BRPI1106169B1 - método para extração eletrolítica de metal - Google Patents

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Abstract

método para extração eletrolítica de metal. a presente invenção relaciona-se a um método de extração eletrolítica de metais através da eletrólise de uma solução de cloreto metálico para precipitar metais no catodo. a presente invenção refere-se à preparação, na extração eletrolítica de metal, usando um anodo para eletrólise e aplicando o banho de cloreto, o dito anodo compreendendo um substrato compreendendo titânio ou liga de titânio, e uma camada de revestimento compreendendo uma pluralidade de uma camada unitária, proporcionada na superfície do substrato, em que a camada unitária compreende a primeira camada de revestimento compreendendo uma mistura de óxido de irídio, óxido de rutênio e óxido de titânio e a segunda camada de revestimento compreendendo uma mistura de óxido de platina e óxido de irídio, e a primeira camada de revestimento da camada unitária formada na superfície do dito substrato está em contato com a superfície do dito substrato, e uma camada de revestimento externa da camada unitária formada na dita camada mais externa da dita camada de revestimento é a segunda camada de revestimento, caracterizada pelo fato de que a dita camada de revestimento é proporcionada do substrato por meio do método de cozimento por decomposição térmica e a camada de revestimento é seguida de pós-cozimento a uma temperatura de cozimento maior que à aplicada anteriormente no método de cozimento por decomposição térmica.

Description

(54) Título: MÉTODO PARA EXTRAÇÃO ELETROLÍTICA DE METAL (51) Int.CI.: C25C 7/02; C25C 1/00.
(30) Prioridade Unionista: 04/11/2010 JP 2010-247792.
(73) Titular(es): PERMELEC ELECTRODE LTD.
(72) Inventor(es): TOSHIKAZU HAYASHIDA.
(57) Resumo: MÉTODO PARA EXTRAÇÃO ELETROLÍTICA DE METAL. A presente invenção relaciona-se a um método de extração eletrolítica de metais através da eletrólise de uma solução de cloreto metálico para precipitar metais no catodo. A presente invenção refere-se à preparação, na extração eletrolítica de metal, usando um anodo para eletrólise e aplicando o banho de cloreto, o dito anodo compreendendo um substrato compreendendo titânio ou liga de titânio, e uma camada de revestimento compreendendo uma pluralidade de uma camada unitária, proporcionada na superfície do substrato, em que a camada unitária compreende a primeira camada de revestimento compreendendo uma mistura de óxido de irídio, óxido de rutênio e óxido de titânio e a segunda camada de revestimento compreendendo uma mistura de óxido de platina e óxido de irídio, e a primeira camada de revestimento da camada unitária formada na superfície do dito substrato está em contato com a superfície do dito substrato, e uma camada de revestimento externa da camada unitária formada na dita camada mais externa da dita camada de revestimento é a segunda camada de revestimento, caracterizada pelo fato de que a dita camada de revestimento é proporcionada do substrato por meio do método de cozimento por decomposição térmica (...).
1/9 “MÉTODO PARA EXTRAÇÃO ELETROLÍTICA DE METAL”
REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS
Este pedido se baseia em, e reivindica o benefício da prioridade do Pedido de Patente JP 2010-247792, depositado em 4 de novembro de 2010; o conteúdo do pedido citado é incorporado ao presente documento na integra a título de referência.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
Campo de Invenção
A presente invenção relaciona-se a um método de extração eletrolítica de metais através da eletrólise de uma solução de cloreto metálico para precipitar metais no catodo.
Descrição do Estado da Técnica
Os métodos de extração eletrolítica de metais incluem o processo de refinamento eletrolítico no qual metais são precipitados no catodo por eletrólise, a aplicação de um metal bruto para o anodo e o processo de extração eletrolítica no qual metais no eletrólito são precipitados no catodo e a aplicação de um anodo para eletrólise.
Para tal eletrólito, um banho de sulfato e um banho de cloreto foram aplicados. O banho de cloreto pode atingir um menor custo de produção, inclusive em termos de custo energético, pois o banho de cloreto tem uma condutividade elétrica maior do líquido do que o banho de sulfato, o que leva a uma tensão eletrolítica inferior. Metais que podem ser extraídos pelo banho de cloreto são, por exemplo, níquel, cobalto, zinco e cobre.
