CN1029487C - 分离并回收合成片中人造金刚石和触媒金属的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分离并回收合成片中人造金刚石和触媒金属的方法及所用装置。为提高电解速度，减少污染，简化装置，本发明将一般电解法提纯装置中玻璃钢阳极篮改为钛金属阳极篮，并改为以硫酸镍为主盐的酸性电解液。同时阴极板也改为钛金属板。本发明不仅金刚石回收率提高，而且电解速度加快了三倍，电解时无有害气体及废水排放，同时阴极上可剥下高纯度镍钴板，在阳极可回收二氧化锰。

Description

本发明涉及一种分离并回收合成片中人造金刚石和触媒金属的电解的方法及所用装置。

人造金刚石压制工艺完成后，需经提纯工艺从合成片中除掉触媒金属，才能最终得到金刚石。提纯工艺经稀硝酸发展到现在的一般电解法。

一般电解法提纯装置由阳极装置、阴极装置及电解液组成。它以稀盐酸及其盐类作电解液，将合成片装入篮内作阳极，阴极通常选用铁板或不锈钢板，也有选用铜板的。由于严重的腐蚀问题，通常选用玻璃钢作阳极篮，其结构如图1所示：合成片1装入玻璃钢篮2中，玻璃钢篮2上有多个小孔3，玻璃钢篮2用悬挂绳6挂于篮柄7上，合成片1通过碳电极4，铜电极5，加压铜螺杆8及篮柄7与电源正极相连。

现有技术的主要不足之处有：

第一，由于玻璃钢篮不导电，需外加导电及加压装置。不仅装置复杂，而且需不断调节螺杆，常因接触不良致使导电性能差，工艺参数不稳定，电解效率低。

第二，电解液中离子通过玻璃钢篮上小孔迁移，小孔易被电解泥堵塞，影响离子迁移，影响电解液的电导率致使电解效率低。

第三，玻璃钢篮易变形、开裂、分层，造成金刚石回收率降低。

第四，以盐酸为主的电解液污染严重。

第五，由于杂质污染，回收的镍钴纯度低，且不易剥离，阴极材料消耗大。

为克服现有技术的上述不足，本发明提供了一种快速电解法提纯方法及所用装置。

本发明的目的是通过以下措施实现的：

阳极装置中的阳极篮改由钛金属制作，并直接与电源正极相连。将电源正极直接与合成片接通，从而省略了现有技术一般电解法阳极装置中附加的导电及加压装置。

为此，本发明还采用了如下措施：

第一，钛阳极篮由钛金属柜架11、钛网12、 钛条13及篮柄14所组成。前后两块钛网12与钛金属柜架11组装后成为盛装合成片的篮子。篮子上边与篮柄14相连，篮柄14与电源正极相联接。为增加导电性能，篮柄14上另接多根钛条13插入篮内的合成片中以扩大接触面积。

第二，为回收金刚石及隔阻阳极泥污染电解液，在钛阳极篮外而增设了布罩（图4）。

第三，为减少污染，防止对钛阳极篮的腐蚀及加快电解速度，本发明采用了如下电解液及工艺参数：

含水电解液配方：

NiSO₄.7H₂O 300～380g/l，

H₂SO₄12～16g/l，

H₃BO₃24～30g/l，

NaBr    1.5～2g/l，

HCl    2～2.5g/l，

工艺条件为：

pH值1.5-3    温度65℃-85℃，

阴极电流密度12-17安/分米²。

第四，阴极装置采用与镍钴金属结合较差的钛金属制作，使沉积的镍钴金属成板状，易剥离。所以，钛阴极板可长期反覆使用。钛阴极板的边缘用非金属材料封闭一周。阴极板面积比阳极篮网12略大一些。并且将阴极板与阳极篮网12之间的距离（阴阳极极距）控制在80-100mm左右。

下面结合附图及实施例对本发明作进一步详述：

图1是现有技术阳极装置示意图;

图2是本发明阳极装置结构图;

图3是本发明阳极装置中钛网图;

图4是加布罩后本发明阳极装置图;

图5是本发明阴极装置图。

实施例中阳极装置如图4所示，其结构见图2，钛金属框架11的前后装有钛网12，（见图3）框架11直接与篮柄14相连并接电源正极，篮柄14上连有三根钛条13插入篮中与合成片接触，以增加导电性。

