CN221275911U - 一种电积或电解工艺生产镍或钴用的新型阴极板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电积或电解工艺生产镍或钴用的新型阴极板，所述阴极板的材料为铜板或铜基合金板或铝板或铝基合金板或镍板或镍基合金板。本专利的新型阴极板，应用于电积或电解工艺生产镍或钴时，具有如下优点：1、工艺运行稳定、可靠,生成的镍板或钴板不会产生爆裂、爆皮，可以形成完整的镍板或钴板。2、生产过程中无需整板或平板作业。大幅降低劳动强度，减少在岗人员数量。3、电积或电解工艺生产效率高，易于智能化生产。4、电流效率高。5、投资省，生产成本低。

Description

一种电积或电解工艺生产镍或钴用的新型阴极板

技术领域

本实用新型涉及电积或电解技术领域，特别涉及了一种电积或电解工艺生产镍或钴用的新型阴极板。

背景技术

电积或电解是湿法冶金电解精炼生产有色金属的常见的技术，电积法生产金属钴，即钴电积工艺是生产金属钴主要方法之一。电积法生产金属钴分为硫酸体系和氯化体系。

（1）硫酸体系

硫酸体系是以硫酸钴（CoSO₄）溶液为原料，在电积槽内，在直流电的作用下发生以下氧化还原反应：

阴极反应：Co²⁺+ 2e=Co（金属钴）

即阴极产生金属钴，即电积钴。

（2）氯化体系

氯化体系是以氯化钴（CoCL₂）溶液为原料，在电积槽内，在直流电的作用下发生以下氧化还原反应：

阴极反应：Co²⁺+ 2e= Co（金属钴）

即阴极产生金属钴，即电积钴。

目前的传统钴电积生产工艺过程为：

电积槽分为种板电积槽和始极片电积槽，首先在种板电积槽内进行电积，制备钴薄板。即用加工好的金属板作为阴极板（种板），放入种板电积槽内进行电积，在直流电的作用下，电积槽内的硫酸钴会在阴极种板上被还原成金属钴，生成钴薄板。将钴薄板从种板槽内取出，加工成始极片，然后再将始极片放入始极片电积槽内继续电积生产金属钴产品。

目前传统钴电积工艺，种板电积槽内的阴极板一般采用金属钛板，钛合金板，不锈钢板加工制作，即所谓的种板。在种板电积槽内一般电积30小时～60小时，当钴板厚度达到0.5mm～1.5mm，取出阴极板（种板），并将钴板从阴极板（种板）上剥离下来，然后裁剪，整平，再安装导电吊耳，制成阴极板，即始极片，将始极片作为阴极放入电积槽内继续电积，随着电积过程的进行，始极片厚度不断增加，待始极片厚度达到一定厚度，取出，即为产品。

实际生产过程中，因钴电积过程生成的钴板内应力很大，且韧性差，脆性大，使在阴极板（种板）上生成的钴板容易爆裂爆皮，并与种板脱离，从阴极种板剥离下来的钴片很难按要求是完整的整块板形状，容易破裂成各种不规则形状，成品率很低。即便能够成形，剥离下来的钴板弯曲或扭曲变形严重，必须经过处理使其平直，才能加工成合格的始极片，生产过程效率。该问题，一直以来，是钴电积生产急待解决的焦点问题。

另外，由于因种板槽电积生产的薄钴板比较脆，弯折时容易开裂或断裂，不适合作为始极片的导电吊耳，传统工艺一般用铜形材加工成导电吊耳，或将钴板通过焊接加工成导电吊耳。用铜做吊耳，出产品钴板时需将吊耳拆除，焊接法制做吊耳工艺繁琐，成本高。

目前传统工艺存在以下问题：

1.劳动强度大：电积过程中，因始极片内应力较大，容易弯曲或扭曲变形，为保证电积过程的进行，电积过程中，需将始极片取出，进行整板，将弯曲或扭曲变形的钴板通过人力加工平直，目前国内一般一个操作工负责4至8个电积槽的操作。

2.生产效率低：种板槽内阴极板上生成的钴容易爆裂、爆皮，直接影响生产效率。始极片电积槽内，如上所述，随电积过程的进行需整板，使生产效率降低。始极片的导电吊制做繁琐，生产效率低。

