EA021918B1

EA021918B1 - Method and arrangement for producing metal powder

Info

Publication number: EA021918B1
Application number: EA201290714A
Authority: EA
Inventors: Вилле Ниеминен; Хенри Виртанен
Original assignee: Ототек Оюй
Priority date: 2010-01-29
Filing date: 2011-01-25
Publication date: 2015-09-30
Also published as: US20120298523A1; KR20120115999A; CN102725086A; FI20105083A0; FI124812B; ES2703254T3; EP2528704B1; CN102725086B; EP2528704A1; JP2013518189A; WO2011092375A1; FI20105083A; EA201290714A1; JP5676649B2; KR101529373B1; EP2528704A4

Abstract

Method and arrangement for producing metal powder. In the method, dissolved utility metal is mixed in a solution containing at least one intermediary metal for precipitating the dissolved utility metal into a utility metal powder (14). In the method, the first part of an acid-containing starting solution is fed on the anode side (6) of an electrolytic cell as anolyte (1), to get in contact with the anode and the supply material containing yield metal, and the second part of the acid-containing starting solution, which also contains intermediary metal, is fed on the cathode side (8) of the electrolytic cell, to get in contact with the cathode (4) as catholyte (3); yield metal is oxidized and dissolved in the anolyte (1) by leading electric current in the anode (2); the yield metal contained in the second part of the starting solution is reduced on the cathode side (8); and anolyte solution and catholyte solution are fed in a precipitating chamber (12) for mixing the dissolved, oxidized yield metal and the second part of the starting solution containing reduced intermediary metal.

Description

Изобретение относится к получению мелкоизмельченного металлического порошка. В частности, изобретение относится к способу осаждения из раствора и к установке для получения металлического порошка.The invention relates to the production of finely divided metal powder. In particular, the invention relates to a method for precipitation from a solution and to a plant for producing a metal powder.

Уровень техникиThe level of technology

Обычно конечный продукт во многих способах производства металла представляет собой предмет в виде пластины в форме катода. Конечный продукт такого вида получают, например, с помощью пирометаллургических производственных маршрутов с использованием электролиза. В этих способах металлический анод, который изготавливают пирометаллургическим способом из концентрата, электролитически очищают до катодной меди, которую можно, например, отливать с получением продуктов разнообразных форм. Эти типы способов можно использовать для производства в том числе медных, никелевых или кобальтовых продуктов.Typically, the final product in many metal manufacturing methods is a plate-shaped object in the shape of a cathode. The final product of this type is obtained, for example, using pyrometallurgical production routes using electrolysis. In these methods, the metal anode, which is made from a concentrate by the pyrometallurgical method, is electrolytically purified to copper cathode, which can, for example, be cast to obtain products of various forms. These types of methods can be used to manufacture including copper, nickel or cobalt products.

Однако при производстве металлов во многих случаях было бы полезно, например, с учетом последующей обработки, чтобы металл, полученный в виде конечного продукта способа производства, получали в некоторой другой форме, отличной от однообразного твердого предмета, такого как катодная пластина. В частности, были бы крайне полезны способы, в которых конечный продукт получали в виде чистого металлического порошка.However, in the production of metals in many cases it would be useful, for example, taking into account the subsequent processing, that the metal obtained as the final product of the production method be obtained in some other form than a uniform solid object, such as a cathode plate. In particular, methods in which the final product was obtained in the form of pure metal powder would be extremely useful.

В патентной заявке ΙΡ 2002327289 предложен способ производства медного порошка в электролизе. В способе водный раствор серной кислоты, содержащий титановые катоды, направляют в анодную камеру так, что титановые катоды восстанавливают медь, растворенную в анодной камере, таким образом, осаждая ее в анодной камере в виде мелкоизмельченного медного порошка. Проблема данного способа состоит в том, что катодный раствор направляют непосредственно в анодную камеру, в связи с чем невозможно эффективно регулировать соотношение катодного раствора и анодного раствора в смеси. Помимо этого в данном способе медь осаждают непосредственно в анодной камере, что делает более затруднительным удаление осажденной меди из электролитического устройства. Эти проблемы представляют опасность образования медных агломератов, что делает более сложным регулирование размеров частиц медного порошка.In patent application No. 2002327289, a method for the production of copper powder in electrolysis is proposed. In the method, an aqueous solution of sulfuric acid containing titanium cathodes is sent to the anode chamber so that the titanium cathodes reduce the copper dissolved in the anode chamber, thus depositing it in the anode chamber in the form of finely ground copper powder. The problem with this method is that the cathode solution is sent directly to the anode chamber, and therefore it is impossible to effectively control the ratio of the cathode solution and the anode solution in the mixture. In addition, in this method, copper is precipitated directly in the anode chamber, which makes it more difficult to remove precipitated copper from the electrolytic device. These problems pose a risk of formation of copper agglomerates, which makes it more difficult to control the size of copper powder particles.

В патентной публикации И8 2005/0023151 предложен способ, в котором медный порошок изготавливают путем электролитического осаждения меди из сульфата меди на катоде. В способе используют анодную реакцию Ре²⁺/Ре³⁺, с помощью которой уменьшают расход энергии в способе. В указанной публикации также описано устройство со сквозным потоком, в котором осажденный медный порошок извлекают из электродов с помощью электролита, протекающего через электроды. Недостаток способа и устройства, описанных в публикации И8 2005/0023151, состоит, в том числе, в ненадежном извлечении меди из катодов, например, из-за осаждения меди в различных местах в содержащей электроды камере и из-за присоединения меди к катоду. Из-за вышеупомянутых недостатков, в том числе, трудно регулировать размер зерен медного порошка и морфологию частиц меди, а также достичь однородного качества для отдельных электродов. Помимо этого, осаждение меди непосредственно на катод также зависит от материала катода и морфологии поверхности, что частично увеличивает ненадежность способа.In patent publication I8 2005/0023151 a method is proposed in which copper powder is produced by electrolytic deposition of copper from copper sulfate on the cathode. The method uses the anodic reaction Pe ²⁺ / Pe ³⁺ , with which the energy consumption in the method is reduced. This publication also describes a through-flow device in which precipitated copper powder is removed from the electrodes using an electrolyte flowing through the electrodes. The disadvantage of the method and device described in the publication I8 2005/0023151, is, including, unreliable extraction of copper from the cathodes, for example, due to the deposition of copper in various places containing the electrodes chamber and the connection of copper to the cathode. Due to the aforementioned disadvantages, including, it is difficult to regulate the grain size of copper powder and the morphology of copper particles, as well as achieve uniform quality for individual electrodes. In addition, the deposition of copper directly on the cathode also depends on the cathode material and surface morphology, which partially increases the unreliability of the method.

В патентной публикации \7О 2008/017731 предложен способ производства металлического порошка. В этом способе порошок ценного металла осаждают путем восстановления ценного металла, растворенного в способе, с помощью другого металла. В указанном способе также происходит растворение благородного металла в реакции с указанным другим металлом, что ослабляет регулирование кинетики способа, а также его эффективность и делает данный способ и используемое в нем устройство довольно сложными.In patent publication \ 7O 2008/017731 a method for the production of metal powder is proposed. In this process, the valuable metal powder is precipitated by recovering the valuable metal dissolved in the process with another metal. In this method, the noble metal also dissolves in the reaction with this other metal, which weakens the regulation of the kinetics of the method, as well as its effectiveness, and makes this method and the device used in it rather complicated.

Цель изобретенияPurpose of the invention

Цель изобретения состоит в устранении вышеупомянутых недостатков предшествующего уровня техники и в предложении нового способа и устройства для производства металлического порошка в способе осаждения из раствора с использованием электролиза.The purpose of the invention is to eliminate the above-mentioned disadvantages of the prior art and to propose a new method and device for the production of metal powder in the method of deposition from solution using electrolysis.

Краткое описание изобретенияBrief description of the invention

Отличительные признаки способа по данному изобретению представлены в независимом п.1 формулы изобретения.Distinctive features of the method according to this invention are presented in the independent claim 1 of the claims.

Отличительные признаки устройства по данному изобретению представлены в независимом п.20 формулы изобретения.Distinctive features of the device according to this invention are presented in the independent clause 20 of the claims.

Согласно данному изобретению в способе производства металлического порошка растворенный целевой металл смешивают с раствором, содержащим по меньшей мере один вспомогательный металл, для осаждения растворенного целевого металла в виде порошка целевого металла. В способе первую часть содержащего кислоту исходного раствора вводят в анодное пространство электролитической ячейки в качестве анодного раствора для приведения в контакт с анодом и расходным материалом, содержащим целевой металл, а вторую часть содержащего кислоту исходного раствора, которая помимо кислоты также содержит вспомогательный металл, вводят в катодное пространство электролитической ячейки в качестве катодного раствора для приведения в контакт с катодом; целевой металл окисляют и растворяют в анодном растворе путем пропускания электрического тока через анод; вспомогательный металл,According to the present invention, in a method for producing a metal powder, a dissolved target metal is mixed with a solution containing at least one auxiliary metal to precipitate the dissolved target metal in the form of a powder of the target metal. In the method, the first part of the original solution containing the acid is introduced into the anode space of the electrolytic cell as an anode solution for bringing into contact with the anode and the consumable material containing the target metal, and the second part of the original solution containing the acid, which in addition to the acid also contains an auxiliary metal, is injected into the cathode space of the electrolytic cell as a cathode solution for bringing into contact with the cathode; the target metal is oxidized and dissolved in the anode solution by passing an electric current through the anode; auxiliary metal

- 1 021918 содержащийся во второй части исходного раствора, восстанавливают в катодном пространстве, а анодный раствор и катодный раствор вводят в камеру осаждения для смешивания окисленного целевого металла, растворенного в первой части исходного раствора, и второй части исходного раствора, содержащей восстановленный вспомогательный металл.- 1 021918 contained in the second part of the initial solution is reduced in the cathode space, and the anodic solution and the cathode solution are introduced into the deposition chamber to mix the oxidized target metal dissolved in the first part of the initial solution and the second part of the initial solution containing the reduced auxiliary metal.

