一种小阴极周期反向电流电溶金属镍造液的方法
【专利摘要】本发明公开了一种小阴极周期反向电流电溶金属镍造液的方法，包括以下步骤：将金属镍置于钛阳极框中作为阳极，以硫酸和盐酸的混酸溶液作为电解液，以钛板作为阴极，所述阴极钛板的表面积小于所述阳极的金属镍的表面积，然后通直流电电解至终点pH值完成造液过程，周期反向电流溶解阴极析出的金属镍。本发明的小阴极周期反向电流电溶金属镍造液的方法具有电流效率高、能耗成本低、工艺绿色环保和操作简单的特点。
【专利说明】
一种小阴极周期反向电流电溶金属镍造液的方法
技术领域
[0001]本发明涉及湿法冶金技术领域，具体为一种小阴极周期反向电流电溶金属镍造液的方法。
【背景技术】
[0002]硫酸镍广泛应用于化工、轻工、机械、石油、电子及其它工业领域中。目前，国内外硫酸镍主要有两类用途，一类用于电镀试剂，另一类用于电池材料。近年来，随着新材料、新能源产业的迅猛发展，电池材料及其制造技术的不断更新，电池产业得到了长足发展。尤其受新能源汽车产消量大幅提升的驱动，刺激了对动力电池及相关材料的需求，2015年电池领域用镍2.2万吨，增幅达到16%，预计2016-2020年年均增速有望达到15%。与此形成对比，受镍价任性大跌影响，国内成本较高的电解镍生产企业陆续停产，一些原本主营电解镍的企业也开始减产转而生产硫酸镍。
[0003]硫酸镍的生产工艺按含镍原料的不同差别较大，主要有金属镍法、冶炼副产品的回收、镍化合物转型制备、由含镍的废料中回收制取等。其中金属镍法又分为直接酸溶法和电解法，直接酸溶法以含有硝酸和硫酸的混合酸来氧化溶解金属镍，造液后进行简单的净化后浓缩结晶即可获得精制硫酸镍产品。该工艺具有生产能力大的优点，但同时存在着设备复杂且腐蚀严重、原材料利用率不高、造液过程环境恶劣以及产生有毒气体等缺点。随着人们环保意识及国家环保要求的不断提高，近年来人们陆续开发了用电解法来取代原有的混合酸造液工艺。与传统的方法相比，电解法是一种无污染、产品纯度高的硫酸镍生产工艺，该工艺设备简单，杂质的引入几率低、工艺流程短，镍利用率高。但也存在电解液终点酸度高，电流效率低，电能消耗高等问题，而工艺过程随着酸度降低阴极析出金属镍，也是电解法难以解决的问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种小阴极周期反向电流电溶金属镍造液的方法，具有电流效率高、能耗成本低、工艺绿色环保和操作简单的特点。
[0005]本发明可以通过以下技术方案来实现:
本发明公开了一种小阴极周期反向电流电溶金属镍造液的方法，包括以下步骤:将金属镍置于钛阳极框中作为阳极，以硫酸和盐酸的混酸溶液作为电解液，以钛板作为阴极，所述阴极钛板的表面积小于所述阳极的金属镍的表面积，然后通直流电电解至终点PH值完成造液过程，周期反向电流溶解阴极析出的金属镍。
[0006]进一步地，作为阳极的金属镍为金属镍板、金属镍块或金属镍枕。
[0007]进一步地，其特征在于:所述混酸溶液总酸浓度为2.5?4.0 mol/L。
[0008]进一步地，所述阴极钛板的表面积为所述所述阳极金属镍表面积的5?20%。
[0009]进一步地，所述直流电电解的工艺条件为:阳极电流密度为200?250A/m2，电解液温度为常温，异极距为15?25mm，电解液循环流量与电解槽横截面积的比值为10?40cm/h。
[0010]进一步地，所述终点pH值为3.0?4.0。
[0011]进一步地，所述周期反向电流的周期为造液初始阶段以阴极析出的金属镍完全溶解。
[0012]进一步地，所述金属镍的品级至少达到GB/T6516-2010中Ni9990牌号要求。
[0013]本发明具有如下的有益效果:采用减少阴极面积并以周期反向电流方式电化学溶解金属镍的方法，通过减少阴极面积，增大阴极电流密度，改进电解方式，在提高电解液pH值的同时有效解决了阴极析镍的问题，有效提高了电流效率，降低了电能消耗，电流效率在90%以上，电能消耗为1200?1500Kwh/t-Ni，所得电解液无需调酸净化可直接用于共沉淀电池材料，有效减少电池材料的生产成本。
【具体实施方式】
[0014]为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面对本发明产品作进一步详细的说明。
[0015]实施例1
本发明公开了一种小阴极周期反向电流电溶金属镍造液的方法，包括以下步骤:将金属镍板金属镍枕置于钛阳极框中作为阳极，以硫酸和盐酸的混酸溶液作为电解液，控制总酸浓度为4.0 mol/L，以钛板作为阴极，所述阴极钛板的表面积为所述所述阳极金属镍板表面积的12%，然后通直流电电解至终点pH值3.0完成造液过程，周期反向电流溶解阴极析出的金属镍。
[0016]在本实施例中，所述直流电电解的工艺条件为:阳极电流密度为250A/m2，电解液温度为常温，异极距为20mm，电解液循环流量与电解槽横截面积的比值为lOcm/h。所述周期反向电流的周期为造液初始阶段以阴极析出的金属镍完全溶解。所述金属镍的品级至少达至IJGB/T6516-2010 中 Ni9990牌号要求。
[0017]实施例2
