一种高纯金属镍电积的冶炼工艺及其电解槽

摘要

本发明公开了一种高纯金属镍电积的冶炼工艺及其电解槽，它在电解槽的槽体内装有阳极板和阴极板，在阳极板外套有阳极隔膜袋，电解液通过进液管流入槽体内，在槽体内进行电化学反应，电解液再渗入阳极隔膜袋中，电解完后的阳极液从阳极隔膜袋的底部通过连接管流入底流管中，再从底流出口管中流出，完成电积。所述阳极板为钛涂铱阳极板。本发明通过采用新型电解槽和新型钛涂铱阳极，在硫酸体系中进行镍的电解，具有以下优点：1、电解槽的阴极区溶液pH值稳定，溶液成分比较稳定，使阴极区溶液成分不易受隔膜袋渗漏而造成溶液成分的大幅度改变。2、电流效率高。3、经济效益显著。电积镍质量可满足特号镍的国家标准。

权利要求

1.一种高纯金属镍电积的冶炼工艺，其特征在于：在电解槽的槽体(3)内装有钛涂铱阳极板(5)和阴极板(7)，在钛涂铱阳极板(5)外套有阳极隔膜袋(4)，电解液通过进液管(1)流入槽体(3)内，在槽体(3)内进行电化学反应，电解液再渗入阳极隔膜袋(4)中，电解完后的阳极液从阳极隔膜袋(4)的底部通过连接管(6)流入底流管(8)中，再从底流出口管(11)中流出，完成电积，其中在所配制的电解液中：80g/l＜镍≤90g/l，20g/l≤钠＜40g/l，15g/l≤硼酸＜50g/l，pH＝2-5；

上述电解液中杂质元素的含量为：

(A)铅：0.0005g/l，钴：0.0008g/l，铜：0.0003g/l，锰：0.0007g/l，锌：0.0005g/l，铁：0.0004g/l，剩余杂质元素均＜0.0005g/l；

或者(B)铅：0.0004g/l，钴：0.0009g/l，铜：0.0004g/l，锰：0.0008g/l，锌：0.0004g/l，铁：0.0004g/l，剩余杂质元素均＜0.0005g/l；

电解条件是：电流密度：200-350A/m2，电解液温度50--70℃，同极中心距L为100-180mm，槽电压2.5--4.0v，阴极周：4--8天，阴阳极液位差H为5-14mm。

2.如权利要求1所述的高纯金属镍电积的冶炼工艺，其特征在于：从底流出口管(11)中流出的阳极液的酸度为0.5--1.5N，含镍＞60g/l，再用2-乙基己磷-2-乙基己基酯在2-7级萃取槽中反萃取即可制得合格的硫酸镍溶液，经净化萃取槽进一步萃取、除油后，再循环通过进液管(1)进入槽体(3)内进行再次电解。

3.如权利要求1所述的高纯金属镍电积的冶炼工艺，其特征在于：经过电积后的金属镍阴极板(7)起槽后，要用含硼酸浓度10--40g/l的温度50℃以上纯水或自来水进行汤洗。

4.用于如权利要求1所述的高纯金属镍电积冶炼工艺的电解槽，其特征在于：带进液阀(2)的进液管(1)的开口设在槽体(3)的上方，在槽体(3)内装有呈间隔排列的钛涂铱阳极板(5)和阴极板(7)，在槽体(3)内的底部安装有左端封闭的底流管(8)，在钛涂铱阳极板(5)外套有阳极隔膜袋(4)，连接管(6)的上端安装在阳极隔膜袋(4)的底部，下端连接底流管(8)，底流管(8)的右端伸出槽体(3)外依次接出液阀(10)和底流出口管(11)；在槽体(3)的底部上安装有底塞(9)。