Устройство по данному изобретению представляет собой устройство для получения металлического порошка путем осаждения порошка целевого металла путем смешивания растворенного порошка целевого металла с раствором, содержащим по меньшей мере один вспомогательный металл. Устройство по данному изобретению включает электролитическую ячейку для растворения целевого металла, расположенного в анодном пространстве электролитической ячейки, и для окисления его в анодном растворе и для восстановления в катодном пространстве растворенного вспомогательного металла, расположенного в катодном пространстве электролитической ячейки; камеру осаждения, расположенную, по существу, отдельно от электролитической ячейки; а также средства подачи анодного раствора и катодного раствора, соответственно, из анодного пространства и из катодного пространства электролитической ячейки в камеру осаждения для смешивания окисленного целевого металла, который растворен в анодном растворе, и катодного раствора, содержащего восстановленный вспомогательный металл, вне электролитической ячейки.The device according to the invention is a device for producing a metal powder by precipitating a powder of a target metal by mixing a dissolved powder of a target metal with a solution containing at least one auxiliary metal. The device according to the invention comprises an electrolytic cell for dissolving a target metal located in the anode space of the electrolytic cell and for oxidizing it in the anode solution and for reconstituting the dissolved auxiliary metal located in the cathode space of the electrolytic cell; a deposition chamber located essentially separate from the electrolytic cell; and means for supplying the anode solution and the cathode solution, respectively, from the anode space and from the cathode space of the electrolytic cell to the precipitation chamber for mixing the oxidized target metal, which is dissolved in the anode solution, and the cathode solution containing the reduced auxiliary metal, outside the electrolytic cell.

Среди преимуществ изобретения отметим, например, хорошую регулируемость размеров частиц осажденного порошка целевого металла, которая становится возможной благодаря подаче анодного раствора и катодного раствора, смешиваемых друг с другом, в отдельную камеру осаждения, причем в этом случае соотношение указанных растворов в смеси можно регулировать легко и точно, а также можно оптимизировать в соответствии с условиями способа. Помимо этого, когда стадия осаждения происходит в отдельной камере осаждения, вдали от электродов, влияние электродов на процесс осаждения и на сбор осадка можно минимизировать так, чтобы повысить надежность способа. Также извлечение осадка целевого металла становится более легким и более надежным. При правильном соотношении компонентов в смеси и эффективном извлечении осадка можно предотвратить образование агломератов целевого металла на стадии осаждения и, следовательно, можно обеспечить однородный размер частиц целевого металла в порошке. Правильное соотношение компонентов смеси также способствует большей эффективности способа, что можно использовать для уменьшения количества энергии, необходимой для получения определенной массы целевого металла.Among the advantages of the invention, we note, for example, the good controllability of the particle size of the target metal precipitated powder, which is made possible by feeding the anode solution and the cathode solution, mixed with each other, into a separate deposition chamber, in which case the ratio of these solutions in the mixture can be adjusted easily and precisely, and also can be optimized in accordance with the conditions of the method. In addition, when the deposition stage occurs in a separate deposition chamber, away from the electrodes, the influence of the electrodes on the deposition process and on the collection of the precipitate can be minimized so as to increase the reliability of the method. Also, the recovery of the precipitate of the target metal becomes easier and more reliable. With the correct ratio of components in the mixture and efficient extraction of the precipitate, the formation of agglomerates of the target metal at the deposition stage can be prevented and, therefore, a uniform particle size of the target metal in the powder can be ensured. The correct ratio of components of the mixture also contributes to the greater efficiency of the method, which can be used to reduce the amount of energy needed to obtain a certain mass of the target metal.

Если не указано другое, в настоящем документе выражения анодное пространство и катодное пространство относятся к тем частям электролитической ячейки, которые содержат анодный раствор или катодный раствор вблизи анода или катода соответственно. Анодное пространство или катодное пространство не обязательно должны представлять собой однородную часть электролитической ячейки, но анодное пространство или катодное пространство могут состоять из нескольких отдельных друг от друга элементов, включающих анод или катод и анодный раствор или катодный раствор соответственно.Unless otherwise indicated, in this document, the expressions anode space and cathode space refer to those parts of the electrolytic cell that contain an anode solution or a cathode solution near the anode or cathode, respectively. The anode space or cathode space need not be a homogeneous part of the electrolytic cell, but the anode space or cathode space can consist of several separate elements from each other, including an anode or cathode and an anode solution or cathode solution, respectively.

Если не указано другое, в настоящем документе выражение мембрана относится к любой подходящей пленке или тонкой механической преграде, такой как мембрана, промышленная ткань и т.п.Unless otherwise indicated, in this document the expression membrane refers to any suitable film or thin mechanical barrier, such as a membrane, industrial fabric, etc.

Если не указано другое, в настоящем документе выражение степень окисления, уровень окисления или соответствующее выражение относится к уровню заряда, который атом проявляет отдельно или, по-видимому, находясь в составе молекулы. Таким образом, выражения степень окисления, уровень окисления или соответствующее выражение также могут относиться к кажущемуся заряду атома.Unless otherwise indicated, in this document the expression oxidation state, oxidation level or the corresponding expression refers to the level of charge that an atom exhibits separately or, apparently, being in the composition of a molecule. Thus, the expressions oxidation state, oxidation level, or the corresponding expression can also refer to the apparent charge of an atom.

В одном воплощении изобретения первая часть исходного раствора содержит вспомогательный металл для усиления растворения целевого металла в анодном пространстве. В одном воплощении изобретения первую часть циркулирующего раствора, созданного в результате смешивания анодного раствора и катодного раствора, возвращают в анодный раствор. В одном воплощении изобретения первая часть исходного раствора состоит из первой части циркулирующего раствора. Кроме того, в одном воплощении изобретения вторую часть циркулирующего раствора, созданного в результате смешивания анодного раствора и катодного раствора, возвращают в катодный раствор. Кроме того, в одном воплощении изобретения вторая часть исходного раствора состоит из второй части циркулирующего раствора. Помимо этого, в одном воплощении изобретения циркулирующий раствор возвращают, по существу, полностью обратно в электролит; в этом случае циркулирующий раствор, по существу, состоит из первой части циркулирующего раствора и второй части циркулирующего раствора. Когда анодный раствор, который образовался из первой части исходного раствора, и катодный раствор, который образовался из второй части исходного раствора, смешивают друг с другом, образуется порошок целевого металла, так как целевой металл, который был окислен и растворен в анодном растворе, восстанавливается, а вспомогательный металл, который был восстановлен в катодном растворе, окисляется. Полученный циркулирующий раствор направляют рециклом в устройство, используемое в способе в одном из воплощений изобретения так, чтобы циркулирующий раствор частично или полностью после стадии смешивания и после осаждения целевого металла отделялся от раствора, возвращаемого обратно в анодный и/или катодный раствор. Затем вспомогательный металл снова восстанавливают в катодном растворе. Таким образом, можно осуществить электролитическое восстановление вспомогательного металла в катодном растворе, чтоIn one embodiment of the invention, the first part of the initial solution contains an auxiliary metal to enhance the dissolution of the target metal in the anode space. In one embodiment of the invention, the first portion of the circulating solution created by mixing the anode solution and the cathode solution is returned to the anode solution. In one embodiment of the invention, the first part of the initial solution consists of the first part of the circulating solution. In addition, in one embodiment of the invention, the second portion of the circulating solution created by mixing the anodic solution and the cathode solution is returned to the cathode solution. In addition, in one embodiment of the invention, the second part of the initial solution consists of the second part of the circulating solution. In addition, in one embodiment of the invention, the circulating solution is returned substantially completely back to the electrolyte; in this case, the circulating solution essentially consists of the first part of the circulating solution and the second part of the circulating solution. When the anodic solution, which was formed from the first part of the initial solution, and the cathodic solution, which was formed from the second part of the initial solution, are mixed with each other, the target metal powder is formed, since the target metal, which has been oxidized and dissolved in the anode solution, is reduced, and the auxiliary metal, which was reduced in the cathode solution, is oxidized. The resulting circulating solution is recycled to the device used in the method in one of the embodiments of the invention so that the circulating solution partially or completely after the mixing stage and after the deposition of the target metal is separated from the solution that is returned back to the anode and / or cathode solution. Then the auxiliary metal is again reduced in the cathode solution. Thus, it is possible to carry out the electrolytic reduction of the auxiliary metal in the cathode solution, which

- 2 021918 означает, что в некоторых воплощениях изобретения, по существу, отсутствует необходимость подавать в процесс новый раствор, содержащий вспомогательный металл. Кроме того, когда анодный раствор в некоторых воплощениях изобретения также содержит вспомогательный металл, указанный вспомогательный металл усиливает растворение целевого металла при таких условиях способа, например при относительно низких содержаниях кислоты, когда растворение с объединенным воздействием электрического тока и кислого раствора не было бы эффективным.- 2 021918 means that in some embodiments of the invention, essentially, there is no need to submit to the process a new solution containing an auxiliary metal. In addition, when the anode solution in some embodiments of the invention also contains an auxiliary metal, said auxiliary metal enhances the dissolution of the target metal under such conditions of the method, for example, at relatively low acid contents, when dissolution with the combined effect of an electric current and an acidic solution would not be effective.

В одном воплощении изобретения анодный раствор и катодный раствор механически разделяют с помощью электропроводящей мембраны. В одном воплощении изобретения электролитическая ячейка включает электропроводящую мембрану, предусмотренную между анодным пространством и катодным пространством электролитической ячейки, для механического разделения анодного пространства и катодного пространства.In one embodiment of the invention, the anode solution and the cathode solution are mechanically separated using an electrically conductive membrane. In one embodiment of the invention, the electrolytic cell includes an electrically conductive membrane provided between the anode space and the cathode space of the electrolytic cell, for mechanical separation of the anode space and the cathode space.

Кроме того, в одном воплощении изобретения электропроводящий разделительный раствор пропускают между двумя мембранами, разделяющими анодный раствор и катодный раствор, чтобы предотвратить преждевременное смешивание анодного раствора и катодного раствора. В одном воплощении изобретения электролитическая ячейка включает две электропроводящие мембраны, предусмотренные между анодным пространством и катодным пространством электролитической ячейки для механического разделения анодного пространства и катодного пространства с помощью электропроводящего разделительного раствора, помещенного в пространство между двумя мембранами.In addition, in one embodiment of the invention, a conductive separation solution is passed between two membranes separating the anodic solution and the cathodic solution to prevent premature mixing of the anodic solution and the cathodic solution. In one embodiment of the invention, the electrolytic cell includes two electrically conductive membranes provided between the anode space and the cathode space of the electrolytic cell for mechanical separation of the anode space and the cathode space using an electrically conductive separation solution placed in the space between the two membranes.