3.人工成本高：制作吊耳、整板等操作，需要大量劳动力完成。

4.产品合格率低：传统工艺的生产过程产生大量边角余料，只能降价销售。

实用新型内容

为了解决上述现有技术当中存在的至少一个技术问题，很好地解决了目前传统工艺存在的问题。

一种电积或电解工艺生产镍或钴用的新型阴极板，

所述阴极板的材料为铜板或铜基合金板或铝板或铝基合金板或镍板或镍基合金板。

其有益效果是，研究发现，制做阴极板（种板）材料对电积或电解工艺生产镍或钴影响很大，直接影响工艺生产过程是否能够稳定进行，直接影响工艺是否能生产出合格的始极片，直接影响工艺是否能生产出合格的产品——钴或镍板。目前，传统工艺普遍采用的金属钛或钛基合金阴极板，以及不锈钢阴极板，是导致阴极钴或镍板容易爆裂、爆皮、与种板局部或全部脱离的重要原因之一。

电积或电解过程阴极板的材料选择至关重要，材料选择的重要条件是选择：导电性能好，韧性好，机械强度及加工性能好，物理性能好并能与生成的电积钴有较好的结合力，耐腐蚀性能好的材料。选择满足上述工艺要求的材料制做阴极板种板，是电积法生产金属钴必须考虑的重要因素。是解决传统电积法生产金属钴工艺存在问题关键。

对于电积法生产金属钴而言，适合用于制做钴阴极种板的材料包括但不限于：金属铜；铜基合金；金属铜表面涂覆或镀钌、镀铱；铜基合金表面涂覆或镀钌、镀铱。金属铝；铝基合金；金属铝表面涂覆或镀钌、镀铱；铝基合金表面涂覆或镀钌、镀铱。金属镍；镍基合金；金属镍表面涂覆或镀钌、镀铱；镍基合金表面涂覆或镀钌、镀铱。用以上这些材料制做钴电积过程的阴极板种板，可有效解决钴电积过程中的钴板容易爆裂，爆皮，钴片与种板脱离等问题。

众所周知，目前钴电积工艺的生产实践中，因为钴电积过程中，随着电积过程的进行，阴极板上不断生成金属钴，生成的金属钴会有内应力，内应力随着电积钴质量的不断增加而不断增大。使在阴极板（种板）上生成的钴板容易爆裂爆皮，并与种板脱离，从阴极种板剥离下来的钴片很难按要求是完整的整块板形状，容易破裂成各种不规则形状，成品率很低。

所以现有技术当中存在的技术偏见就是，不能让阴极种板上的钴板长的太厚，为了防止爆皮，是一定需要将钴板剥下来，做成始极片再进行二次电积的，同时在二次电积的过程前后当中，需要购买庞大的裁切机、矫平机对始极片进行裁切和矫平。这个是现存的技术偏见。

本专利技术巧妙地解决了上述问题，实现了钴在种板电积过程中，电积钴板不爆皮，不开裂，不会与种板局部脱离，实现了钴种板连续电积。

工艺首先选择导电性能好，韧性好，电积过程与电积钴结合力强且易于钴板剥离的材料制做阴极种板。即制做合适材料的阴极种板。阴极种板必须具有一定厚度，厚度应大于1.5mm。优选厚度为：2.0mm～6.0mm。阴极种板的材料包括但不限于：金属铜；铜基合金；金属铜表面涂覆或镀钌、镀铱；铜基合金表面涂覆或镀钌、镀铱。金属铝；铝基合金；金属铝表面涂覆或镀钌、镀铱；铝基合金表面涂覆或镀钌、镀铱。