No método de extração eletrolítica de metais com a aplicação de um anodo para eletrólise no banho de cloreto, o gás de cloro evolui no anodo. O mecanismo de geração de cloro é expresso pela seguinte equação química:
2Cl^CL +2eA presente invenção discute a redução do consumo de energia, focando-se no fato de que o consumo de energia pode ser reduzido pela equação seguinte, se um anodo com uma baixa sobretensão de cloro for aplicado.
Efeito da Redução no Consumo de Energia = Quantidade Reduzida de Sobretensão x Densidade de Corrente x Soma da Área do Eletrodo x Hora de Eletrólise
Como um anodo com uma baixa sobretensão de cloro, uma especificação aplicando um componente de platina é promissora. Convencionalmente, utilizam-se os seguintes anodos para eletrólise por uma especificação aplicando um componente de platina, que compreendem:
um anodo que possui a primeira de revestimento de uma mistura de óxido de irídioplatina, sobre a qual é proporcionada a segunda camada de revestimento por uma mistura de 2 a 50% em massa de óxido de manganês contendo um composto não-estequiométrico, expresso como MnOx (x sendo 1,5 ou mais, mas menor do que 2,0) e 50 a 98% em massa de óxido de titânio que possui uma estrutura de rútilo (Literatura de Patente 1); um anodo
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2/9 que possui a primeira camada de revestimento por uma mistura com percentual molar de 20 a 80% de platina e percentual molar de 20 a 80% de óxido de irídio que possui uma estrutura de rútilo e a segunda camada de revestimento por uma mistura com percentual molar de 3 a 15% de óxido de irídio que possui uma estrutura de rútilo, um percentual molar de 5 a 25% de óxido de rutênio e um percentual molar de 60 a 92% de óxido de titânio, essas duas camadas constituindo uma camada unitária (Literatura de Patente 2); e um anodo que pos sui a primeira camada de revestimento por uma mistura com percentual molar de 20 a 80% de platina e percentual molar de 20 a 80% de óxido de irídio que possui uma estrutura de rútilo e a segunda camada de revestimento por uma mistura com percentual molar de 3 a 15% de óxido de irídio que possui uma estrutura de rútilo e um percentual molar de 5 a 25% de óxido de rutênio e um percentual molar de 60 a 92% de óxido de titânio, essas duas camadas constituindo uma camada unitária, o anodo sendo provido de um único, ou múltiplos números da camada unitária(Literatura de Patente 3);
Entretanto, todos esses anodos foram desenvolvidos para o uso de eletrólise de cloro-álcali e o efeito de redução no consumo de energia no método de extração eletrolítica nem sempre é suficiente. Esperam-se aperfeiçoamentos adicionais.
Literatura de Patentes [Documento de Patente 1] Publicação do Pedido de Patente JP Não Examinado
No.58-136790 [Documento de Patente 2] Publicação do Pedido de Patente JP Não Examinado
No.62-240780 [Documento de Patente 3] Publicação do Pedido de Patente JP Não Examinado
No.62-243790
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
Problema Técnico
A presente invenção, com o objetivo de oferecer um método de extração eletrolítica de metal capaz reduzir o consumo, no método de extração eletrolítica de metal aplicando um banho de cloreto.
O método de extração eletrolítica de metal pela presente invenção pode ser utilizado no método de extração eletrolítica de metal aplicando vários banhos de cloreto incluindo os de metal níquel e metal cobalto.
Solução para os problemas
O primeiro meio para resolver os problemas para atingir os objetivos mencionados acima pela presente invenção, no método de extração eletrolítica de metal usando um anodo para eletrólise e aplicando um banho de cloreto, consiste preparar o dito anodo compreendendo um substrato compreendendo titânio ou liga de titânio, e uma camada de revestimento compreendendo uma pluralidade de uma camada unitária, proporcionada na superfí
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3/9 cie do substrato pelo método de cozimento por decomposição térmica, em que a camada unitária compreende a primeira camada de revestimento compreendendo uma mistura de óxido de irídio, óxido de rutênio e óxido de titânio e a segunda camada de revestimento compreendendo uma mistura de óxido de platina e óxido de irídio, e a primeira camada de revestimento da camada unitária formada na superfície do dito substrato está em contato com a superfície do dito substrato, e uma camada de revestimento externa da camada unitária formada na dita camada mais externa da dita camada de revestimento é a segunda camada de revestimento, caracterizado pelo fato de que a dita camada de revestimento é proporcionada na superfície do substrato por meio do método de cozimento por decomposição térmica, seguido de pós-cozimento a uma temperatura de cozimento maior do que a do método de cozimento por decomposição térmica.