Чтобы эффективно отделить стадию осаждения от электролитической ячейки и чтобы выполнить данную стадию регулируемым образом, по существу, полностью в отдельной камере осаждения, в одном воплощении изобретения можно разделить анодный раствор и катодный раствор с помощью электропроводящей мембраны. В данном документе термин электропроводящая мембрана относится к мембране, которая является электропроводящей до такой степени, что данная мембрана облегчает эффективное функционирование электролитической ячейки. Однако в некоторых воплощениях изобретения электропроводность мембраны может быть ниже электропроводности тех растворов, которые механически разделяют с помощью данной мембраны. Следовательно, целью мембраны является механическое разделение растворов, расположенных на различных сторонах мембраны, то есть мембрана служит в качестве механической перегородки, при этом она в то же время является электропроводящей до такой степени, что электролитическая ячейка способна эффективно функционировать. Данная мембрана разделяет электролитическую ячейку на анодную часть (или анодное пространство), в которой расположен анодный раствор, и катодную часть (или катодное пространство), в которой расположен катодный раствор. Таким образом, анодный раствор и катодный раствор не могут смешиваться друг с другом без нарушения реакций на аноде и катоде, и металлический порошок не может образовываться вблизи этих электродов в электролитической ячейке. Для дополнительного усиления разделения анода и катода можно использовать между анодным пространством и катодным пространством две разделяющие мембраны, а между указанными мембранами можно подавать разделительный раствор.In order to effectively separate the precipitation stage from the electrolytic cell and to perform this stage in a controlled manner, essentially completely in a separate deposition chamber, in one embodiment of the invention, the anodic solution and the cathodic solution can be separated using an electrically conductive membrane. In this document, the term electrically conductive membrane refers to a membrane that is electrically conductive to such an extent that the membrane facilitates the efficient functioning of the electrolytic cell. However, in some embodiments of the invention, the electrical conductivity of the membrane may be lower than the electrical conductivity of those solutions that are mechanically separated using this membrane. Therefore, the purpose of the membrane is the mechanical separation of solutions located on different sides of the membrane, that is, the membrane serves as a mechanical partition, while at the same time it is electrically conductive to such an extent that the electrolytic cell is able to function effectively. This membrane separates the electrolytic cell into the anode part (or anode space), in which the anode solution is located, and the cathode part (or cathode space), in which the cathode solution is located. Thus, the anode solution and the cathode solution cannot be mixed with each other without disturbing the reactions on the anode and cathode, and metal powder cannot form near these electrodes in an electrolytic cell. To further enhance the separation of the anode and cathode, two separating membranes can be used between the anode space and the cathode space, and a separation solution can be supplied between these membranes.

В одном воплощении изобретения целевой металл представляет собой медь. В одном воплощении изобретения целевой металл выбирают из следующей группы: никель, кобальт, цинк, серебро, золото, рутений, родий, палладий, осмий, иридий, платина, марганец, цирконий, олово, кадмий и индий.In one embodiment of the invention, the target metal is copper. In one embodiment of the invention, the target metal is selected from the following group: nickel, cobalt, zinc, silver, gold, ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium, platinum, manganese, zirconium, tin, cadmium and indium.

В одном воплощении изобретения вспомогательный металл представляет собой ванадий. Кроме того, в одном воплощении изобретения вспомогательный металл выбирают из следующей группы: титан, хром и железо. Кроме того, в одном воплощении изобретения вспомогательный металл выбирают из следующей группы: марганец, цирконий, молибден, технеций, вольфрам, ртуть, германий, мышьяк, селен, олово, сурьма, теллур и медь. В различных воплощениях изобретения целевые металлы и вспомогательные металлы можно выбрать из группы, которая зависит от различных параметров способа, особенно от величины рН электролита (то есть от содержания кислорода). На основе данного описания изобретения специалист может найти в перечисленных выше группах подходящий вспомогательный металл для конкретного целевого металла с помощью стандартного испытания. В частности, было обнаружено, что, например, медный порошок можно эффективно и надежно получать в воплощении изобретения, в котором выбранный вспомогательный металл представляет собой ванадий.In one embodiment of the invention, the auxiliary metal is vanadium. In addition, in one embodiment of the invention, the auxiliary metal is selected from the following group: titanium, chromium and iron. In addition, in one embodiment of the invention, the auxiliary metal is selected from the following group: manganese, zirconium, molybdenum, technetium, tungsten, mercury, germanium, arsenic, selenium, tin, antimony, tellurium and copper. In various embodiments of the invention, the target metals and auxiliary metals can be selected from the group that depends on various parameters of the method, especially on the pH value of the electrolyte (i.e., oxygen content). Based on this description of the invention, the specialist can find in the above groups a suitable auxiliary metal for a particular target metal using a standard test. In particular, it has been found that, for example, copper powder can be efficiently and reliably produced in an embodiment of the invention in which the selected auxiliary metal is vanadium.

В одном воплощении изобретения расходный материал, содержащий целевой металл, находится в аноде. Кроме того, в одном воплощении изобретения целевой металл, расположенный в анодном пространстве электролитической ячейки, находится в аноде электролитической ячейки. Когда расходный материал, содержащий целевой металл, находится в аноде, можно эффективно регулировать интенсивность электрического тока, проходящего через целевой металл в единицу времени, и, следовательно, также массу растворяемого целевого металла в единицу времени. Преимущество этого воплощения состоит в особенно точном регулировании реакции растворения с помощью электричества; целевой металл растворяют точно согласно используемому количеству электричества за данный период времени согласно законам Фарадея. Кроме того, стадия растворения является быстрой, так как количество целевого металла, растворенного в анодном растворе, прямо пропорционально заряду, который протекал через анод. Таким образом, количество целевого металла, который растворяют в анодном растворе, также можно эффективно и точно регулировать, что облегчает более точное регулирование динамики способа и по- 3 021918 вышает его надежность.In one embodiment of the invention, the consumable containing the target metal is in the anode. In addition, in one embodiment of the invention, the target metal located in the anode space of the electrolytic cell is in the anode of the electrolytic cell. When the consumable containing the target metal is in the anode, it is possible to effectively regulate the intensity of the electric current passing through the target metal per unit of time and, therefore, also the mass of the dissolved target metal per unit of time. The advantage of this embodiment is the particularly precise regulation of the dissolution reaction by means of electricity; The target metal is dissolved exactly according to the amount of electricity used over a given period of time according to Faraday's laws. In addition, the dissolution stage is fast, since the amount of the target metal dissolved in the anode solution is directly proportional to the charge that flowed through the anode. Thus, the amount of the target metal, which is dissolved in the anode solution, can also be effectively and precisely controlled, which facilitates more precise regulation of the dynamics of the method and increases its reliability.

В одном воплощении изобретения целевой металл выбирают так, чтобы выбранный целевой металл растворялся в анодном растворе как растворимая соль кислоты, которая содержится в первой части исходного раствора.In one embodiment of the invention, the target metal is selected so that the selected target metal is dissolved in the anode solution as a soluble acid salt, which is contained in the first part of the initial solution.

В одном воплощении изобретения электролиты помещают в среду, не содержащую кислород, чтобы препятствовать окислению целевого металла и/или вспомогательного металла, который содержится в электролитах. Это облегчает регулирование содержания кислоты в электролитах, что означает, что баланс химических реакций, протекающих в различных растворах способа, и содержание, например, целевого металла и/или вспомогательного металла можно регулировать более точно, что, в свою очередь, в том числе повышает надежность и эффективность способа.In one embodiment of the invention, the electrolytes are placed in an environment that does not contain oxygen in order to prevent the oxidation of the target metal and / or auxiliary metal, which is contained in electrolytes. This facilitates the regulation of the acid content in electrolytes, which means that the balance of chemical reactions occurring in different solutions of the method, and the content of, for example, the target metal and / or auxiliary metal can be adjusted more precisely, which, in turn, increases the reliability and the effectiveness of the method.

В одном воплощении изобретения исходный раствор содержит серную кислоту. Кроме того, в одном воплощении изобретения содержание серной кислоты в исходном растворе составляет по меньшей мере 50 г/л и предпочтительно находится в пределах от 50 до 1500 г/л. В одном воплощении изобретения исходный раствор содержит соляную кислоту или азотную кислоту. Кроме того, в одном воплощении изобретения содержание соляной кислоты в исходном растворе находится в пределах от 15 до 500 г/л. В еще одном воплощении изобретения исходный раствор содержит помимо соляной кислоты также хлорид щелочного металла, содержание которого в исходном растворе составляет от 15 до 500 г/л. Свойства кислоты в исходном растворе зависят, в том числе, от применяемого расходного материала, целевого металла и вспомогательного металла. В некоторых воплощениях изобретения растворы также могут содержать более одной кислоты. На основе данного описания изобретения специалист может с помощью стандартного испытания найти подходящую кислоту для конкретного расходного материала, целевого металла и вспомогательного металла и подходящее содержание указанной кислоты. В частности, было обнаружено, что в некоторых воплощениях изобретения содержание серной кислоты в исходном растворе, которое составляет по меньшей мере 50 г/л, обеспечивает эффективное окисление медного анода и его растворение в аноде, когда вспомогательным металлом является ванадий. Подходящую кислоту и содержание указанной кислоты нужно выбрать так, чтобы целевой металл растворялся из расходного материала в анодном растворе, а не окислял вспомогательный металл. Поэтому значение рН (то есть содержание кислорода) анодного раствора должно быть подходящим. Когда применяемый целевой металл представляет собой медь, а вспомогательный металл представляет собой ванадий, содержание кислорода должно быть настолько высоким, насколько это возможно.In one embodiment of the invention, the stock solution contains sulfuric acid. In addition, in one embodiment of the invention, the content of sulfuric acid in the initial solution is at least 50 g / l and is preferably in the range from 50 to 1500 g / l. In one embodiment of the invention, the stock solution contains hydrochloric acid or nitric acid. In addition, in one embodiment of the invention, the content of hydrochloric acid in the initial solution is in the range from 15 to 500 g / l. In another embodiment of the invention, in addition to hydrochloric acid, the initial solution also contains an alkali metal chloride, the content of which in the initial solution ranges from 15 to 500 g / l. The properties of the acid in the initial solution depend, among other things, on the consumable used, the target metal and the auxiliary metal. In some embodiments of the invention, the solutions may also contain more than one acid. On the basis of this description of the invention, a specialist can, using a standard test, find a suitable acid for a particular consumable material, a target metal and an auxiliary metal and the appropriate content of said acid. In particular, it was found that in some embodiments of the invention, the content of sulfuric acid in the initial solution, which is at least 50 g / l, ensures the effective oxidation of the copper anode and its dissolution in the anode when vanadium is the auxiliary metal. A suitable acid and the content of the specified acid should be chosen so that the target metal is dissolved from the consumable material in the anode solution, rather than oxidizing the auxiliary metal. Therefore, the pH value (i.e. oxygen content) of the anode solution should be appropriate. When the target metal used is copper and the supporting metal is vanadium, the oxygen content should be as high as possible.