阴极种板具有一定的厚度，使阴极种板具有足够的机械刚度，足以抑制钴电积过程产生的应力，保障阴极种板在电积过程不弯曲，不变形。

阴极种板导电性能好，钴电积过程的电流效率高，阴极种板上各微分单元电场较均匀，阴极板上生成的钴厚度均匀，质量密度均匀，减缓电积钴板爆皮，开裂，局部与种板脱离趋势。

阴极种板导电韧性好，减缓电积钴板内应力，减轻或消除电积钴板爆皮，开裂，局部与种板脱离现象。

采用了本实用新型的特殊材质的阴极种板与电积钴结合力强，避免了电积钴板爆皮，开裂，局部与阴极种板脱离的情况。

其中，对阴极板材加工制做的要求包括但不限于：

（1）阴极种板应具有一定的厚度。

保证阴极板有一定的厚度，是使阴极种板具有足够的机械强度与刚度，足以抵抗钴电积过程产生的内应力，保障阴极种板在电积过程不弯曲或扭曲，不变形。阴极种板厚度应大于1.5mm。优选厚度为：2.0mm～6.0mm。

（2）阴极种板应具有良好的导电性能

阴极板导电性能好，钴电积过程的电流效率高，阴极种板上各微分单元电场较均匀，阴极板上生成的钴板厚度均匀，质量密度均匀，可降低钴板的内应力，有助于抑制电积钴板爆皮、开裂、局部与种板脱离趋势。

（3）阴极种板应具有较好韧性

阴极种板有较好韧性，可降低或消除电积钴板内应力，减轻或消除电积钴板爆皮、开裂、局部与种板脱离脱落现象。从阴极种板剥离下来的始极片不易弯曲或扭曲变形，有利于始极片继续电积过程的顺利进行。

（4）机械强度及加工性能好

阴极种板机械强度及加工性能好，阴极板刚度好，平直度好，不易变形，便于加工制做。

（5）阴极种板与电积钴结合力强

钴电积过程，阴极板上生成的金属钴与阴极板必须有一定的结合力，这是种板钴电积的工艺基础，否则电积过程无法进行。根据材料的物理、化学性质选择结合力较强的材料制做阴极板，是钴电积工艺必须考虑的问题。

传统钴电积工艺采用的金属钛或钛基合金或不锈钢制做阴极板，不适合的重要原因是没有意识到上述选择条件，导致一系列工艺问题。

在钴电积工艺阴极板满足上述选择条件的条件下，可实现本技术的选择性阴极的连续电积工艺。即，采用永久阴极进行电积法生产金属钴，钴板从永久阴极上剥离下来即为产品，无需制做始极片。将阴极种板放入电积槽，放入不可溶阳极，在直流电作用下，电积槽内的硫酸钴溶液中的钴离子会在阴极种板上被还原成金属钴。随着电积过程的进行，阴极种板上生成的钴板会越来越厚，当钴板厚度达到产品要求的厚度时，取出阴极种板，将钴板从阴极种板上剥离下来即为钴产品。

在钴电积工艺阴极板满足上述选择条件的条件下，可实现本技术的选择性阴极的厚始极片钴电积工艺。即，首先在种板槽内进行电积，制备厚始极片，然后再将厚始极片放入始极片电积槽内继续电积，生产金属钴板。与传统工艺不同的是本工艺能够控制始极片的厚度，控制始极片厚度，是使始极片厚度大于1.0mm，优选厚度是1.5mm～3.5mm。传统工艺无法实现。作用是达到此厚度的始极片，其自身强度和刚度已经足以抵抗电积过程导致始极片变形的内应力。随始极片电积过程的进行，其不会弯曲或扭曲或扭曲变形，因而始极片电积过程无需整板或平板工序。厚始极片钴电积工艺，即；钴电积槽分为种板电积槽和始极片电积槽，将阴极种板放入电积槽，放入不可溶阳极，在直流电作用下，电积槽内的硫酸钴溶液中的钴离子会在阴极种板上被还原成金属钴。随着电积过程的进行，阴极种板上生成的钴板会越来越厚，当钴板厚度大于1.0mm时，优选厚度是1.5mm～3.5mm。取出阴极种板，将钴板从阴极种板上剥离下来，安装导电吊耳，制做成厚始极片，然后将厚始极片放入始极片电积槽继续电积，随电积过程的进行，厚始极片不断加厚，当厚度达到产品要求厚度时，一般的要求厚度为: 5.0mm～10.0mm。即为钴产品。