O segundo meio de resolver o problema pela presente invenção para o anodo para o método de extração eletrolítica de metal é uma temperatura de cozimento aplicada na faixa de 350 a 520° C.
O terceiro meio de resolver o problema pela presente invenção para o anoto para o método de extração eletrolítica de metal é uma temperatura de pós-cozimento sendo maior que a anteriormente aplicada no método de cozimento por decomposição térmica, a uma temperatura de 475 a 550° C.
O quarto meio para resolver os problemas pela presente invenção para o anodo para o método de extração eletrolítica de metal é a razão de composição de irídio, rutênio e titânio da primeira camada de revestimento estando na faixa de percentual molar de 20 a 30%, 25 a 30% e 40 a 55%, respectivamente.
O quinto meio para resolver os problemas pela presente invenção para o anodo para o método de extração eletrolítica de metal é a razão de composição de platina e irídio da segunda camada de revestimento estando na faixa de percentual molar de 60 a 80% e 20 a 4, respectivamente.
O sexto meio para resolver os problemas pela presente invenção é, no método de extração eletrolítica usando um anodo para eletrólise provido de uma camada de revestimento compreendendo uma pluralidade de uma camada unitária compreendendo a primeira camada de revestimento compreendendo uma mistura de óxido de irídio, óxido de rutênio e óxido de titânio, e a segunda camada de revestimento compreendendo uma mistura de platina e óxido de irídio, laminada na superfície do substrato compreendendo titânio ou liga de titânio, em que o anodo é produzido pelo método de produção caracterizado pelas etapas que compreendem:
1) uma etapa de preparar a primeira camada de revestimento compreendendo uma mistura de óxido de irídio, óxido de rutênio e óxido de titânio, pelo revestimento de uma solução de mistura de composto de irídio, composto de rutênio e composto de titânio na super-
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4/9 fície do substrato compreendendo titânio ou liga de titânio por meio do método de cozimento por decomposição térmica para cozimento térmico;
2) uma etapa de preparar a segunda camada compreendendo uma mistura de platina e óxido de irídio pelo revestimento de uma solução de mistura de composto de platina e de composto de irídio na superfície da primeira camada de revestimento por meio do método de cozimento por decomposição térmica para cozimento térmico;
3) uma etapa de preparar uma única ou uma pluralidade de camadas unitárias compreendendo a primeira camada de revestimento e a segunda camada de revestimento na superfície da segunda camada de revestimento pelo método de cozimento por decomposição térmica, em que a primeira camada de revestimento da camada unitária formada na superfície do dito substrato está em contato com a superfície do dito substrato e uma camada de revestimento da camada mais externa da camada unitária é a segunda camada de revestimento, e
4) uma etapa para proporcionar a dita camada de revestimento com pós-cozimento a uma temperatura de cozimento superior à temperatura do método de cozimento por decomposição térmica.
Efeito Vantajoso da Invenção
De acordo com a presente invenção, uma sobretensão inferior de cloro é obtida comparada com os anodos anteriores e, assim, o método de extração eletrolítica de metais que pode reduzir o consumo de energia substancialmente é realizado.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS
A FIG. 1 ilustra uma variação de sobrevoltagem do anodo usando a presente invenção e um exemplo comparativo.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO E DAS CONCRETIZAÇÕES PREFERIDAS
O texto a seguir explica, em detalhes, a presente invenção. A presente invenção relaciona-se a um método de extração eletrolítica de metais usando um anodo e através da eletrólise de uma solução de cloreto metálico. O dito anoto é produzido pelo método seguinte:
Na presente invenção, como a primeira etapa, a superfície de um substrato contendo titânio ou liga de titânio é desengraxada e encrespada em sua superfície com corrosão por tratamento com ácido, tratamento por rajada, etc. Então, uma solução de mistura de composto de irídio, composto de rutênio e composto de titânio é revestida na superfície do substrato compreendendo titânio ou liga de titânio pelo uso de uma escova, rolo ou spray ou por imersão, seguido de tratamento por cozimento térmico, para preparar a primeira camada de revestimento compreendendo uma mistura de óxido de irídio, óxido de rutênio e óxido de titânio. Como um substrato de anodo, formas aplicáveis incluem placa, haste, metal expanPetição 870190085656, de 01/09/2019, pág. 10/19
5/9 dido e metal poroso.