В одном воплощении изобретения электролитическая ячейка включает по меньшей мере один чехол, ограниченный мембраной, чтобы удержать анодный раствор и/или катодный раствор внутри чехла. Кроме того, в одном воплощении изобретения электролитическая ячейка включает средства направления разделительного раствора из пространства между двумя мембранами в анодное пространство и/или в катодное пространство.In one embodiment of the invention, the electrolytic cell includes at least one sheath bounded by a membrane to hold the anode solution and / or the cathode solution inside the cover. In addition, in one embodiment of the invention, the electrolytic cell includes means for guiding the separation solution from the space between the two membranes into the anode space and / or into the cathode space.

Описанные выше воплощения изобретения можно свободно сочетать друг с другом. Несколько различных воплощений можно объединять, чтобы создать новое воплощение. Способ или устройство, к которым относится изобретение, могут включать одно или несколько описанных выше воплощений изобретения.The embodiments of the invention described above can be freely combined with each other. Several different incarnations can be combined to create a new incarnation. The method or apparatus to which the invention pertains may include one or more embodiments of the invention described above.

Подробное описание изобретенияDetailed Description of the Invention

Ниже приведено подробное описание изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, где фиг. 1 представляет собой технологическую схему, иллюстрирующую воплощение способа по настоящему изобретению, фиг. 2 - схематическую иллюстрацию воплощения устройства по настоящему изобретению, фиг. 3 - блок-схему, иллюстрирующую воплощение способа по настоящему изобретению, фиг. 4 - схематическую иллюстрацию воплощения электролитической ячейки в устройстве по настоящему изобретению, на фиг. 5 показаны изображения, сделанные с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ), медного порошка, полученного с применением воплощения настоящего изобретения.Below is a detailed description of the invention with reference to the accompanying drawings, where FIG. 1 is a flow chart illustrating an embodiment of the method of the present invention; FIG. 2 is a schematic illustration of an embodiment of a device of the present invention; FIG. 3 is a flow chart illustrating an embodiment of the method of the present invention; FIG. 4 is a schematic illustration of an embodiment of an electrolytic cell in a device according to the present invention; FIG. 5 shows images taken with a scanning electron microscope (SEM), a copper powder prepared using an embodiment of the present invention.

Для простоты номера на чертежах, относящиеся к различным элементам изобретения, остаются одинаковыми в связи с соответствующими повторяющимися элементами.For simplicity, the numbers in the drawings relating to the various elements of the invention remain the same in relation to the corresponding repeating elements.

В одном воплощении способа согласно фиг. 1 на стадии С1 приготовления получают содержащий кислоту исходный раствор, электролитический раствор, который содержит вспомогательный металл с высоким значением его потенциала (то есть в высокой степени окисления), и подают указанный раствор в электролитическую ячейку как в анодное пространство, так и в катодное пространство. В данном способе существенно, что, по меньшей мере, вторая часть исходного раствора, которую подают в анодное пространство, содержит указанный вспомогательный металл с высоким значением его потенциала, так как на стадии С2 в катодном растворе выполняют восстановление вспомогательного металла до низкого значения его потенциала (то есть до низкой степени окисления), то есть восстановление вспомогательного металла. Также первая часть исходного раствора, то есть та часть, которую подают в качестве анодного раствора, может содержать вспомогательный металл с высоким значением его потенциала. В некоторых воплощениях изобретения исходный раствор может содержать два или даже несколько различныхIn one embodiment of the method according to FIG. 1, at the C1 stage of preparation, an initial solution containing an acid is obtained, an electrolytic solution that contains an auxiliary metal with a high value of its potential (i.e., highly oxidized), and this solution is fed into the electrolytic cell both in the anode space and in the cathode space. In this method it is essential that at least the second part of the initial solution, which is fed into the anode space, contains the specified auxiliary metal with a high value of its potential, since at the C2 stage in the cathode solution the auxiliary metal is reduced to a low value of its potential ( that is, to a low degree of oxidation), that is, the reduction of an auxiliary metal. Also, the first part of the initial solution, that is, the part that is served as the anode solution, may contain an auxiliary metal with a high value of its potential. In some embodiments of the invention, the initial solution may contain two or even several different

- 4 021918 вспомогательных металлов. В некоторых воплощениях изобретения первая и вторая части исходного раствора идентичны по составу. С помощью этой процедуры минимизируют возможность изменения составов электролитов после начала способа, что означает, что эксплуатационный режим способа стабилизируется быстрее, а регулируемость процесса повышается.- 4 021918 auxiliary metals. In some embodiments of the invention, the first and second parts of the initial solution are identical in composition. Using this procedure, minimize the possibility of changing the composition of electrolytes after the start of the method, which means that the operating mode of the method is stabilized faster and the controllability of the process increases.

Тип вспомогательного металла, подходящего для способа, существенно зависит от выбранного целевого металла, который нужно растворить в анодном растворе на стадии С2, и который позже осаждается в виде порошка на стадии С3 смешивания. Вспомогательный металл и выбранный целевой металл вместе определяют другие характеристики исходного раствора, подходящего для способа, в частности, кислоту, содержащуюся в растворе, и содержание указанной кислоты в растворе. Например, значение рН раствора должно быть таким, чтобы при преобладающих условиях способа в анодном пространстве в основном выполнялось окисление целевого металла и его растворение в анодном растворе, а не окисление вспомогательного металла в анодном растворе. Такой вид условий способа, то есть функциональные окна, можно найти для многих различных пар целевого металла и вспомогательного металла. В свете описания настоящего изобретения, а также в свете диаграмм Пурбе для различных вспомогательных металлов и целевых металлов, нахождение таких функциональных окон является стандартной задачей для специалиста.The type of auxiliary metal suitable for the process substantially depends on the chosen target metal, which must be dissolved in the anode solution at stage C2, and which later precipitates as a powder at stage C3 mixing. The auxiliary metal and the selected target metal together determine other characteristics of the initial solution suitable for the method, in particular, the acid contained in the solution, and the content of said acid in the solution. For example, the pH value of the solution should be such that under the prevailing conditions of the method in the anode space, the oxidation of the target metal and its dissolution in the anode solution, rather than the oxidation of the auxiliary metal in the anode solution, are performed. This kind of method conditions, i.e., functional windows, can be found for many different pairs of target metal and auxiliary metal. In the light of the description of the present invention, as well as in the light of Pourbe diagrams for various auxiliary metals and target metals, finding such functional windows is a standard task for a specialist.

Исходный раствор можно получить многими различными способами, которые зависят, в том числе, от подходящего вспомогательного металла. Например, один способ представляет собой растворение оксида, содержащего требуемый вспомогательный металл, в водном растворе подходящей кислоты. При необходимости содержание кислоты в исходном растворе и степень окисления растворенного вспомогательного металла можно впоследствии регулировать так, чтобы они подходили для исходного раствора. Регулирование степени окисления вспомогательного металла можно выполнять, например, электролитически.The original solution can be obtained in many different ways, which depend, among other things, on a suitable auxiliary metal. For example, one method is to dissolve the oxide containing the desired auxiliary metal in an aqueous solution of a suitable acid. If necessary, the acid content in the initial solution and the degree of oxidation of the dissolved auxiliary metal can be subsequently adjusted so that they are suitable for the initial solution. Regulation of the degree of oxidation of the auxiliary metal can be performed, for example, electrolytically.

Когда на стадии С1 создают исходный раствор, его подают в качестве электролита в электролитическую ячейку, где расходный материал, содержащий целевой металл, расположен в анодном пространстве. В способе согласно фиг. 1 после стадии 1 на стадии 2 целевой металл растворяют в анодном пространстве электролитической ячейки из расходного материала в анодный раствор, в то время как целевой металл окисляется, а в катодном пространстве вспомогательный металл исходного раствора восстанавливается из высокого значения потенциала до низкого значения потенциала. По производственным соображениям, среди прочего, выгодно, чтобы содержание вспомогательного металла и содержание растворенного целевого металла в растворах являлось настолько высоким, насколько возможно. В таком случае определенный объем раствора дает больше осажденного порошка целевого металла на стадии С3 смешивания, чем в ситуации, когда содержания вспомогательного металла и/или растворенного целевого металла в растворах являются низкими.When the initial solution is created at stage C1, it is supplied as an electrolyte to the electrolytic cell, where the expendable material containing the target metal is located in the anode space. In the method according to FIG. 1 after stage 1 in stage 2, the target metal is dissolved in the anode space of the electrolytic cell from the consumable material into the anode solution, while the target metal is oxidized, and in the cathode space, the auxiliary metal of the initial solution is reduced from a high potential value to a low potential value. For production reasons, among other things, it is advantageous that the auxiliary metal content and the dissolved target metal content in the solutions be as high as possible. In this case, a certain volume of solution gives more precipitated powder of the target metal at the C3 mixing stage than in a situation where the content of the auxiliary metal and / or the dissolved target metal in the solutions are low.

Способ согласно фиг. 1 можно осуществлять с помощью устройства, схематически показанного на фиг. 2, где применяемый расходный материал присутствует в виде анода 2, который обеспечивает быструю кинетику растворения целевого металла, при этом растворение расходного материала прямо пропорционально заряду, протекающему через анод 2. Теперь реакции растворения можно регулировать особенно точно с применением электричества, так как в заданный период времени величина массы целевого металла, растворенного и окисленного на аноде, точно пропорциональна примененному количеству электричества, согласно законам Фарадея. Соответственно, эквимолярное количество вспомогательного металла регенерируют (восстанавливают) на катоде. Устройство, изображенное на фиг. 2, также включает катод 4, анодное пространство 6 электролитической ячейки, катодное пространство 8, камеру 12 осаждения, сепаратор 16 и оборудование 18 для очистки циркулирующего раствора. Анодный раствор 1 и катодный раствор 3 механически разделены с помощью электропроводящего разделительного раствора 5, расположенного в промежуточном пространстве 11, и с помощью двух электропроводящих мембран 7, которые ограничивают данное промежуточное пространство. Цель состоит в предотвращении взаимного контакта в электролитической ячейке катионов целевого металла, образующихся в анодном пространстве, и вспомогательного металла, который восстанавливается до низкого значения потенциала в катодном пространстве. Таким образом, порошок целевого металла не может осаждаться непосредственно в анодном или катодном пространстве электролитической ячейки, что могло бы, в случае, если бы это произошло, ослабить регулируемость способа, например, в отношении размеров частиц порошка целевого металла, а также эффективность способа, и, к тому же, извлечение порошка целевого металла стало бы более сложным. Чтобы улучшить разделение анодного раствора 1 и катодного раствора 3, гидростатическое давление в разделительном растворе 5, находящемся в промежуточном пространстве 11, также можно поддерживать более высоким, чем в анодном растворе 1 и в катодном растворе 3.The method according to FIG. 1 can be carried out using the device shown schematically in FIG. 2, where the consumable used is present in the form of an anode 2, which provides fast dissolution kinetics of the target metal, while dissolving the consumable material is directly proportional to the charge flowing through the anode 2. Now the dissolution reactions can be controlled especially accurately using electricity, since in a given period The magnitude of the mass of the target metal, dissolved and oxidized at the anode, is precisely proportional to the amount of electricity used, according to Faraday's laws. Accordingly, an equimolar amount of auxiliary metal is regenerated (reduced) at the cathode. The device shown in FIG. 2 also includes a cathode 4, an anode space 6 of the electrolytic cell, a cathode space 8, a deposition chamber 12, a separator 16, and equipment 18 for cleaning the circulating solution. The anode solution 1 and the cathode solution 3 are mechanically separated by using an electrically conductive separation solution 5, located in the intermediate space 11, and by means of two electrically conductive membranes 7, which limit this intermediate space. The goal is to prevent mutual contact in the electrolytic cell of cations of the target metal, formed in the anode space, and auxiliary metal, which is restored to a low potential value in the cathode space. Thus, the target metal powder cannot be deposited directly in the anode or cathode space of the electrolytic cell, which could, if it did, weaken the controllability of the method, for example, regarding the size of the powder particles of the target metal, as well as the efficiency of the method, and In addition, extraction of the target metal powder would be more difficult. To improve the separation of the anode solution 1 and the cathode solution 3, the hydrostatic pressure in the separation solution 5, located in the intermediate space 11, can also be maintained higher than in the anode solution 1 and in the cathode solution 3.

