陰、陽(yáng)極的電解槽內(nèi)，不斷循環(huán)并升 溫和調(diào)整ra值使各項(xiàng)參數(shù)穩(wěn)定之后，接通直流電源進(jìn)行鈷的電積生產(chǎn)過(guò)程。
6、 電積鈷生產(chǎn)
制備好的電解液連續(xù)流入裝好陰、陽(yáng)極的電解槽，當(dāng)各項(xiàng)工藝參數(shù)穩(wěn)定 后，接通直流電源進(jìn)行鈷的電積生產(chǎn)，鈷的電積生產(chǎn)分兩個(gè)部步驟完成。
1) 始極片制作；將種板置入電解槽內(nèi)，通電后電解液中0)++在種板(陰 極)表面析出，當(dāng)厚度達(dá)0.3"0.5mm，種板出槽。
2) 進(jìn)行始極片剝離，酸浸處理之后穿入導(dǎo)電棒繼續(xù)入槽，作為陰極，進(jìn) 行電積；當(dāng)直流電源接通后，電流通過(guò)非鹽酸電解液，引起電極發(fā)生化學(xué)變 化，電解液中陰、陽(yáng)離子分別向兩極遷移，并產(chǎn)生了因電子得失而出現(xiàn)的氧 化、還原反應(yīng)；電積至陰極厚度3—10mm，產(chǎn)品出槽，完成電積鈷生產(chǎn)(有關(guān)電積參數(shù)附后)。
為了維持電積過(guò)程中鈷離子的濃度，保證電積順利進(jìn)行，需要連續(xù)加入 新電解液補(bǔ)充鈷離子。因此，必須準(zhǔn)確連續(xù)進(jìn)行電積過(guò)程溶液體積與金屬濃 度的平衡，以防止溶液體積或金屬離子濃度產(chǎn)生異常波動(dòng)；同時(shí)，由于陽(yáng)極 反應(yīng)過(guò)程會(huì)有02析出，致使溶液中H+濃度增加(酸度提高)；因此，在進(jìn)入新 的循環(huán)之前，對(duì)陽(yáng)極液要進(jìn)行PH值調(diào)整。
補(bǔ)充的新電解液與調(diào)整PH后的陽(yáng)極液經(jīng)過(guò)混合，再泵入高位循環(huán)槽，在 升至一定溫度后，依靠高位槽位差，按電積過(guò)程鈷的析出速度均勻連續(xù)向每 塊陰極周圍補(bǔ)充電解液。
鈷電積至予定陰極生產(chǎn)周期后，可切斷電源并吊裝出槽；電積鈷產(chǎn)品經(jīng) 燙洗和檢驗(yàn)后，可入庫(kù)待售。
本發(fā)明在電解液中加入酸霧抑制劑FC-1100，使電解液表面脹力降低，陽(yáng) 極析出氧氣順利穿過(guò)液面，避免了將酸帶入生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。有效的改善了工作環(huán) 境及防止對(duì)周邊環(huán)境的污染。
本發(fā)明非鹽酸電解質(zhì)生產(chǎn)電積鈷的方法，由于采用溶液轉(zhuǎn)型、洗氯工藝，
電解液中(cr)低于o.ig，r1，在電積過(guò)程中，基本達(dá)到無(wú)氯氣析出要求。
四

圖1:為本發(fā)明實(shí)施例非鹽酸電解質(zhì)生產(chǎn)電積鈷的方法工藝流程圖。
五具體實(shí)施例方式
以下參照附圖l，給出本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。 實(shí)施例
本實(shí)施例的非鹽酸電解質(zhì)生產(chǎn)電積鈷的方法，主要包括以下工序
1) 鈷原料投入粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎；
2) 研磨機(jī)中研磨加工；
3) 研磨后的細(xì)粉投入浸出槽中氧化浸出，得萃取前溶液；
4) 用化學(xué)方法清除金屬與非金屬雜質(zhì)，除去鈣、鎂等雜質(zhì)；
5) 溶劑萃取用P204萃取劑萃取，得CoCl2溶液；
6) 采用樹脂交換除雜，進(jìn)行深度凈化。
7) 萃取轉(zhuǎn)型
CoCl2溶液經(jīng)萃取劑P507分離鎳Ni、鈷Co后，鈷仍然以CoCl2形式存在， 為了保證電積過(guò)程的環(huán)境質(zhì)量，必需將其轉(zhuǎn)型至非鹽酸體系，方法采用萃取 轉(zhuǎn)型。將CoCl2萃入有機(jī)相，方法選擇2.5NH2S04將鈷反萃，可得到硫酸鈷溶液。
8) 脫氯
氯陰離子，在萃取過(guò)程中留在水相中，為了避免被機(jī)械運(yùn)動(dòng)夾帶出液面，