Dessa forma, para preparar a primeira camada de revestimento como a primeira camada, a superfície de um substrato contendo titânio ou liga de titânio é desengraxada e encrespada em sua superfície com corrosão por tratamento com ácido, tratamento por rajada, etc. Então, uma solução de mistura do composto de irídio, composto de rutênio e composto de titânio é revestida na superfície do substrato compreendendo titânio ou liga de titânio pelo uso de uma escova, rolo, ou spray ou por imersão, seguido por um tratamento de cozimento térmico pelo método de cozimento por decomposição térmica.
Como o composto de irídio, tricloreto de irídio, hexacloroiridato, hexacloroiridato de amônia, e hexacloroiridato de sódio, etc. são usados; como o composto de rutênio, tricloreto de rutênio, hexaclororrutenato, etc. são usados; e como composto de titânio, tricloreto de titânio, tetracloreto de titânio e titanato de butila são usados. Como catalisador para a solução da mistura, água, ácido clorídrico, ácido nítrico, álcool etílico, álcool metílico, isopropano, álcool butílico, óleo de lavanda, óleo de semente de anis, óleo de terebintina, tolueno, éter metílico, éter etilênico, etc. são aplicáveis. Depois de ser revestido, o substrato é seco por várias dezenas de minutos a uma temperatura de 60 a 200 °C para evaporar o solvente e sujeito ao tratamento térmico a 350 - 520 °C por 10 a 20 minutos em um forno elétrico com atmosfera de ar ou oxigênio.
O principal aspecto da presente invenção reside em proporcionar a primeira camada de revestimento compreendendo uma camada de mistura de óxido de irídio, óxido de rutênio, e óxido de titânio como um revestimento em contato com a superfície do substrato compreendendo titânio ou liga de titânio, que melhora a aderência da camada de revestimento ao substrato devido ao titânio no substrato e o titânio na primeira camada de revestimento. Publicações de Pedido de Patente JP não-examinadas citadas No. 58-136790, No. 62-240780 e No. 62-243790 (Documentos de Patente 1 a 3), aplica-se uma camada de óxido de irídio-platina como a camada em contato com a superfície do substrato, mas, uma vez que o titânio, que é o mesmo componente tal como o substrato, não está contido nessa camada de revestimento, a aderência dessa camada de revestimento ao substrato é insuficiente.
A primeira camada de revestimento pela presente invenção é obtida pelo método de cozimento por decomposição térmica, ao qual a temperatura a 350 - 520 °C é geralmente aplicada como a temperatura de cozimento por decomposição térmica. Quando a temperatura de cozimento por decomposição térmica está abaixo de 350 °C, a decomposição térmica não ocorre completamente, e quando ela excede 520 °C, o substrato é progressivamente oxidado e danificado. Em adição, a razão de composição de irídio, rutênio e titânio da primeira camada de revestimento é desejável na faixa de percentual de mol de 20 a 30%, 25 a 30% e 40 a 55%, respectivamente.
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Então, a segunda camada de revestimento compreendendo uma mistura de platina e óxido de irídio é proporcionada na superfície da primeira camada de revestimento pelo revestimento de uma mistura do composto de platina e do composto de irídio. A temperatura de cozimento por decomposição térmica é igual à aplicada à primeira camada de revestimento. A razão de composição de platina e irídio da segunda camada de revestimento é desejável na faixa de percentual molar de 60 a 80% e 20 a 40%, respectivamente.