5.如权利要求4所述的电解槽，其特征在于：阳极隔膜袋(4)由涤纶和棉纶混纺而成。

说明书

技术领域

本发明涉及金属镍的冶炼工艺，尤其是涉及一种高纯金属镍电积的冶炼工艺及其电解槽。

背景技术

随着国内有色产业的蓬勃发展，有色产品的产量逐年攀升，特别是中国不锈钢行业的飞速发展及国产化，国内镍金属板材的用量及产量逐年提高，尤其是高纯四九金属镍电积板材，但镍资源却日趋紧张。作为镍电积，在硫酸盐体系中，普遍采用铅合金阳极，该阳极在电解过程中，表面上形成一层氧化铅(PbO2)阳极膜。该膜不是十分致密，容易被电解过程中在阳极析出的氧气冲落。悬浮在电解液中的PbO2微粒也极易附着于电积镍表面，在电解过程中包裹在阴极镍板内，增加金属镍的含铅量，降低电积镍质量。为此，镍电积工艺均采用隔膜的形式把阴阳极分开。已公开的工艺都采用阴极隔膜袋，就是用隔膜袋将阴极包起来。大型镍冶炼厂，每个电解槽有阴极隔膜袋60多个，每个隔膜袋都需安置一个可控进液管，以调节每个隔膜袋的进液量。全车间总的进液管数量多达数千个。这样一来不但增加操作人数，而且要实现槽内各袋之间的流量均衡控制，操作难度也极大。因此，如何解决上述这些问题，达到金属镍品质特极(含镍99.96％-99.99％)，成本最低，生产效率较高，是急需进一步探讨的问题。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种高纯金属镍电积的冶炼工艺，它通过采用新型电解槽和新型钛涂铱阳极，在硫酸体系中进行金属镍的电积，从而获取在标准条件下，电解槽的阴极区溶液pH值稳定，电流效率较高(大于96％以上)，电积镍质量可以达到含镍99.96％-99.99％特号镍的国家标准。
本发明的第二个目的在于提供一种冶炼高纯金属镍电积的电解槽。
本发明的第一个目的是这样实现的：在电解槽的槽体内装有钛涂铱阳极板和阴极板，在钛涂铱阳极板外套有阳极隔膜袋，电解液通过进液管流入槽体内，在槽体内进行电化学反应，电解液再渗入阳极隔膜袋中，电解完后的阳极液从阳极隔膜袋的底部通过连接管流入底流管中，再从底流出口管中流出，完成电积，其中在所配制的电解液中：80g/l＜镍≤90g/l，20g/l≤钠＜40g/l，15g/l≤硼酸＜50g/l，pH＝2--5(pH试纸测定)；电解条件是：电流密度：200-350A/m2，电解液温度50--70℃，同极中心距L为100-180mm，槽电压2.5--4.0v，阴极周：4--8天，阴阳极液位差H为5-14mm。
从底流出口管中流出的阳极液的酸度为0.5--1.5N，含镍＞60g/l，再用2-乙基己磷2-乙基己基酯(P507)在2-7级萃取槽中反萃取即可制得合格的硫酸镍溶液，经净化萃取槽进一步萃取、除油后，再循环通过进液管进入槽体内进行再次电解。
经过电积后的金属镍阴极板起槽后，要用含硼酸浓度10--40g/l的温度50℃以上纯水或自来水进行汤洗。
本发明的第二个目的是这样实现的：一种电解槽，特征是带进液阀的进液管的开口设在槽体的上方，在槽体内装有呈间隔排列的钛涂铱阳极板和阴极板，在槽体内的底部安装有封闭的底流管，在钛涂铱阳极板外套有阳极隔膜袋，连接管的上端安装在阳极隔膜袋的底部，下端连接左端封闭的底流管，底流管的右端伸出槽体外依次接出液阀和底流出口管；在槽体的底部上安装有底塞。
阳极隔膜袋由涤纶和棉纶混纺而成。
本发明通过采用新型电解槽和新型钛涂铱阳极，在硫酸体系中进行镍的电解，具有以下优点：
1、电解槽的阴极区溶液pH值稳定，溶液成分比较稳定，使阴极区溶液成分不易受隔膜袋渗漏而造成溶液成分的大幅度改变。
2、电流效率高。在电解过程中申请人观察到：当阴极液pH值低于2.5时，阴极板产生的氢气泡，随着pH值的继续降低而迅速增多。因此，电解槽的阴极区pH值稳定，是电流效率较高的主要因素。
3、经济效益显著。通过1、2所述的条件控制，不仅整个系统稳定、操作简单、劳动强度减小，提高了工作效率，而且电流效率高，保证产品质量稳定，电积镍质量可满足特号镍的国家标准。
4、本发明也适用于高纯金属钴电积的冶炼。