本专利较好地解决了目前电积法生产钴板存在的一系列问题。具有如下优点：

1、工艺运行稳定、可靠，

2、无需整板。大幅降低劳动强度，减少在岗人员数量。

3、电积或电解工艺生产效率高，易于智能化生产。

4、电流效率高。

5、投资省，生产成本低。

附图说明

图1 本实用新型的一种实施方式的一种电积或电解工艺生产镍或钴用的新型阴极板的结构示意图。

图2本实用新型的又一种实施方式的一种电积或电解工艺生产镍或钴用的新型阴极板的结构示意图。

图3本实用新型的再一种实施方式的一种电积或电解工艺生产镍或钴用的新型阴极板的结构示意图;

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

图1-3示意性地显示了根据本实用新型的一种电积或电解工艺生产镍或钴用的新型阴极板，所述阴极板的材料为铜板或铜基合金板或铝板或铝基合金板或镍板或镍基合金板。

实施例一：

所述阴极板的材料为铝板或铝基合金板1，所述铝板或铝基合金板的表面涂覆或镀有钌或铱，形成钌或铱的涂层或镀层。

实施例二：

所述阴极板的材料为镍板或镍基合金板2，所述镍板或镍基合金板的表面涂覆或镀有钌或铱，形成钌或铱的涂层或镀层4。

实施例三：

所述阴极板的材料为铜板或铜基合金板3，所述铜板或铜基合金板的表面涂覆或镀有钌或铱，形成钌或铱的涂层或镀层4。

其中，在实施例一至三当中，所述阴极板的厚度均可以大于1.5mm。更优的是所述阴极板的厚度为：2.0mm～6.0mm。

所述阴板板种板的厚度应能够抵抗因镍或钴在阴极板电沉积产生的应力，即随电积或电解过程的进行，阴极种板应能始终保持平直，不会弯曲或扭曲变形。因而要求所述阴极板的厚度大于1.5mm。优选厚度为：2.0mm～6.0mm。

阴极板可以与其导电铜棒或铜管焊接一起；焊接了导电棒的阴极板垂直于水平面时的垂直投影，其板面和导电棒的投影应重合，以保证放在电积或电解槽内时，阴极板平直并垂直于水平面。

所述阴极板的表面可以进行增加表面粗糙镀处理，包括但不限于喷砂或抛丸处理。

所述阴极板可以通过热处理降低其加工过程产生的内应力，包括但不限于退火或回火处理，退火或回火热处理最高温度不大于材料熔点温度的60%。

以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种电积或电解工艺生产镍或钴用的新型阴极板，其特征在于：

所述阴极板的材料为铜板或铜基合金板或铝板或铝基合金板或镍板或镍基合金板；

所述铝板或铝基合金板的表面有钌或铱的涂层或镀层;

所述镍板或镍基合金板的表面有钌或铱的涂层或镀层;

所述铜板或铜基合金板的表面有钌或铱的涂层或镀层。

2.根据权利要求1所述的一种电积或电解工艺生产镍或钴用的新型阴极板，其特征在于：所述阴板板的厚度应能够抵抗因镍或钴在阴极板电沉积产生的应力，即随电积或电解过程的进行，阴极板应能始终保持平直，不会弯曲或扭曲变形，所述阴极板的厚度大于1.5mm。

3.根据权利要求1所述的一种电积或电解工艺生产镍或钴用的新型阴极板，其特征在于：所述阴极板的厚度为：2.0mm～6.0mm。

4.根据权利要求1所述的一种电积或电解工艺生产镍或钴用的新型阴极板，其特征在于：所述阴极板可以与其导电铜棒或铜管焊接一起；焊接了导电棒的阴极板垂直于水平面时的垂直投影，其板面和导电棒的投影应重合，以保证放在电积或电解槽内时，阴极板平直并垂直于水平面。

5.根据权利要求1所述的一种电积或电解工艺生产镍或钴用的新型阴极板，其特征在于：所述阴极板的表面可以进行增加表面粗糙镀处理，包括但不限于喷砂或抛丸处理。

6.根据权利要求1所述的一种电积或电解工艺生产镍或钴用的新型阴极板，其特征在于：所述阴极板可以通过热处理降低其加工过程产生的内应力，包括但不限于退火或回火处理，退火或回火热处理最高温度不大于材料熔点温度的60%。