A segunda camada de revestimento é formada na superfície da primeira camada de revestimento de tal maneira que uma solução de mistura de composto de platina que inclui hexacloroplatinato, hexacloroplatinato de amônia, hexacloroplatinato de potássio, diamina dimitro platina e composto de irídio que inclui tricloreto de irídio e hexacloroiridato é revestido na superfície da primeira camada de revestimento, seguido de cozimento.
Como o solvente, água, ácido clorídrico, ácido nítrico, álcool etílico, álcool metílico, álcool propílico, álcool butílico, éter metílico, éter etílico, etc. são aplicados.
Após o revestimento, o substrato é seco por várias dezenas de minutos a uma temperatura de 60 a 200 °C para evaporar o solvente, e tratar em um forno elétrico com ar ou atmosfera de oxigênio a uma temperatura de 350 a 520 °C por 10 a 20 minutos para decomposição térmica desses compostos.
Então, a camada unitária compreendendo a primeira camada de revestimento e a segunda camada de revestimento é obtida na superfície da segunda camada de revestimento por três camadas, pelo método de cozimento por decomposição térmica, pelo qual quatro camadas unitárias são totalmente formadas. É preferível, para a camada unitária compreendendo a primeira camada de revestimento e a segunda camada de revestimento, ser constituída por 3 a 4 camadas. Em cada camada unitária, a primeira camada de revestimento é primeiramente formada, e então a segunda camada de revestimento é formada na superfície da primeira camada de revestimento, e essa ordem é idêntica em cada camada unitária.
O aspecto secundário da presente invenção consiste em proporcionar a segunda camada de revestimento compreendendo uma mistura de platina e óxido de irídio como na camada mais externa das camadas de revestimento; com isso, a quantidade do subproduto oxigênio pode ser adicionalmente reduzida com efeitos simultâneos de sobretensão reduzida.
Publicações de Pedido de Patente JP não-examinadas citadas No. 62-240780 e No. 62-243790 (Documentos de Patente 2 e 3), uma camada de mistura de óxido de irídio, óxido de rutênio e óxido de titânio é preparada como a camada mais externa, mas nesses casos, a sobretensão de cloro é alta e a quantidade do subproduto oxigênio é comprovadamente grande.
Sucessivamente, uma pluralidade de camadas de revestimento é sujeita ao póscozimento a uma temperatura mais alta do que a temperatura de cozimento pelo método de cozimento por decomposição térmica. É desejável que a temperatura de pós-cozimento seja
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7/9 maior que a temperatura de cozimento a uma alta temperatura de 475 a 550 °C. Quando a temperatura de pós-cozimento excede 550 °C, teme-se que uma sobretensão ocorra.
O aspecto terciário da presente invenção é o pós-cozimento que é adicionado após a formação de uma pluralidade de camadas revestimento pelo método de cozimento por decomposição térmica, a uma temperatura maior que a temperatura de cozimento pelo método de cozimento por decomposição térmica; com isso, o subproduto de oxigênio é adicionalmente reduzido.
Publicações de Pedido de Patente JP não-examinadas citadas No. 62-240780 e No. 62-243790 (Documentos de Patente 2 e 3), o pós-cozimento não é realizado e não há redução tanto da quantidade do subproduto oxigênio quanto da sobretensão.
EXEMPLOS
O texto a seguir explica exemplos da presente invenção; entretanto, a presente invenção não deve ser limitada a esses exemplos.
<Exemplo 1>
O substrato é uma malha de titânio (6,0 mm de comprimento x 3,5 mm de largura x 1mm de espessura). Como o pré-tratamento, o substrato é condicionado pelo recozimento por 60 minutos a 590 °C, seguido de encrespamento de superfície suficiente com partículas de alumina, e tratamento de corrosão em 20% em massa de ácido clorídrico fervente.
A solução de revestimento 1 foi preparada, usando ácido clorídrico e isopropanol como o solvente, e tricloreto de rutênio, tricloreto de irídio, tricloreto de titânio e tetracloreto de titânio como o material metálico em cada composto metálico em uma razão de composição de percentual molar de 25% de rutênio, 25% de irídio e 50% de titânio.
