专利名称：一种新型金属电积精炼工艺的制作方法
技术领域：
本发明提供一种新型金属电积精炼工艺，尤其涉及一种以金属硫酸盐为原料的金属电积工艺，是一种将膜分离与电化学有机结合的新工艺技术。
背景技术：
当前国内的金属电积精炼工艺，一般采用都是不溶阳极电积法，无离子交换膜参与，阳极采用惰性电极，阴极采用纯金属材料，电极室中注入纯的金属电积液，溶液中阴、阳离子分别在电极发生氧化还原反应。如以硫酸金属盐溶液为电积液，必须为酸性，pH <3，这就要求反应器必须是耐酸腐蚀的，所得阳极产物SO2虽以溶于水形式存在，但是当达到饱和状态时，会逃逸到空气中，造成环境污染。如以氯化金属盐溶液为电积液，Cl—在阳极氧化为Cl2，Cl2具有毒性，若不进一步处理，会影响工作人员身体健康以及破坏生态环境，这样 就会增加生产成本，并且导致生产工艺复杂。离子膜电解技术是电渗析和电解相结合的具有综合功能特性的技术，已成功地应用于氯碱工业，该技术显示出高效、优质、污染少的特性引起了人们高度重视，在湿法冶金领域研究极为活跃。在国外，离子膜电解技术已成功用于纯金属的制备。例如，美国Redden等人开发了一种双膜电解槽，将两张阴离子交换膜将电解槽分成阳极室和阴极室，不纯的金属阳极，在阳极室中电溶解，得到的阳极液经净化后循环到阴极室，在阴极上可沉积出高纯金属。使用阴膜可阻挡阳极液杂质转移到阴极液中，从而实现高杂质原料的电解精炼。美国矿务局将双膜电解槽技术与适当的溶液净化过程相结合，从严重污染的高温合金废料中回收高纯钴和镍，并将低质量的钴提纯到A级。实验室规模电解槽已成功地扩大到示范规模装置，结果表明运行和投资都较为经济，运行效率超过了 97%，电耗为4. O 5. Ikff · h/kg钴。利用离子膜电解技术可提高生产效率，大大简化冶金工艺流程，既可回收有用物质，又不会产生二次污染，还可以达到能源的更有效利用，可作为单元操作，运用灵活，操作方便，便于实现自动化控制。
发明内容
本发明涉及一种新型金属电积精炼工艺，提供技术方案如下针对金属硫酸盐电积液还原为金属精炼工艺，利用阴离子选择性隔膜将电积槽分为阳极室与阴极室，通过阴极室循环系统将金属硫酸盐溶液注入阴极室，金属离子在阴极还原，初始运行通过阳极循环系统将稀硫酸注入阳极室，随着电极过程进行，在阳极室可得到高浓度H2SO4，通过阳极循环系统提取H2SO4，并同时补加等量的纯水。具体地说，在直流电场力的牵引下，阴极室溶液中的金属阳离子受到阴极吸引，向阴极做定向迁移，并在阴极上发生电极还原反应；而so42_迁出阴极室穿过阴膜进入阳极室，阳极室为纯水,H2O在阴极上的还原力大于S042_在阴极上的还原力，因而水被氧化，发生电极氧化反应，生成H+和02。H+由于阴膜的阻挡作用，不能穿过阴膜进入阴极室。电化学反应式如⑴、(2)。阴极还原反应Mn++ne— M I(I)阳极氧化反应
权利要求
1.一种新型金属电积精炼工艺利用阴离子选择性隔膜将电积槽分隔为阳极室与阴极室，通过阴极循环系统将金属硫酸盐溶液注入阴极室，金属离子在阴极还原为金属，初始运行时通过阳极循环系统将稀硫酸注入阳极室，随着电极过程进行，在阳极室可得到高浓度H2SO4，通过阳极循环系统提取H2SO4，并同时补加等量的纯水。
2.根据权利要求I所述的一种新型金属电积精炼工艺，其特征在于阴极室电积液为单一纯的金属硫酸盐，不能允许任何其它的物质进入电积液，可以是NiS04、CuSO4, CoSO4,ZnSO4。
3.根据权利要求I所述的一种新型金属电积精炼工艺，其特征在于初始运行时注入的稀硫酸浓度为O. 5% I %。
4.根据权利要求I所述的一种新型金属电积精炼工艺，其特征在于阳极室所得副产品H2SO4浓度为5% 10%。
5.根据权利要求I所述的一种新型金属电积精炼工艺，其特征在于阴离子选择性隔膜选用Nafion系列膜、ACIPLEX-F系列膜、Flemion膜。
6.根据权利要求I所述的一种新型金属电积精炼工艺，其特征在于根据阴极室电积液类型不同，阴极采用纯金属材料，选用镍板、铜板、钴板、锌板，阳极采用钛涂钌铱、钛涂钌、石墨电极板。
全文摘要
本发明提供一种新型金属电积精炼工艺，尤其涉及一种以金属硫酸盐为原料的金属电积工艺，是一种将膜分离与电化学有机结合的新工艺技术。利用阴离子选择性隔膜将电积槽分隔为阳极室与阴极室，通过阴极循环系统将金属硫酸盐溶液注入阴极室，金属离子在阴极还原为金属，初始运行时通过阳极循环系统将稀硫酸注入阳极室，随着电极过程进行，在阳极室可得到高浓度H2SO4，通过阳极循环系统提取H2SO4，并同时补加等量的纯水。该工艺所获得金属产品质量好，无环境污染。所得H2SO4副产品，可回收再利用，经济性能优良。
文档编号C25C7/04GK102828205SQ20111025918
公开日2012年12月19日 申请日期2011年8月26日 优先权日2011年8月26日
发明者周键, 王三反, 王挺 申请人:兰州交通大学