После стадии С2 на стадии С3 анодный раствор направляют из анодного пространства электролитической ячейки и катодный раствор направляют из катодного пространства электролитической ячейки, в подходящем соотношении, например, с помощью подходящих труб или каким-либо другим способом в камеру 12 осаждения, от электродов 2, 4. Так как анодный раствор и катодный раствор направляют в отдельную камеру 12 осаждения, соотношение этих растворов в смеси можно регулировать легко и точно, и его можно оптимизировать в соответствии с условиями способа. При правильном соотношении компо- 5 021918 нентов смеси и эффективном извлечении осадка можно предотвратить образование агломератов целевого металла на стадии осаждения и, следовательно, обеспечить однородность размеров частиц порошка 14 целевого металла. Правильное соотношение компонентов смеси также способствует лучшей эффективности способа, что приводит к уменьшению количества энергии, требуемой для получения определенной массы целевого металла в данном способе.After stage C2 at stage C3, the anode solution is directed from the anode space of the electrolytic cell and the cathode solution is directed from the cathode space of the electrolytic cell, in a suitable ratio, for example, using suitable pipes or by any other means to the deposition chamber 12, from the electrodes 2, 4 Since the anode solution and the cathode solution are sent to a separate deposition chamber 12, the ratio of these solutions in the mixture can be adjusted easily and accurately, and it can be optimized in accordance with the conditions of the method. With the correct ratio of the composition of the mixture and efficient extraction of the precipitate, it is possible to prevent the formation of agglomerates of the target metal at the deposition stage and, therefore, to ensure uniform particle sizes of the powder 14 of the target metal. The correct ratio of components of the mixture also contributes to the best efficiency of the method, which leads to a decrease in the amount of energy required to obtain a certain mass of the target metal in this method.

В камере 12 осаждения находятся смешанные анодный раствор и катодный раствор, или в ней можно производить непрерывное смешивание анодного раствора и катодного раствора, направляемых в камеру 12. До направления анодного раствора в камеру 12 осаждения в некоторых воплощениях изобретения его можно также очистить от металлических примесей и/или других возможных примесей, мешающих процессу осаждения целевого металла, в оборудовании для фильтрования анодного раствора, которое подходит для этой цели. В результате процесса смешивания окисленный целевой металл анодного раствора восстанавливают и осаждают в виде твердого порошка 14 целевого металла, и в то же время вспомогательный металл, восстановленный в катодном растворе, окисляют обратно до его высокого значения потенциала. Из полученного циркулирующего раствора на стадии С4 отделяют целевой металл, например, центрифугированием циркулирующего раствора в сепараторе 16, подходящем для этой цели.In the deposition chamber 12 there are mixed anode solution and cathode solution, or it can be used for continuous mixing of the anodic solution and the cathode solution, which are sent to chamber 12. Before directing the anodic solution into the deposition chamber 12 in some embodiments of the invention, it can also be cleaned of metallic impurities and / or other possible impurities that interfere with the deposition of the target metal in the equipment for filtering the anode solution, which is suitable for this purpose. As a result of the mixing process, the oxidized target metal of the anode solution is reduced and precipitated in the form of a solid powder 14 of the target metal, and at the same time, the auxiliary metal reduced in the cathode solution is oxidized back to its high potential value. From the obtained circulating solution at stage C4, the target metal is separated, for example, by centrifuging the circulating solution in a separator 16 suitable for this purpose.

После извлечения порошка 14 целевого металла полученный циркулирующий раствор направляют рециклом обратно в электролитическую ячейку на стадию С5, часть в анодный раствор 1 и часть в катодный раствор 3. До направления циркулирующего раствора обратно в электролитическую ячейку любой растворенный целевой металл, который возможно остается в циркулирующем растворе, удаляют из него, так же как и частицы целевого металла, в оборудовании 18 для очистки, подходящем для этой цели. Операцию очистки можно выполнять, например, электролитически путем восстановления и фильтрования. Полное удаление целевого металла как растворенного, так и осажденного, из циркулирующего раствора до направления рециклом циркулирующего раствора обратно в электролитическую ячейку полезно для надежности способа, для повышения эффективности способа и для регулирования размера частиц порошка целевого металла.After extracting the target metal powder 14, the resulting circulating solution is recycled back to the electrolytic cell at stage C5, part to anode solution 1 and part to cathodic solution 3. Before sending the circulating solution back to the electrolytic cell, any dissolved target metal that probably remains in the circulating solution , is removed from it, as well as particles of the target metal, in the cleaning equipment 18 suitable for this purpose. The cleaning operation can be performed, for example, electrolytically by reconstitution and filtration. Complete removal of the target metal, both dissolved and precipitated, from the circulating solution to recycle of the circulating solution back into the electrolytic cell is useful for the reliability of the method, for increasing the efficiency of the method and for controlling the particle size of the target metal powder.

В описанном выше способе состав циркулирующего раствора, по существу, идентичен составу исходного раствора, так как при осаждении вспомогательный металл окисляется обратно до его состояния в исходном растворе, а целевой металл, растворенный в анодном растворе 1 в анодном пространстве, осаждается и отделяется от раствора. Таким образом, циркулирующий раствор, создаваемый в данном способе, можно повторно использовать в качестве исходного раствора. Если также рециркуляцию циркулирующего раствора обратно в анодный раствор и катодный раствор выполняют с тем же соотношением, которое использовали, когда соответствующий электролит подавали из анодного пространства и из катодного пространства в камеру осаждения на стадии С3, то в данном способе можно использовать, по существу, замкнутую циркуляцию электролита без необходимости отдельного добавления/удаления раствора в анодное пространство 6 электролитической ячейки или из него или в катодное пространство 8 или из него.In the method described above, the composition of the circulating solution is essentially identical to the composition of the initial solution, since during deposition the auxiliary metal is oxidized back to its state in the initial solution, and the target metal dissolved in the anode solution 1 in the anode space is deposited and separated from the solution. Thus, the circulating solution generated in this method can be reused as an initial solution. If the recirculation of the circulating solution back to the anode solution and the cathode solution are also performed with the same ratio that was used when the corresponding electrolyte was supplied from the anode space and from the cathode space to the deposition chamber in stage C3, then this method can be used essentially closed electrolyte circulation without the need for a separate addition / removal of the solution to or from the anode space 6 of the electrolytic cell or into the cathode space 8 or from it.

На практике способ, изображенный на фиг. 1, обычно осуществляют путем непрерывной циркуляции электролита, в результате которой в камере 12 осаждения непрерывно происходит накопление порошка 14 целевого металла, подлежащего отделению от циркулирующего раствора и извлечению, до тех пор, пока рециркуляцию раствора электролита (циркулирующего электролита) в устройстве не останавливают, или до тех пор, пока целевой металл, содержащийся в расходном материале (анод 2), полностью не растворяется в электролитической ячейке. Когда больше не требуется получение порошка 14 целевого металла или когда целевой металл расходного материала заканчивается в анодном пространстве 6 электролитической ячейки, извлеченный порошок 14 целевого металла обрабатывают на стадии С6 конечной обработки и способ останавливают. В некоторых других предпочтительных воплощениях изобретения конечную обработку для извлечения порошка 14 целевого металла можно выполнять одновременно с другими стадиями способа в течение способа отделения порошка 14 целевого металла и его подачи в оборудование конечной обработки (не показано).In practice, the method shown in FIG. 1, is usually carried out by continuous circulation of electrolyte, which in the deposition chamber 12 continuously accumulates the powder 14 of the target metal to be separated from the circulating solution and removed, until the electrolyte solution (circulating electrolyte) is not stopped in the device, or until the target metal contained in the consumable (anode 2) is completely dissolved in the electrolytic cell. When the target metal powder 14 is no longer required, or when the target consumable metal ends in the anode space 6 of the electrolytic cell, the extracted target metal powder 14 is processed in the final processing stage C6 and the method is stopped. In some other preferred embodiments of the invention, the final processing for extracting the target metal powder 14 can be performed simultaneously with the other steps of the method during the method of separating the powder 14 of the target metal and feeding it to the final processing equipment (not shown).

В примере согласно фиг. 3, на котором изображена блок-схема, применяемый вспомогательный металл является ванадием, который при его высоком значении потенциала представляет собой катионы V³'. Применяемый целевой металл является медью, которая находится в расходном материале, выполняющем роль анода 2. Исходный раствор, содержащий вспомогательный металл ванадий в виде катионов V³', можно получить, например, путем растворения оксида ванадия ν₂Ο₃, например, в водном растворе серной кислоты. Когда получен исходный раствор, который содержит катионы V³' в водном растворе, причем содержание серной кислоты в указанном растворе составляет, например, от 50 до 1500 г/л, его первую часть подают в анодное пространство 6 электролитической ячейки в качестве анодного раствора 1, а вторую часть подают в катодное пространство 8 в качестве катодного раствора 3. При протекании электрического тока через электролитическую ячейку катионы V³' восстанавливаются в катодном пространстве 8 до катионов V²' в катодном растворе 3, а медь растворяется из анода 2 в анодный раствор 1 в виде окисленных катионов Си²'. Следовательно, анодная реакция представляет собой Си№Си²'+2е^-. а катодная реакция представляет собой \^;'^!+е%\^;'²'.In the example of FIG. 3, which shows a block diagram, the auxiliary metal used is vanadium, which, with its high potential value, is the V ³ ′ cations. The target metal used is copper, which is in the expendable material acting as anode 2. The initial solution containing auxiliary metal vanadium in the form of V ³ 'cations can be obtained, for example, by dissolving vanadium oxide ν ₂ Ο ₃ , for example, in aqueous solution sulfuric acid. When an initial solution is obtained which contains V ³ ′ cations in an aqueous solution, the content of sulfuric acid in said solution being, for example, from 50 to 1500 g / l, its first part is fed into the anode space 6 of the electrolytic cell as an anode solution 1, and the second part is fed into the cathode space 8 as a cathode solution 3. When an electric current flows through the electrolytic cell, the V ³ 'cations are reduced in the cathode space 8 to V ² ' cations in the cathode solution 3, and copper is dissolved from the anode 2 to the anode solution 1 in the form of oxidized Cu ² ′ cations. Therefore, the anodic reaction is Cu ² Cu + ² '+ 2e ^- . and the cathodic reaction is a \ ^; ' ^! + e% \ ^; ' ² '.