Então, a solução de revestimento 2 foi preparada, usando ácido nítrico como o solvente, e diamina dinitro platina e tricloreto de irídio como o material metálico em cada composto metálico em uma razão de composição de percentual molar de 70% de platina e 30% de irídio.
A solução de revestimento 1 foi aplicada na superfície do substrato de titânio, seguida por secagem a 60 °C e cozida por 15 minutos em um forno elétrico a 475 °C para formar a primeira camada de revestimento de IrO2-RuO2-TiO2.
Na superfície da primeira camada de revestimento, a solução de revestimento 2 foi aplicada, seguida por secagem a 60 °C e cozida por 15 minutos em um forno elétrico a 475 °C para formar a segunda camada de revestimento de Pt-IrO2.
A camada unitária compreendendo a primeira camada de revestimento e a segunda camada de revestimento foi proporcionada no dito segundo revestimento, em que quatro camadas unitárias são totalmente formadas, seguido de tratamento de pós cozimento por 60 minutos a 520 °C para produzir um anodo. A camada mais externa foi a camada Pt-IrO2, e a quantidade total de revestimento, como metal, da primeira camada de revestimento foi de
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2,06 g/m2 e a da segunda camada de revestimento foi de 1,06 g/m2.
A tensão de evolução do cloro da amostra de eletrodo 1 obtida foi avaliada na célula em copo do tipo compartimento único (solução aquosa de NiCk 125 g/L-Cl, 90 °C). Como um resultado, a sobretensão a 1 A/dm2 foi de 1.072V vs. SCE e uma sobretensão de cloro extremamente baixa foi apresentada.
De acordo com o Exemplo 1, a sobretensão de cloro foi reduzida como ilustrado acima. O resultado do exemplo 1 foi ilustrado na Tabela 1 e na Fig. 1.
[Tabela 1]
Densidade de Corrente/A/dm2 Tensão de Evolução do Cloro / V vs. SCE
Exemplo 1 1 1,072
Exemplo 2 2 1,082
Exemplo 3 3 1,084
Exemplo 4 4 1,090
Exemplo 5 5 1,091
Exemplo 6 6 1,094
<Exemplo 2-6>
Como os Exemplos 2-6, a tensão de evolução do cloro da amostra de eletrodo 1 foi medida a 2 A/dm2, 3 A/dm2, 4 A/dm2, 5 A/dm2, 6 A/dm2, da mesma maneira que o Exemplo 1, exceto pela alternação da densidade de corrente de 1 A/dm2 .
Os resultados dos Exemplos 2-6 foram também ilustrados na Tabela 1 e na Fig. 1 e a sobretensão de cloro foi extremamente reduzida da mesma maneira que no Exemplo 1.
<Exemplo Comparativo 1>
Como o Exemplo Comparativo 1, a amostra de eletrodo 2 foi preparada usando apenas a solução de revestimento 1, sendo diferente do Exemplo 1 e a camada de revestimento de IrO2-RuO2-TiO2 foi formada.
A tensão de evolução do cloro da amostra de eletrodo 2 foi medida a 1 A/dm2, na mesma célula como no Exemplo 1. Como um resultado, a sobretensão foi de 1.104 V vs. SCE. O resultado do Exemplo Comparativo 1 foi ilustrado na Tabela 2 e na Fig. 1.
[Tabela 2]
Densidade de Corrente/A/dm2 Tensão de Evolução do Cloro / V vs. SCE
Exemplo Comparativo 1 1 1,104
Exemplo Comparativo 2 2 1,118
Exemplo Comparativo 3 3 1,124
Exemplo Comparativo 4 4 1,129
Exemplo Comparativo 5 5 1,133
Exemplo Comparativo 6 6 1,138
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9/9 <Exemplo Comparativo 2-6>
Como os Exemplos Comparativos 2-6, a tensão de evolução do cloro da amostra de eletrodo 2 foi medida a 2 A/dm2, 3 A/dm2, 4 A/dm2, 5 A/dm2, 6 A/dm2, da mesma maneira que o Exemplo 1, exceto pela alternação da densidade de corrente de 1 A/dm2 .
Os resultados dos Exemplos Comparativos 2-6 foram também ilustrados na Tabela 1 e na Fig. 1 e a sobretensão de cloro foi alta, da mesma maneira que no Exemplo Comparativo 1.