采用1.2NH2S04作為洗滌劑，在萃取箱內(nèi)對(duì)反萃前的載鈷有機(jī)相進(jìn)多級(jí)逆流洗 滌，充分洗脫載鈷有機(jī)相中所帶有的Cr，使反萃后的CoS04溶液含氯量除低 并滿足電積生產(chǎn)要求。
9) 物理方法去除有機(jī)物
經(jīng)洗氯轉(zhuǎn)型后的CoS04溶液含有懸浮、乳化及溶解三種狀態(tài)存在的有機(jī) 物。為了消除有機(jī)物對(duì)鈷電積生產(chǎn)的危害。采用超聲除油技術(shù)進(jìn)行油液分離， 含有機(jī)物的溶液，經(jīng)過(guò)超聲波破乳，乳化油形成細(xì)油滴分散在鈷溶液中。然 后向溶液中溶入空氣。溶入氣體和分散的細(xì)小油滴結(jié)合成密度小于溶液的汽 泡?？恐亓Ψ蛛x出來(lái)并脫離溶液，脫除乳化油后的溶液，經(jīng)纖維球、纖維絲 吸附，將粒經(jīng)更小的溶解油吸附除去。'使鈷溶液有機(jī)物含量達(dá)到鈷電積生產(chǎn) 要求。 —
10) 鈷電解液制備
經(jīng)超聲除油的硫酸鈷溶液，主要成份為Co55—65g *L—、 Cl-<0. lg *L— 經(jīng)調(diào)整PH,加入添加劑硼酸(表面活性劑)，全氯丁基磺洗胺鹽(酸霧抑制劑)， 升溫至55—65C后，連續(xù)經(jīng)高位槽流入電解槽。
11) 電積鈷生產(chǎn)
制備后電解液連續(xù)流入裝好陰、陽(yáng)極的電解槽內(nèi)，當(dāng)各項(xiàng)工藝參數(shù)穩(wěn)定 后，接通直流電源進(jìn)行鈷的電積生產(chǎn)，鈷的電積生產(chǎn)分兩個(gè)部步驟完成。
1、 始極片制作；將種板置入電解槽內(nèi)，通電后電解液中0)++在種板(陰 極)表面析出，當(dāng)厚度達(dá)0.3—0.5mm，種板出槽。
2、 進(jìn)行始極片剝離，酸浸處理之后穿入導(dǎo)電棒繼續(xù)入槽，作為陰極，進(jìn) 行電積；當(dāng)直流電源接通后，電流通過(guò)非鹽酸電解液，引起電極發(fā)生化學(xué)變 化，電解液中陰、陽(yáng)離子分別向兩極遷移，并產(chǎn)生了因電子得失而出現(xiàn)的氧 化、還原反應(yīng)；電積至陰極厚度3—10mm，產(chǎn)品出槽，完成電積鈷生產(chǎn)(有關(guān) 電積參數(shù)附后)。
在陰極和陽(yáng)極上發(fā)生的反應(yīng)如下
1) 陰極反應(yīng)Co+++2e——Co
2) 陽(yáng)極反應(yīng)40H— -2e——02 t+2H20 以上反應(yīng)，使電能轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)電積產(chǎn)品的化學(xué)能。為了維持電積過(guò)程中鈷離子的濃度，保證電積順利進(jìn)行，需要連續(xù)加入 新電解液補(bǔ)充鈷離子。因此，必須準(zhǔn)確連續(xù)進(jìn)行電積過(guò)程溶液體積與金屬濃 度的平衡，以防止溶液體積或金屬離子濃度產(chǎn)生異常波動(dòng)；同時(shí)，由于陽(yáng)極 反應(yīng)過(guò)程會(huì)有02析出，致使溶液中H+濃度增加(酸度提高)；因此，在進(jìn)入新 的循環(huán)之前，對(duì)陽(yáng)極液要進(jìn)行PH值調(diào)整。
補(bǔ)充的新電解液與調(diào)整PH后的陽(yáng)極液經(jīng)過(guò)混合，再泵入高位循環(huán)槽，在 升至一定溫度后，依靠高位槽位差，按電積過(guò)程鈷的析出速度均勻連續(xù)向每 塊陰極周圍補(bǔ)充電解液。
鈷電積至予定陰極生產(chǎn)周期后，可切斷電源并吊裝出槽；電積鈷產(chǎn)品經(jīng) 燙洗和檢驗(yàn)后，可入庫(kù)待售。
本發(fā)明在電解液中加入酸霧抑制劑FC-1100，使電解液表面脹力降低，陽(yáng) 極析出氧氣順利穿過(guò)液面，避免了將酸分子帶入生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)保問(wèn)題發(fā)生。 有效的改善了工作環(huán)境及防止對(duì)周邊環(huán)境的污染。
本發(fā)明非鹽酸電解質(zhì)生產(chǎn)電積鈷的方法，由于采用溶液轉(zhuǎn)型、洗氯工藝，
使電解液中(cr)低于o.ig，r，在電積過(guò)程中，基本達(dá)到無(wú)氯氣析出要求。