- 6 021918- 6 021918

При растворении меди и ее окислении в анодном растворе 1 вспомогательный металл может в некоторых воплощениях изобретения принимать участие в соответствующих реакциях, таким образом, улучшая как растворение, так и окисление, при таких условиях способа, например, при достаточно низких содержаниях кислоты, когда растворение и окисление с объединенным воздействием только электрического тока и кислого раствора не было бы эффективным. Теперь точный механизм того, как вспомогательный металл участвует в растворении и окислении целевого металла, зависит от выбранного целевого металла и вспомогательного металла. В описанном выше примере, когда целевой металл представляет собой медь, а вспомогательный металл представляет собой ванадий, ванадий можно окислить в анодном пространстве 6 до промежуточной степени окисления У⁵+, которая даже выше, чем степень окисления У³+, после чего У⁵⁺ реагирует с медью, таким образом, окисляя и растворяя медь. Теперь сверхокисленный ванадий У⁵+ восстанавливается обратно до его первоначального значения высокого потенциала У³'. В анодном пространстве 6 также возможно соответствующее сверхокисление до промежуточной степени окисления других вспомогательных металлов, отличных от ванадия.When copper is dissolved and oxidized in the anode solution 1, the auxiliary metal may, in some embodiments of the invention, take part in appropriate reactions, thus improving both dissolution and oxidation, under such conditions of the method, for example, at sufficiently low acid contents, when dissolution and oxidation with the combined effect of only electric current and acid solution would not be effective. Now the exact mechanism of how the auxiliary metal is involved in the dissolution and oxidation of the target metal depends on the selected target metal and the auxiliary metal. In the example described above, when the target metal is copper and the auxiliary metal is vanadium, vanadium can be oxidized in the anode space 6 to the intermediate oxidation state U ⁵ +, which is even higher than the oxidation state U ³ +, after which U ⁵⁺ reacts with copper, thus oxidizing and dissolving copper. Now the superoxidized vanadium U ⁵ + is restored back to its original value of high potential U ³ '. In the anode space 6, it is also possible to correspondingly over-oxidize to an intermediate oxidation state of other auxiliary metals other than vanadium.

После этого анодный раствор и катодный раствор направляют и смешивают в подходящем соотношении, например, в соотношении 1:3, в камеру 12 осаждения, где медь осаждают посредством реакции 2У²++Си²+^2У³++Си°. На основе данной реакции осаждения теоретически требуется соотношение анодного и катодного растворов 1:2, чтобы все катионы У²+ и Си²+, присутствующие в растворах, участвовали в осаждении меди. Оптимальное соотношение компонентов в смеси зависит от реакционного состояния анодных реакций и от коэффициента использования тока, а также от реакционного состояния и коэффициента использования тока катодных реакций.After that, the anode solution and the cathode solution are directed and mixed in a suitable ratio, for example, in a ratio of 1: 3, to the deposition chamber 12, where copper is precipitated by the reaction 2U ² ++ Cu ² + ^{2 2} ³ Cu. On the basis of this deposition reaction, a 1: 2 ratio of anodic and cathodic solutions is theoretically required, so that all cations Y ² + and Cu ² + present in solutions participate in copper deposition. The optimum ratio of components in the mixture depends on the reaction state of the anodic reactions and on the current utilization factor, as well as on the reaction state and the current utilization rate of the cathodic reactions.

Что касается эффективности и надежности способа, полезно обеспечить, чтобы любые заметные количества катионов У²+ и/или Си²+ не оставались в циркулирующем растворе. В некоторых воплощениях изобретения, например, полезно попытаться обеспечить, чтобы все катионы Си²+ расходовались в реакции осаждения, в этом случае реальное соотношение анодного и катодного растворов в смеси может быть 1:Ν, где N >2. Однако величина параметра N также зависит от того, как циркулирующий раствор очищают перед подачей его обратно в электролитическую ячейку. На основе описания настоящего изобретения нахождение подходящего соотношения компонентов в смеси, очевидно, является стандартной задачей для специалиста.With regard to the efficiency and reliability of the method, it is useful to ensure that any noticeable amounts of cations of U ² + and / or Cu ² + do not remain in the circulating solution. In some embodiments of the invention, for example, it is useful to try to ensure that all Cu ² + cations are consumed in a precipitation reaction, in this case the actual ratio of anodic and cathodic solutions in the mixture can be 1:, where N> 2. However, the value of the parameter N also depends on how the circulating solution is cleaned before it is fed back into the electrolytic cell. Based on the description of the present invention, finding a suitable ratio of components in a mixture is obviously a standard task for a specialist.

Когда медь осаждают в виде порошка 14 и отделяют от остатка раствора с помощью сепаратора 16, оставшийся циркулирующий раствор очищают в оборудовании 18 для очистки от любой меди, которая возможно остается в растворе в процессе отделения, как от меди в твердом состоянии, так и от растворенных, неосажденных катионов Си²+. Очистку можно выполнять, например, электролитически путем осаждения и фильтрования. После указной химической и механической очистки оставшийся циркулирующий раствор, по существу, является тем же самым по составу, как и исходный раствор, содержащий в результате реакции осаждения катионы ванадия У³+ и серную кислоту в водном растворе. Этот циркулирующий раствор снова разделяют в подходящем соотношении на анодный раствор 1 в анодном пространстве 6 и катодный раствор 3 в катодном пространстве 8. После описанного выше восстановления тот же циркулирующий электролит можно снова направить через устройство и осуществить способ осаждения дополнительного/нового медного порошка 14 в камере 12 осаждения.When copper is precipitated in the form of powder 14 and separated from the rest of the solution using a separator 16, the remaining circulating solution is cleaned in the equipment 18 to remove any copper that may remain in the solution during the separation, both from the solid copper and from the dissolved , uncured cations C ² +. Purification can be performed, for example, electrolytically by precipitation and filtration. After ukaznoy chemical and mechanical cleaning of the remainder of the circulating solution is substantially the same in composition as the initial solution containing the reaction the precipitation of vanadium cations Y ³⁺ and sulfuric acid in aqueous solution. This circulating solution is again divided in an appropriate ratio to the anode solution 1 in the anode space 6 and the cathode solution 3 in the cathode space 8. After the restoration described above, the same circulating electrolyte can be sent back through the device and carry out the method of deposition of additional / new copper powder 14 in the chamber 12 depositions.

Порошок 14 твердого целевого металла, отделенный от раствора, окончательно обрабатывают (фиг. 1, стадия С6) в устройстве конечной обработки. Способы отделения и конечной обработки могут включать много различных стадий, в зависимости от требуемых свойств конечного продукта. В некоторых воплощениях изобретения порошок 14 целевого металла, отделенный от циркулирующего электролита, промывают водой для минимизации содержания примесей, принесенных из раствора, после чего порошок 14 целевого металла сушат и покрывают пассивирующим слоем для предотвращения, в том числе окисления порошка. Чтобы минимизировать повторное растворение осажденного порошка 14 целевого металла обратно в циркулирующий раствор, полезно выполнять отделение порошка 14 целевого металла от циркулирующего электролита с помощью сепаратора 16 и целесообразно выполнять промывку после реакции осаждения настолько быстро, насколько возможно.The solid target metal powder 14, separated from the solution, is finally processed (FIG. 1, step C6) in a final processing device. Separation and finishing methods can involve many different stages, depending on the desired properties of the final product. In some embodiments of the invention, the powder 14 of the target metal, separated from the circulating electrolyte, is washed with water to minimize the impurity content brought from the solution, after which the powder 14 of the target metal is dried and covered with a passivating layer to prevent, including oxidation of the powder. In order to minimize the re-dissolution of the precipitated powder 14 of the target metal back into the circulating solution, it is useful to separate the powder 14 of the target metal from the circulating electrolyte using the separator 16 and it is advisable to perform the washing after the precipitation reaction as quickly as possible.

В некоторых воплощениях изобретения порошок 14 целевого металла подвергают различным отдельным промывкам. Между промывками порошок 14 целевого металла отделяют от промывочной жидкости. В одном воплощении изобретения полученный из сепаратора 16 порошок 14 целевого металла, который отделен от циркулирующего электролита путем центрифугирования, но все еще является влажным, смешивают с водой в массовом соотношении 1:2° (одна часть влажного порошка 14 целевого металла и 2° частей воды) три раза. Между смешиваниями порошок 14 целевого металла отделяют от промывочной жидкости.In some embodiments of the invention, the powder 14 of the target metal is subjected to various separate washes. Between washes, the powder 14 of the target metal is separated from the washing liquid. In one embodiment of the invention, the target metal powder 14 obtained from the separator 16, which is separated from the circulating electrolyte by centrifugation but still wet, is mixed with water in a mass ratio of 1: 2 ° (one part of the wet powder 14 is the target metal and 2 ° parts of water ) three times. Between blends, the target metal powder 14 is separated from the washing liquid.

Точная конструкция и функционирование промывочного оборудования может изменяться в значительной степени и для специалиста изготовление такого оборудования является очевидным в свете описания настоящего изобретения. В предпочтительном воплощении изобретения промывочное оборудование для осуществления нескольких последовательных промывок может представлять собой, например, устройство типа конвейерной ленты, в котором влажный порошок 14 целевого металла насыпают на конвейерную ленту, которая подает порошок 14 целевого металла в промывочную жидкость, из которойThe exact design and operation of the flushing equipment can vary greatly and for a specialist the manufacture of such equipment is evident in the light of the description of the present invention. In a preferred embodiment of the invention, the washing equipment for performing several successive washes may be, for example, a device such as a conveyor belt in which the wet powder 14 of the target metal is poured onto the conveyor belt which feeds the powder 14 of the target metal into the washing liquid, from which

- 7 021918 порошок целевого металла насыпают на следующую конвейерную ленту и т.д. Таким образом, осаждение порошка 14 целевого металла происходит, когда его отделяют от промывочной жидкости, то есть когда промывочную жидкость, содержащую порошок целевого металла, сливают на конвейерную ленту.- 7 021918 powder of the target metal is poured onto the next conveyor belt, etc. Thus, the deposition of the powder 14 of the target metal occurs when it is separated from the washing liquid, that is, when the washing liquid containing the powder of the target metal is drained onto a conveyor belt.