Das comparações entre o Exemplo 1 e o Exemplo Comparativo 1, a redução da sobretensão de cloro em 32 mV foi obtida. A partir do cálculo de um efeito de redução da quantidade de consumo de energia elétrica anual como uma soma de uma área de eletrodo de 1000000dm2, o efeito é como se segue.
efeito de redução da quantidade de consumo d energia elétrica anual = quantidade de redução de sobretensão x densidade de corrente x soma de uma área de eletrodo x hora de eletrólise = 0,032 V x 1 A/dm2 x 1000000 dm2 x 8000 h = 256000 kWh
Como mencionado acima, de acordo com o Exemplo 1 comparado ao Exemplo Comparativo 1, um efeito de redução da quantidade de consumo de energia elétrica anual de cerca de 260 mil kWh foi obtida.
Aplicabilidade Industrial
A presente invenção pode ser utilizada no método de extração eletrolítica de metal para vários banhos de cloro, inclusive os de metal níquel e o metal cobalto, em que a solução de cloreto metálico é eletrolisada para precipitar o metal no catodo.
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Claims (6)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Método para extração eletrolítica de metal usando um anodo para eletrólise e aplicando um banho de cloreto, usando o dito anodo para eletrólise, compreendendo:
    um substrato compreendendo titânio ou liga de titânio, e uma camada de revestimento compreendendo uma pluralidade de camadas unitárias, proporcionadas na superfície do substrato, em que a camada unitária compreende:
    uma primeira camada de revestimento compreendendo uma mistura de óxido de irídio, óxido de rutênio e óxido de titânio e uma segunda camada de revestimento compreendendo uma mistura de platina e óxido de irídio, e a primeira camada de revestimento da camada unitária formada na superfície do dito substrato está em contato com a superfície do dito substrato e uma camada de revestimento externa da camada unitária formada na camada mais externa da dita camada de revestimento é a segunda camada de revestimento,
    CARACTERIZADO pelo fato de que a dita camada de revestimento é proporcionada na superfície do substrato por meio de um método de cozimento por decomposição térmica para formar a pluralidade de camadas unitárias, seguido de pós-cozimento a uma temperatura de cozimento maior que a do método de cozimento por decomposição térmica.
  2. 2. Método para extração eletrolítica de metal, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a temperatura de cozimento do método de cozimento por decomposição térmica no dito anodo é de 350 a 520 °C.
  3. 3. Método para extração eletrolítica de metal, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a temperatura de pós-cozimento no dito anodo é maior que a temperatura do método de cozimento por decomposição térmica, a uma faixa de temperatura de 475 a 550 °C.
  4. 4. Método para extração eletrolítica de metal, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que as razões de composição de irídio, rutênio e titânio da primeira camada de revestimento no dito anodo estão na faixa percentual molar de 20 a 30%, 25 a 30% e 40 a 55%, respectivamente.
  5. 5. Método para extração eletrolítica de metal, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que as razões de composição de platina e irídio da segunda camada de revestimento no dito anodo estão na faixa percentual molar de 60 a 80 % e 20 a 40 %, respectivamente.
  6. 6. Método para extração eletrolítica de metal, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito anodo é fabricado pelo método de fabricação que compreende:
    uma etapa para preparar a primeira camada de revestimento que compreende uma
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    2/2 mistura de óxido de irídio, óxido de rutênio e óxido de titânio, pelo revestimento de uma solução de mistura de composto de irídio, composto de rutênio e composto de titânio na superfície do substrato compreendendo titânio ou liga de titânio por meio do método de cozimento por decomposição térmica para cozimento térmico;
    5 uma etapa para preparar a segunda camada de revestimento que compreende uma mistura de platina e óxido de irídio pelo revestimento de uma solução de mistura de composto de platina e de composto de irídio na superfície da primeira camada de revestimento por meio do método de cozimento por decomposição térmica para cozimento térmico;
    uma etapa para preparar uma única ou uma pluralidade de camadas unitárias que 10 compreende a primeira camada de revestimento e a segunda camada de revestimento na superfície da segunda camada de revestimento pelo método de cozimento por decomposição térmica, em que a primeira camada de revestimento da camada unitária formada na superfície do dito substrato está em contato com a superfície do dito substrato e uma camada de revestimento da camada mais externa da camada unitária é a segunda camada de 15 revestimento, e uma etapa para proporcionar a dita camada de revestimento com pós-cozimento a uma temperatura de cozimento superior à temperatura do método de cozimento por decomposição térmica.