主要工藝參數(shù)與技術(shù)指標(biāo)
1、 電解液組成Co: 35—40 g/l， Cl—:《0. lg/l，添加劑l: 201X7(系 列)，添加劑2: FC-llOO;
2、 同極距為100—120mm; 3、電流密度為180~300A/m2; 4、溫度為30—50°C; 5、 PH為1.0~4.0;
6、槽電壓為34.5V; 7、電流效率為90—95%; 8、生產(chǎn)周期為6—IO天。
權(quán)利要求
1、非鹽酸電解質(zhì)生產(chǎn)電積鈷的方法，其特征在于包括以下工序制取CoCl2溶液--萃取轉(zhuǎn)型--脫氯--物理方法去除有機(jī)物--鈷電解液制備--電積鈷生產(chǎn)。
2、 按照權(quán)利要求l所述非鹽酸電解質(zhì)生產(chǎn)電積鈷的方法，其特征在于所 述萃取轉(zhuǎn)型為CoCl2溶液經(jīng)萃取劑分離鎳Ni、鈷Co后，鈷仍然以CoCl2形式存在，需將 其轉(zhuǎn)型至非鹽酸體系，將CoCl2萃入有機(jī)相，方法選擇2.5N H2S04將鈷反萃， 得到硫酸鈷溶液。
3、 按照權(quán)'利要求l所述非鹽酸電解質(zhì)生產(chǎn)電積鈷的方法，其特征在于所 述脫氯技術(shù)為采用1.2NH2S04為洗滌劑，在萃取箱內(nèi)對(duì)反萃前的載鈷有機(jī)相進(jìn) 多級(jí)逆流洗滌，充分洗脫載鈷有機(jī)相中帶的Cl—，使反萃后CoS04溶液含氯降 低并滿足電積生產(chǎn)要求。
4、 按照權(quán)利要求l所述非鹽酸電解質(zhì)生產(chǎn)電積鈷的方法，其特征在于所 述鈷電解液制備為經(jīng)超聲除油的硫酸鈷溶液，主要成份為Co55—65g L—、 Cr<0. lg'L一1， 經(jīng)調(diào)整ra，加入添加表面活性劑，酸霧抑制劑，升溫至55—65"C后，連續(xù)經(jīng) 高位槽流入電解槽。
5、 按照權(quán)利要求l所述非鹽酸電解質(zhì)生產(chǎn)電積鈷的方法，其特征在于所 述電積鈷生產(chǎn)為制備的電解液連續(xù)流入裝好陰、陽(yáng)極的電解槽，當(dāng)各項(xiàng)工藝參數(shù)穩(wěn)定后， 接通直流電源進(jìn)行鈷的電積生產(chǎn)。
6、 按照權(quán)利要求5所述非鹽酸電解質(zhì)生產(chǎn)電積鈷的方法，其特征在于 為維持電積過(guò)程中鈷離子的濃度，需要連續(xù)加入新電解液補(bǔ)充鈷離子；在進(jìn)入新的循環(huán)之前，對(duì)陽(yáng)極液要進(jìn)行PH值調(diào)整；補(bǔ)充的新電解液與調(diào)整PH 后的陽(yáng)極液經(jīng)過(guò)混合，再泵入高位循環(huán)槽，在升至一定溫度后，依靠高位槽 位差，按電積過(guò)程鈷的析出速度均勻連續(xù)向每塊陰極周圍補(bǔ)充電解液。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)電積鈷的方法，屬于電積鈷的生產(chǎn)方法技術(shù)領(lǐng)域。非鹽酸電解質(zhì)生產(chǎn)電積鈷的方法，特征制取CoCl₂溶液-萃取轉(zhuǎn)型-脫氯-物理方法去除有機(jī)物-鈷電解液制備-電積鈷生產(chǎn)。本發(fā)明在電解液中加入酸霧抑制劑，使電解液表面脹力降低，陽(yáng)極析出氧氣順利穿過(guò)液面，避免了將酸帶入生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。有效的改善了工作環(huán)境及防止對(duì)周邊環(huán)境的污染。本發(fā)明非鹽酸電解質(zhì)生產(chǎn)電積鈷的方法，由于采用溶液轉(zhuǎn)型、洗氯工藝，電解液中(Cl^-)低于0.1g·l^-1，在電積過(guò)程中，基本達(dá)到無(wú)氯氣析出要求。
文檔編號(hào)C25C1/08GK101532095SQ200910020258
公開日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2009年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月1日
發(fā)明者煒 孫, 王雪桂 申請(qǐng)人:煙臺(tái)凱實(shí)工業(yè)有限公司