附图说明

图1为本发明电解槽的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
在电解槽的槽体3内装有钛涂铱阳极板5和阴极板7，在钛涂铱阳极板5外套有阳极隔膜袋4，电解液通过进液管1流入槽体3内，在槽体3内进行电化学反应，电解液再渗入阳极隔膜袋4中，电解完后的阳极液从阳极隔膜袋4的底部通过连接管6流入底流管8中，再从底流出口管11中流出，完成电积，其中在所配制的电解液中：电解液成分：镍85g/l，钠20g/l，硼酸15g/l，pH＝3.0(pH试纸测定)、铅0.0005g/l，钴0.0008g/l，铜0.0003g/l，锰0.0007g/l，锌0.0005g/l，铁0.0004g/l，剩余杂质元素均＜0.0005g/l，电解条件是：电解的电流密度220A/m2，电解液温度60℃，同极中心距L为120mm，槽电压3.2v，阴极周：7天，阴阳极液位差H为10mm，阴极电流效率97.25％。经检测，在产品电积镍中含Co7.6μg/g、Si44μg/g、P1.0μg/g、Fe80μg/g、Cu62μg/g、Zn16μg/g、As 2.0μg/g、Cd0.1μg/g、Sn0.1μg/g、Sb0.4μg/g、Pb1.6μg/g、Bi 0.6μg/g、Al 2.0μg/g、Mn0.6μg/g、Mg6.0μg/g、S0.0023％、C0.005％、Ni 99.97％。
从底流出口管11中流出的阳极液的酸度为0.5--1.5N，含镍＞60g/l，再用2-乙基己磷2-乙基己基酯(P507)在2-7级萃取槽中反萃取即可制得合格的硫酸镍溶液，经净化萃取槽进一步萃取、除油后，再循环通过进液管1进入槽体3内进行再次电解。
经过电积后的金属镍阴极板7起槽后，要用含硼酸浓度10--40g/l的温度50℃以上纯水或自来水进行汤洗。
一种电解槽，带进液阀2的进液管1的开口设在槽体3的上方，在槽体3内装有呈间隔排列的钛涂铱阳极板5和阴极板7，在槽体3内的底部安装有左端封闭的底流管8，在钛涂铱阳极板5外套有阳极隔膜袋4，连接管6的上端安装在阳极隔膜袋4的底部，下端连接底流管8，底流管8的右端伸出槽体3外依次接出液阀10和底流出口管11；在槽体3的底部上安装有底塞9。
阳极隔膜袋4由涤纶和棉纶混纺而成。
实施例2：
实施例2的工艺及电解槽的结构与实施例1基本相同，不同之处于：
电解液成分：镍90g/l，钠25g/l，硼酸15g/l，pH＝3.5(pH试纸测定)、铅0.0004g/l，钴0.0009g/l，铜0.0004g/l，锰0.0008g/l，锌0.0004g/l，铁0.0004g/l，剩余杂质元素均＜0.0005g/l，电解条件：电流密度215A/m2，电解液温度55℃，同极中心距L为120mm，槽电压3.0v，阴极周：6天，阴阳极液位差H为10mm，阴极电流效率97.70％。经检测，在产品电积镍中含Co7.6μg/g、Si10μg/g、P3.5μg/g、Fe20μg/g、Cu3.0μg/g、Zn1.8μg/g、As8.0μg/g、Cd0.56μg/g、Sn0.5μg/g、Sb0.2μg/g、Pb1.6μg/g、Bi0.6μg/g、Al3.9μg/g、Mn0.6μg/g、Mg2.1μg/g、S0.001％、C0.005％、Ni99.99％。