Помимо описанного выше примера или вместо описанной в нем процедуры, отделенный порошок целевого металла, естественно, можно также промыть многими известными способами, например, с помощью сифона.In addition to the example described above, or instead of the procedure described therein, the separated target metal powder can, of course, also be washed with many known methods, for example, with a siphon.

Для растворения и окисления целевого металла в анодном пространстве электролитической ячейки и для восстановления вспомогательного металла в катодном пространстве электролитической ячейки можно разработать различные конструкции электролитической ячейки. Конструкцию электролитической ячейки, схематически показанную на фиг. 4, можно использовать в устройстве для получения порошка 14 целевого металла надежным и эффективным способом с хорошей эффективностью.To dissolve and oxidize the target metal in the anode space of the electrolytic cell and to restore the auxiliary metal in the cathode space of the electrolytic cell, various designs of the electrolytic cell can be developed. The design of the electrolytic cell, shown schematically in FIG. 4, can be used in the device for obtaining the powder 14 of the target metal in a reliable and efficient way with good efficiency.

В электролитической ячейке, изображенной на фиг. 4, как анодное пространство 6, так и катодное пространство 8 включают несколько секций, то есть мембранных чехлов, ограниченных мембраной 7. Каждый мембранный чехол, соответственно, включает анод 2 или катод 4 и анодный раствор 1 или катодный раствор 3. Естественно, аноды 2 и катоды 4 соединены с источником питания (не показан). В пространство между мембранными чехлами подают электропроводящий разделительный раствор 5, который в одном воплощении изобретения содержит вспомогательный металл с подходящим высоким значением потенциала, то есть в окисленном состоянии; при этом в случае описанного выше примера разделительный раствор 5 может содержать, например, ионы У³⁺.In the electrolytic cell shown in FIG. 4, both the anode space 6 and the cathode space 8 comprise several sections, i.e. membrane covers limited by the membrane 7. Each membrane cover, respectively, includes an anode 2 or cathode 4 and an anode solution 1 or cathode solution 3. Naturally, the anodes 2 and the cathodes 4 are connected to a power source (not shown). A conductive separation solution 5 is fed into the space between the membrane shells, which in one embodiment of the invention contains an auxiliary metal with a suitable high potential value, i.e. in an oxidized state; in the case of the example described above, the separation solution 5 may contain, for example, ions Y ³⁺ .

Помимо этого, электролитическая ячейка, изображенная на фиг. 4, включает подающий трубопровод 9 для подачи разделительного раствора в промежуточное пространство 11, оставленное между мембранными чехлами, переливной канал 13 для разделительного раствора 4, отводные каналы 15 для анодного раствора и катодного раствора, а также защитную пленку 17. Электролитическая ячейка, изображенная на фиг. 4, может быть соединена с другим устройством, например с камерой 12 осаждения (не показана на фиг. 4), посредством отводных каналов 15 и подающего трубопровода 9.In addition, the electrolytic cell shown in FIG. 4 includes a supply pipe 9 for supplying the separation solution to the intermediate space 11 left between the membrane covers, the overflow channel 13 for the separation solution 4, the discharge channels 15 for the anode solution and the cathode solution, and the protective film 17. The electrolytic cell shown in FIG. . 4, may be connected to another device, for example, a deposition chamber 12 (not shown in FIG. 4), by means of branch ducts 15 and supply conduit 9.

В одном воплощении изобретения разделительный раствор 5 служит исходным раствором, в этом случае состав разделительного раствора 5 идентичен составу исходного раствора. Тогда исходный раствор можно подавать в промежуточное пространство 11 электролитической ячейки, показанной на фиг. 4, через отверстия, которыми снабжен подающий трубопровод 9. Из промежуточного пространства 11 разделительный раствор 5 протекает в мембранные чехлы как анодный раствор 1 и катодный раствор 3 через отверстия, которыми снабжены мембраны 7. К тому же или вместо этого мембрана может быть полупроницаемой, так чтобы разделительный раствор 5 (исходный раствор) мог протекать регулируемым образом через мембрану 7 как анодный раствор 1 и/или катодный раствор 3. Анодные реакции и катодные реакции протекают в мембранных чехлах описанным выше способом. Полученный катодный раствор, содержащий восстановленный вспомогательный металл, а также анодный раствор, содержащий растворенный или окисленный целевой металл, можно направить в камеру 12 осаждения, например, через выпускные отверстия 15. В некоторых воплощениях изобретения выпускные отверстия 15 могут служить переливными каналами для удаления избытка электролита из устройства, в этом случае анодный раствор и/или катодный раствор можно вводить в камеру 12 осаждения другим путем, например через всасывающие отверстия, предназначенные для этой цели. Циркулирующий раствор, созданный в камере 12 осаждения, можно, в свою очередь, направить рециклом после возможных стадий очистки, например через подающий трубопровод 9, обратно в промежуточное пространство 11 и далее в анодный раствор 1 и/или катодный раствор 3.In one embodiment of the invention, the separation solution 5 serves as the initial solution, in this case the composition of the separation solution 5 is identical to the composition of the initial solution. Then, the initial solution can be supplied to the intermediate space 11 of the electrolytic cell shown in FIG. 4, through the holes with which the supply pipe 9 is supplied. From the intermediate space 11, the separation solution 5 flows into the membrane covers as an anode solution 1 and cathode solution 3 through the holes with which the membranes 7 are provided. Moreover or instead, the membrane can be semipermeable, so that separation solution 5 (initial solution) can flow in a controlled manner through membrane 7 as an anodic solution 1 and / or cathodic solution 3. Anodic reactions and cathodic reactions proceed in membrane covers in the manner described above. The resulting cathode solution containing the recovered auxiliary metal, as well as the anode solution containing dissolved or oxidized target metal, can be sent to the deposition chamber 12, for example, through outlets 15. In some embodiments of the invention, outlets 15 can serve as overflow channels to remove excess electrolyte from the device, in this case, the anode solution and / or the cathode solution can be introduced into the deposition chamber 12 in another way, for example, through suction holes intended for this that goal. The circulating solution created in the deposition chamber 12 can, in turn, be recycled after possible purification steps, for example, via the supply conduit 9, back to the intermediate space 11 and then to the anode solution 1 and / or the cathode solution 3.

Регулируя проницаемость мембран 7 в ячейке, показанной на фиг. 4, или размер отверстий, которыми снабжены мембраны 7, можно эффективно регулировать количество раствора, протекающего в единицу времени через анодное пространство 6 и/или катодное пространство 8. Проницаемость мембран 7 можно выбирать отдельно для мембран 7 в анодном пространстве 6 и/или для мембран 7 в катодном пространстве 8. Путем соответствующего регулирования количества раствора, который может протекать в единицу времени в мембранные чехлы в анодном пространстве 6 и/или катодном пространстве 8 через мембраны 7, относительно количества раствора, который нужно подать в единицу времени в промежуточное пространство 11, гидростатическое давление в разделительном растворе 5, находящемся в промежуточном пространстве 11, можно регулировать так, чтобы оно было выше, чем гидростатическое давление в электролитах, содержащихся в мембранных чехлах, расположенных в разделительном растворе 5. Таким образом можно предотвратить нежелательное протекание электролита через мембрану 7 по направлению к промежуточному пространству 11 из мембранного чехла. Путем соответствующего регулирования размеров переливного канала 13, например путем расположения его на подходящей высоте, можно обеспечить, согласно фиг. 4, чтобы разность гидростатических давлений между промежуточным пространством 11 и анодным пространством 6 и/или катодным пространством 8 не возрастала слишком сильно, а любой избыток разделительного раствора вытекал из ячейки через переливной каналBy adjusting the permeability of the membranes 7 in the cell shown in FIG. 4, or the size of the holes with which membranes 7 are provided, it is possible to effectively control the amount of solution flowing per unit time through the anode space 6 and / or the cathode space 8. The permeability of the membranes 7 can be selected separately for membranes 7 in the anode space 6 and / or for membranes 7 in the cathode space 8. By appropriately controlling the amount of solution that can flow per unit of time into membrane shells in the anode space 6 and / or the cathode space 8 through membranes 7, relative to the number p The solution to be fed per unit of time into the intermediate space 11, the hydrostatic pressure in the separation solution 5, located in the intermediate space 11, can be adjusted so that it is higher than the hydrostatic pressure in the electrolytes contained in membrane covers located in the separation solution 5. Thus, it is possible to prevent undesirable flow of electrolyte through the membrane 7 towards the intermediate space 11 of the membrane cover. By appropriately adjusting the dimensions of the overflow channel 13, for example by placing it at a suitable height, it can be provided, according to FIG. 4 so that the difference in hydrostatic pressure between the intermediate space 11 and the anode space 6 and / or the cathode space 8 does not increase too much, and any excess separation solution flows out of the cell through the overflow channel

13. Соответственно путем регулирования размеров и расположения выпускных отверстий 15 также можно влиять на образование указанной разности гидростатических давлений. Когда диаметр отверстий, которыми возможно снабжены мембраны 7, является большим, указанная разность гидростатических дав- 8 021918 лений вместе с проницаемостью мембран 7, по существу, определяет количество раствора, который протекает в единицу времени через анодное пространство 6 и катодное пространство 8. На основе описания настоящего изобретения описанное выше проектирование размеров электролитической ячейки и размещения отверстий, очевидно, является стандартной задачей для специалиста.13. Accordingly, by adjusting the size and location of the outlet openings 15, it is also possible to influence the formation of said difference of hydrostatic pressures. When the diameter of the holes with which membrane 7 is possibly supplied is large, this difference in hydrostatic pressure together with the permeability of membranes 7 essentially determines the amount of solution that flows per unit time through the anode space 6 and the cathode space 8. Based on For the description of the present invention, the design of the electrolytic cell size described above and the placement of the holes is obviously a standard task for a specialist.

