专利名称：一种高纯金属镍电积的冶炼工艺及其电解槽的制作方法
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。
技术背景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(Pb02)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Pb02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 釆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，其中在 所配制的电解液中镍〉80g/1，钠<40 g/1,硼酸<50 g/1, 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°C ，同极中 心距L为100-180 mm,槽电压2. 5—4. Ov,阴极周4—8天，阴阳极液位差H为5-14 mm。从底流出口管中流出的阳极液的酸度为0. 5--1. 5N，含镍〉60 g/l，再用 2-7级萃取槽2-乙基己磷2-乙基己基酯(P507 )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—40 g/1的温度 50。C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阳极板和阴极板，在槽 体内的底部安装有封闭的底流管，在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。阳极板为钬涂铱阳极板。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S交体系中进行镍的电 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l、 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。
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内装有阳极板5和阴极板7，在阳极板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/人底流出口管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20 g/l，硼酸15 g/l,PH=3. 0 (PH 试纸测定)、铅0.0005 g/1,钴0. 0008 g/l，铜0. 0003 g/1,锰0. 0007 g/l，锌0.0005 g/l，铁O. 0004g/l，剩余杂质元素均〈0. 0005 g/l，电解条件是 电解的电流密度220 A/M2，电解液温度60。C，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10 mm，阴极电流效率97. 25%。经检 测，在产品电积镍中含Co7. 6jag/g、 Si44jag/g、 Pl. Ojag/g、 Fe80jug/g、 Cu62 U g/g、 Znl6 )i g/g、 As2. 0 ji g/g、 CdO. 1 ja g/g、 SnO. 1 )a g/g、 SbO. 4 jli g/g、 Pbl. 6 jug/g、Bi0. 6 jag/g、A12. Ojag/g、Mn0. 6ng/g、Mg6. jiig/g、SO. 0023%、 CO. 005%、 Ni99. 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 2-7级萃取槽2-乙基己磷2-乙基己基酯(P507 )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—40 g/1的温 度5(TC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。阳极板5为钛涂铱阳极板。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/1，钠25 g/l，硼酸15 g/l,PH=3.5 (PH试纸测定)、 铅0. 0004 g/1，钴0. 0009 g/1,铜0. 0004 g/1，锰0. 0008 g/1，锌0, 0004 g/1， 铁O. 0004g/l，剩余杂质元素均<0. 0005 g/1,电解条件电流密度215 A/M2， 电解液温度55。C，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10腿，阴极电流效率97. 70%。经;险测，在产品电积镍中含Co7. 6 |ag/g、 SilO|ag/g、 P3.5jug/g、 Fe20jag/g、 Cu3. 0|ag/g、 Znl.8jLig/g、 As8. 0 jug/g、 Cd0.56jag/g、 SnO. 5|ig/g、 SbO. 2|ag/g、 Pbl.6|ag/g、 Bi0.6yg/g、 A13.9yg/g、 MnO. 6jug/g、 Mg2. ljag/g、 SO. 001%、 CO. 005%、 Ni99. 99%。
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)内装有阳极板(5)和阴极板(7)，在阳极板(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镍＞80g/l，钠＜40g/l，硼酸＜50g/l，PH＝2--5；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〉60 g/l,再用2-7级萃 取槽2-乙基己磷2-乙基己基酯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—40 g/1的温度5(TC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，其特征在于阳极板(5 )为钛涂铱阳极板。
6、 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。
全文摘要
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。
文档编号C25C1/08GK101240429SQ200810070698
公开日2008年8月13日 申请日期2008年2月29日 优先权日2008年2月29日
发明者崔源发, 易贤荣, 朱康玲, 朱晓宏, 李桂生 申请人:江西稀有稀土金属钨业集团有限公司