本发明公开了一种小阴极周期反向电流电溶金属镍造液的方法，包括以下步骤:将金属镍块置于钛阳极框中作为阳极，以硫酸和盐酸的混酸溶液作为电解液，控制总酸浓度为3.2 mol/L，以钛板作为阴极，所述阴极钛板的表面积为所述所述阳极金属镍块表面积的5%，然后通直流电电解至终点pH值4.0完成造液过程，周期反向电流溶解阴极析出的金属镍。
[0018]在本实施例中，所述直流电电解的工艺条件为:阳极电流密度为225/m2，电解液温度为常温，异极距为15mm，电解液循环流量与电解槽横截面积的比值为40cm/h。所述周期反向电流的周期为造液初始阶段以阴极析出的金属镍完全溶解。所述金属镍的品级至少达到GB/T6516-2010 中 Ni9990牌号要求。
[0019]实施例3
本发明公开了一种小阴极周期反向电流电溶金属镍造液的方法，包括以下步骤:将金属镍枕置于钛阳极框中作为阳极，以硫酸和盐酸的混酸溶液作为电解液，控制总酸浓度为2.5 mol/L，以钛板作为阴极，所述阴极钛板的表面积为所述所述阳极金属镍枕表面积的20%，然后通直流电电解至终点pH值3.5完成造液过程，周期反向电流溶解阴极析出的金属镍。
[0020]在本实施例中，所述直流电电解的工艺条件为:阳极电流密度为200A/m2，电解液温度为常温，异极距为25_，电解液循环流量与电解槽横截面积的比值为25cm/h。所述周期反向电流的周期为造液初始阶段以阴极析出的金属镍完全溶解。所述金属镍的品级至少达至IJGB/T6516-2010 中 Ni9990牌号要求。
[0021 ] 实施例4
本发明公开了一种小阴极周期反向电流电溶金属镍造液的方法，包括以下步骤:将金属镍板、金属镍块或金属镍枕作为金属镍置于钛阳极框中作为阳极，以硫酸和盐酸的混酸溶液作为电解液，控制总酸浓度为3.5moI/L，以钛板作为阴极，所述阴极钛板的表面积为所述所述阳极金属镍板、金属镍块或金属镍枕表面积的15%，然后通直流电电解至终点pH值3.2完成造液过程，周期反向电流溶解阴极析出的金属镍。
[0022]在本实施例中，所述直流电电解的工艺条件为:阳极电流密度为220A/m2，电解液温度为常温，异极距为18mm，电解液循环流量与电解槽横截面积的比值为23cm/h。所述周期反向电流的周期为造液初始阶段以阴极析出的金属镍完全溶解。所述金属镍的品级至少达至IJGB/T6516-2010 中 Ni9990牌号要求。
[0023]实施例5
本发明公开了一种小阴极周期反向电流电溶金属镍造液的方法，包括以下步骤:将金属镍板、金属镍块或金属镍枕作为金属镍置于钛阳极框中作为阳极，以硫酸和盐酸的混酸溶液作为电解液，控制总酸浓度为3.5 mol/L，以钛板作为阴极，所述阴极钛板的表面积为所述所述阳极金属镍板、金属镍块或金属镍枕表面积的10%，然后通直流电电解至终点pH值3.8完成造液过程，周期反向电流溶解阴极析出的金属镍。
[0024]在本实施例中，所述直流电电解的工艺条件为:阳极电流密度为240A/m2，电解液温度为常温，异极距为21mm，电解液循环流量与电解槽横截面积的比值为30cm/h。所述周期反向电流的周期为造液初始阶段以阴极析出的金属镍完全溶解。所述金属镍的品级至少达至IJGB/T6516-2010 中 Ni9990牌号要求。
[0025]以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制;凡本行业的普通技术人员均可按说明书所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。
【主权项】
1.一种小阴极周期反向电流电溶金属镍造液的方法，其特征在于包括以下步骤:将金属镍置于钛阳极框中作为阳极，以硫酸和盐酸的混酸溶液作为电解液，以钛板作为阴极，所述阴极钛板的表面积小于所述阳极的金属镍的表面积，然后通直流电电解至终点PH值完成造液过程，周期反向电流溶解阴极析出的金属镍。2.根据权利要求1所述的小阴极周期反向电流电溶金属镍造液的方法，其特征在于:作为阳极的金属镍为金属镍板、金属镍块或金属镍枕。3.根据权利要求1或2所述的小阴极周期反向电流电溶金属镍造液的方法，其特征在于:所述混酸溶液总酸浓度为2.5?4.0 mol/Lo4.根据权利要求3所述小阴极周期反向电流电溶金属镍造液的方法，其特征在于:所述阴极钛板的表面积为所述所述阳极金属镍表面积的5?20%。5.根据权利要求4所述小阴极周期反向电流电溶金属镍造液的方法，其特征在于:所述直流电电解的工艺条件为:阳极电流密度为200?250A/m2，电解液温度为常温，异极距为15?25mm，电解液循环流量与电解槽横截面积的比值为1?40cm/h。6.根据权利要求5所述小阴极周期反向电流电溶金属镍造液的方法，其特征在于:所述终点pH值为3.0?4.0。7.根据权利要求6所述小阴极周期反向电流电溶金属镍造液的方法，其特征在于:所述周期反向电流的周期为造液初始阶段以阴极析出的金属镍完全溶解。
【文档编号】C25B11/04GK106048638SQ201610462149
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月23日
【发明人】陈亮, 秦如勇, 付海阔, 代云, 何玉娴
【申请人】广东佳纳能源科技有限公司, 湖南佳纳能源科技有限公司