Как было описано выше, в некоторых воплощениях изобретения не требуется непосредственно подавать исходный раствор и/или циркулирующий раствор в анодное пространство 6 и/или катодное пространство 8 электролитической ячейки, например, в мембранные чехлы, но, по существу, весь раствор в устройстве циркулирует через промежуточное пространство 11. В случае, когда выбраны мембраны 7, которые являются полностью непроницаемыми для раствора, циркулирующий раствор и/или исходный раствор можно подавать в анодное пространство 6 и/или в катодное пространство 8, например, в мембранные чехлы, напрямую, а не через промежуточное пространство 11. В некоторых других воплощениях изобретения вместо мембран 7 можно использовать, например, ионоселективные мембраны, которые пропускают только ионы определенного типа.As described above, in some embodiments of the invention it is not necessary to directly feed the initial solution and / or the circulating solution into the anode space 6 and / or the cathode space 8 of the electrolytic cell, for example, into membrane shells, but essentially all the solution in the device circulates through intermediate space 11. In the case when membranes 7 are selected that are completely impermeable to solution, the circulating solution and / or initial solution can be fed into the anode space 6 and / or into the cathode simple anstvo 8, e.g., in membrane covers, directly, rather than through the intermediate space 11. In certain other embodiments, instead of membranes 7 can be used, e.g., ion-selective membranes which allow only certain types of ions.

В конструкции электролитической ячейки, изображенной на фиг. 4, электролитическая ячейка покрыта защитной пленкой 17, с помощью которой можно повышать давление в промежуточном пространстве 11, например, газообразным азотом или каким-либо другим инертным газом, чтобы предотвратить возможное окисление, вызванное воздухом или окружающей средой. Мембранные чехлы также могут быть закрытыми и находящимися под повышенным давлением азота, чтобы предотвратить окисление.In the design of the electrolytic cell shown in FIG. 4, the electrolytic cell is covered with a protective film 17, with which it is possible to increase the pressure in the intermediate space 11, for example, with gaseous nitrogen or some other inert gas to prevent possible oxidation caused by air or the environment. Membrane covers can also be closed and under increased nitrogen pressure to prevent oxidation.

Конструкция ячейки, изображенная на фиг. 4, обеспечивает надежное разделение анодного раствора и катодного раствора в электролитической ячейке, что уменьшает преждевременное протекание реакций окисления и/или восстановления. Следовательно, используя конструкцию электролитической ячейки согласно фиг. 4, достигают хорошей эффективности способа. К тому же уменьшается опасность преждевременного осаждения порошка целевого металла в электролитической ячейке, что повышает надежность способа и облегчает техническое обслуживание оборудования.The cell structure shown in FIG. 4, provides a reliable separation of the anode solution and the cathode solution in the electrolytic cell, which reduces the premature oxidation and / or reduction reactions. Therefore, using the electrolytic cell design of FIG. 4, achieve good efficiency of the method. In addition, the risk of premature deposition of the target metal powder in the electrolytic cell is reduced, which increases the reliability of the method and facilitates the maintenance of equipment.

Пример.Example.

Применяя способ согласно блок-схеме, изображенной на фиг. 3, в устройстве, по существу, представляющем собой устройство, изображенное на фиг. 2, получили медный порошок, применяя в качестве исходного раствора водный раствор серной кислоты, причем указанный раствор содержал катионы У³⁺. В этом исходном растворе измеренная концентрация серной кислоты составляла приблизительно 500 г/л, а измеренная концентрация ванадия составляла приблизительно 16 г/л. Применяемый расходный материал представлял собой пластину катодной меди класса А, которая также служила анодом электролитической ячейки. Применяемый катод представлял собой свинцовую пластину размерами 275x130 мм. В контрольных испытаниях температуры растворов составляли приблизительно 20-35°С.Using the method according to the flowchart shown in FIG. 3, in a device essentially representing the device shown in FIG. 2, a copper powder was obtained using an aqueous solution of sulfuric acid as the initial solution, and this solution contained cations Y ³⁺ . In this stock solution, the measured concentration of sulfuric acid was approximately 500 g / l, and the measured concentration of vanadium was approximately 16 g / l. The consumable used was a Class A cathode copper plate, which also served as the anode of the electrolytic cell. The cathode used was a lead plate measuring 275x130 mm. In the control tests, the temperature of the solutions was approximately 20-35 ° C.

Исходный раствор подавали в электролитическую ячейку, в которой медный анод окисляли и растворяли в анодном растворе. Измеренное содержание растворенной меди составляло приблизительно 4 г/л. После этого анодный раствор из анодного пространства и катодный раствор из катодного пространства направляли в камеру осаждения, которая в этом примере представляла собой стеклянную бутылку. Соотношение анодного раствора и катодного раствора в смеси составляло 1:3. В результате смешивания согласно приведенному выше описанию в камере осаждения образовался медный порошок. Изображения полученного медного порошка, сделанные с помощью электронного микроскопа, показаны на фиг. 5; из этих изображений можно видеть, например, что распределение размеров медных частиц является довольно однородным, большие агломераты частиц не образуются, а средний размер частиц составляет менее микрометра.The original solution was applied to the electrolytic cell, in which the copper anode was oxidized and dissolved in the anode solution. The measured content of dissolved copper was approximately 4 g / l. After that, the anode solution from the anode space and the cathode solution from the cathode space were sent to the deposition chamber, which in this example was a glass bottle. The ratio of the anode solution and the cathode solution in the mixture was 1: 3. As a result of mixing as described above, a copper powder was formed in the precipitation chamber. Images of the obtained copper powder taken with an electron microscope are shown in FIG. five; from these images it can be seen, for example, that the size distribution of copper particles is fairly uniform, large particle agglomerates are not formed, and the average particle size is less than a micrometer.

Хотя некоторые иллюстрирующие изобретение примеры и воплощения описаны выше как способы производства медного порошка, на основе данного описания изобретения специалист также легко может получить порошки других металлов, отличных от меди, применяя различные воплощения изобретения. Аналогичным образом, на основе данного описания изобретения специалист легко может использовать в различных воплощениях изобретения другие вспомогательные металлы и/или кислоты, отличные от перечисленных в приведенных выше примерах. Изобретение не ограничено только описанными выше примерами, но его можно осуществить во многих различных модификациях в пределах области защиты прилагаемой формулы изобретения.Although some examples and embodiments illustrating the invention are described above as methods for manufacturing copper powder, based on this description of the invention, the specialist can also easily obtain powders of other metals other than copper using various embodiments of the invention. Similarly, on the basis of this description of the invention, the specialist can easily use in various embodiments of the invention other auxiliary metals and / or acids other than those listed in the examples above. The invention is not limited only to the examples described above, but it can be implemented in many different modifications within the protection scope of the appended claims.

Claims

CLAIM

1. A method of manufacturing a metal powder in which a solution containing a salt of the target metal is mixed with a solution containing at least one auxiliary metal salt to precipitate the target metal in powder form, characterized in that in one of the chambers of the electrolytic cell, which is anode space, put the target metal as the anode and acid as the electrolyte;

An acid solution of the auxiliary metal salt is placed into another electrolytic cell chamber, which is the cathode space containing the cathode, mechanically separated from the anode space by at least one electrically conductive membrane;

- 9 021918 carry out an electrochemical process by passing an electric current in the electrolytic cell, as a result of which the dissolved salt of the auxiliary metal is reduced in the cathode solution in the cathode space, and the target metal is transferred into the solution by oxidation in the anode solution in the anode space to form the salt of the target metal;

the anode solution and the cathode solution are introduced into the deposition chamber to mix and precipitate the target metal in powder form;

the precipitated powder of the target metal is separated, and the solution containing the reduced auxiliary metal is recycled to the electrolytic cell.

2. The method according to claim 1, characterized in that the anode solution contains a salt of the auxiliary metal to enhance the dissolution of the target metal in the anode space.

3. The method according to p. 1 or 2, characterized in that the circulating solution is sent essentially completely back to the electrolytic cell so that the circulating solution is essentially divided into the first part of the circulating solution and the second part of the circulating solution.

4. The method according to p. 3, characterized in that the first part of the circulating solution created by mixing the anode solution and the cathode solution, return back to the anode solution (1).

5. The method according to p. 4, characterized in that the anode solution consists of the first part of the circulating solution.

6. The method according to any of claims 4 to 5, characterized in that the second part of the circulating solution created by mixing the anode solution and the cathode solution, is returned back to the cathode solution (3).

7. The method according to p. 6, characterized in that the cathode solution consists of the second part of the circulating solution.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the cathode space is mechanically separated from the anode space by two membranes (7), between which, separating the anode solution (1) and the cathode solution (3), pass an electrically conductive separation solution ( 5) to prevent premature mixing of the anode solution (1) and the cathode solution (3).

9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the target metal is copper.

10. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the target metal is selected from the following group: nickel, cobalt, zinc, silver, gold, ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium, platinum, manganese, zirconium, tin , cadmium and indium.

11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the auxiliary metal is vanadium.

12. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the auxiliary metal is selected from the group titanium, chromium and iron.

13. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the auxiliary metal is selected from the following group: manganese, zirconium, molybdenum, technetium, tungsten, mercury, germanium, arsenic, selenium, tin, antimony, tellurium and copper.

14. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the target metal is chosen so that the selected target metal is dissolved in the anode solution (1) in the form of a soluble acid salt, which is contained in the anode solution.

15. The method according to any one of claims 1 to 14, characterized in that the anode solution contains sulfuric acid.

16. The method according to any one of claims 1 to 15, characterized in that the content of sulfuric acid in the anode solution is at least 50 g / l, and preferably 50-1500 g / l.

17. The method according to any one of claims 1 to 16, characterized in that the anode solution contains hydrochloric acid or nitric acid.

18. A device for producing a metal powder according to any one of claims 1 to 17, comprising an electrolytic cell with at least one electrically conductive membrane for mechanically separating the cathode and anode space, containing the target metal as the anode in the anode space and an acid and containing in the cathode space cathode and auxiliary metal salt solution, as well as a deposition chamber that is hydraulically connected with the electrolytic cell for mixing solutions obtained in the cathode and anode space stve and deposition of the target metal in powder form, and means for feeding the anode solution and the cathode solution, respectively from the anode and cathode compartment of the electrolytic cell in the deposition chamber, means for separating the obtained target metal powder and solution recycling means of the deposition chamber in the electrolytic cell.

19. The device according to claim 18, wherein the electrolytic cell includes two electrically conductive membranes (7) and an electrically conductive separation solution (5) placed in the space between the two membranes (7), separating the anode solution (1) and the cathode solution (3 ) to prevent premature mixing of the anode solution (1) and the cathode solution (3).

20. Device according to any one of paragraphs.18-19, characterized in that both the anode space (6) and

- 10 021918 the cathode space (8) includes at least one section, which is a membrane sheath bounded by a membrane (7), for holding the anode (2) and the anode solution (1) or the cathode and the cathode solution, respectively.

21. A device according to any one of claims 18 to 20, characterized in that the electrolytic cell is adapted to passing the separation solution (5) from the space remaining between the two membranes (7) to the anode space (6) and / or the cathode space ( eight).