为保护钛阳极篮并减少污染，选择了以硫酸镍为主盐的酸性电解液，并添加了一定量卤素离子活化剂，使阳极篮中的合成片不易钝化，加快电解速度。

溶液配比为：（试剂均用化学纯）

NiSO₄.7H₂O 38Kg，

H₂SO₄1.2Kg，

H₃BO₃2.4Kg

NaBr    0.15Kg，

HCl    0.2Kg，

最后加蒸馏水至总体积为100升。

其工艺参数控制在下述范围内：

pH值    1.5，    温度    85℃

阴极电流密度 17安/分米²。

上述配方的另一个优点在于电解液纯度易于控制，而且随着每次电解过程的进行，电解液损耗后只需添加少量的稀硫酸

（硫酸∶水＝1∶4体积比）与水即可。

为阻隔阳极泥污染电解液及方便回收金刚石，钛阳极篮外加了一个化纤布罩。（见图4）

实施例中钛阴极板形状与阳极钛网12形状相似均匀矩形，阴极导电面积（插入液体中的面积）略大于阳极钛网12的面积，每对应边大20mm。

如图5所示，实施例中钛阴极板的边缘处用木框15封闭了5mm的边，以消除尖端放电效应，便于剥离阴极回收的镍钴金属板，使阴极板可以反复使用。

实施例中钛阴极共有两块，分别挂在阳极篮的两侧，阴阳极极距控制在100mm。

为了提高电解速度，实施例中对合成片进行了预处理，即用硫-硝酸法浸泡合成片，除去触媒金属表面未转化的石墨层，使触媒金属充分暴露出来后再进行电解除触媒工艺。

与现有技术相比，本发明具有明显的优点：首先，阳极装置简化了，且可长期使用。特别是电解速度比一般电解法提高近三倍;第二，基本上无污染问题;第三，阴极可回收不带铁芯成板状的镍钴金属板。金属回收率达90%以上，且纯度可高达99%以上，阴极板可长期反复使用;第四，可以在阳极钛篮上回收沉积的二氧化锰;第五，金刚石回收率可达100%。

Claims (5)

1、分离并回收合成片中人造金刚石和触媒金属的方法，其中将合成片置于阳极装置内，在电解液中进行电解，使合成片中解媒金属溶解，以回收金刚石，并使溶于电解液的可沉积金属离子在阴极上还原沉积，以回收触媒金属，其特征在于，该方法包括下列步骤：

提供一种由钛框架(11)、钛网(12)、钛条(13)、篮柄(14)及布置构成的阳极篮；

将合成片散装于阳极篮内，并将钛条(13)插入合成片中；

将上述阳极篮和钛制阴极板置于电解液中，接通电源进行电解，所用电解液为水溶液，其组成为：

NiSO₄.7H₂O 300～380g/l，

H₂SO₄12～16g/l，

H₃BO₃24～30g/l，

NaBr       1.5～2g/l，

HCl        2～2.5g/l，

电解时，电解液的pH值为1.5～3，温度为65～85℃，阴极电流密度为12～17A/dm²；

从布置中回收人造金刚石颗粒；以及从阴极上剥下并回收触媒所含金属的电沉积合金。

2、权利要求1所述的方法，其特征在于，当触媒中含有锰时，在钛阳极篮上回收沉积的二氧化锰。

3、实施权利要求1所述方法用的装置，其包括阳极装置、阴极和电解槽，其特征在于，所述阳极装置为钛阳极篮，它由钛制框架（11）、钛网（12）、多个钛条（13）、篮柄（14）构成，钛阳极篮外面套有布罩，所述钛网（12）固定在框架（11）上，并位于框架（11）的较大面积侧面上，篮柄（14）通过连接元件与框架（11）导电连接，并位于阳极篮敞口顶部的上方，各钛条（13）的上端以导电连接方式固定在篮柄（14）上，其下端伸入阳极篮内;所述阴极由钛金属制成，并在电解槽中固定于同钛网（12）相对的位置上。

4、权利要求4所述的装置，其特征在于，阴极形状为矩形平板状，其尺寸与阳极钛网（12）相比，各对应边均增大20～30mm，浸入电解液的部分的边缘都用非金属材料（15）封闭。

5、据权利要求3或4所述的装置，其特征在于，设有二块阴极钛板，分别位于阳极篮钛网（12）的对面，阴阳极的极距为80～100mm。

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