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    1/1
    Potencial (V vs.SCE)
    Figure BRPI1106169B1_C0001
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104562078B (zh) * 2014-12-24 2017-05-10 蓝星(北京)化工机械有限公司 电解用电极及其制备方法以及电解槽

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1246447A (en) 1967-09-26 1971-09-15 Imp Metal Ind Kynoch Ltd Improvements in or relating to the manufacture of oxide-coated electrodes for use in electrolytic processes
US4230544A (en) * 1979-08-31 1980-10-28 Ionics Inc. Method and apparatus for controlling anode pH in membrane chlor-alkali cells
US4242185A (en) 1979-09-04 1980-12-30 Ionics Inc. Process and apparatus for controlling impurities and pollution from membrane chlor-alkali cells
JPS58136790A (ja) 1982-02-05 1983-08-13 Osaka Soda Co Ltd 不溶性陽極
CN85107320A (zh) * 1984-09-13 1987-04-15 埃尔特克系统公司 特别适用于电解电极的复合催化材料及其制造方法
IL73536A (en) 1984-09-13 1987-12-20 Eltech Systems Corp Composite catalytic material particularly for electrolysis electrodes,its manufacture and its use in electrolysis
JPS62240780A (ja) * 1986-04-11 1987-10-21 Osaka Soda Co Ltd 塩化アルカリ電解用陽極
JPS62243790A (ja) 1986-04-15 1987-10-24 Osaka Soda Co Ltd 塩化アルカリ電解用陽極
EP0243302B1 (en) * 1986-04-17 1992-01-22 Eltech Systems Corporation An electrode with a platinum metal catalyst in surface film and its use
US5004626A (en) * 1986-10-27 1991-04-02 Huron Technologies, Inc. Anodes and method of making
CA2030092C (en) * 1989-12-08 1998-11-03 Richard C. Carlson Electrocatalytic coating
GB9018953D0 (en) * 1990-08-31 1990-10-17 Ici Plc Electrode
CN1118384A (zh) * 1994-09-08 1996-03-13 广州有色金属研究院 电解冶金工业用涂层电极
US5587058A (en) * 1995-09-21 1996-12-24 Karpov Institute Of Physical Chemicstry Electrode and method of preparation thereof
US6217729B1 (en) * 1999-04-08 2001-04-17 United States Filter Corporation Anode formulation and methods of manufacture
FR2797646B1 (fr) * 1999-08-20 2002-07-05 Atofina Cathode utilisable pour l'electrolyse de solutions aqueuses
CN1156612C (zh) * 2000-09-30 2004-07-07 华东师范大学 无裂缝纳米级钛基阳极及其制备
US7258778B2 (en) * 2003-03-24 2007-08-21 Eltech Systems Corporation Electrocatalytic coating with lower platinum group metals and electrode made therefrom
WO2005033367A1 (en) * 2003-10-08 2005-04-14 Akzo Nobel N.V. Electrode
CN101235513B (zh) * 2007-11-14 2010-08-18 福州大学 一种新型涂层钛阳极
JP2009167451A (ja) * 2008-01-15 2009-07-30 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 銅の電解採取方法
CN101343749B (zh) * 2008-08-09 2014-05-07 中国海洋大学 一种金属氧化物涂层电极及其制备方法
JP5681343B2 (ja) * 2008-09-01 2015-03-04 旭化成ケミカルズ株式会社 電解用電極
CN101435084A (zh) * 2008-12-04 2009-05-20 福州大学 具有交替叠层结构涂层钛阳极及其制备方法
JP2010247792A (ja) 2009-04-20 2010-11-04 Railway Technical Res Inst 剛体電車線
EP2390385B1 (en) * 2010-05-25 2015-05-06 Permelec Electrode Ltd. Anode for electrolysis and manufacturing method thereof

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