FI59124B - ELEKTROLYTISK PROCESS FOER ELEKTROLYTISK UTFAELLNING AV METALLER - Google Patents

ELEKTROLYTISK PROCESS FOER ELEKTROLYTISK UTFAELLNING AV METALLER Download PDF

Info

Publication number
FI59124B
FI59124B FI752059A FI752059A FI59124B FI 59124 B FI59124 B FI 59124B FI 752059 A FI752059 A FI 752059A FI 752059 A FI752059 A FI 752059A FI 59124 B FI59124 B FI 59124B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
cathode
cobalt
space
anode
cell
Prior art date
Application number
FI752059A
Other languages
Finnish (fi)
Other versions
FI59124C (en
FI752059A (en
Inventor
Roger Griffiths
Roy Duncan Macpherson
Original Assignee
Parel Sa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Parel Sa filed Critical Parel Sa
Publication of FI752059A publication Critical patent/FI752059A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI59124B publication Critical patent/FI59124B/en
Publication of FI59124C publication Critical patent/FI59124C/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25CPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C1/00Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of solutions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25CPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C1/00Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of solutions
    • C25C1/06Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of solutions or iron group metals, refractory metals or manganese
    • C25C1/08Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of solutions or iron group metals, refractory metals or manganese of nickel or cobalt
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25CPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C7/00Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells
    • C25C7/002Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells of cells comprising at least an electrode made of particles

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

Description

RSSFH [β] (11)KUU'-UT«SJULKAISU cq194RSSFH [β] (11) KUU'-UT «PUBLICATION cq194

JjgIA lJ '' ' UTLAGG N I NGSSKRI FT ^ s * £ *v • C (45) Fntc-nttI syännotty 10 06 1931JjgIA lJ '' 'UTLAGG N I NGSSKRI FT ^ s * £ * v • C (45) Fntc-nttI syännotty 10 06 1931

Patent mcddelat ^ T ^ (51) Kv.lk?/lnt.CI.3 C 25 C 7/00 SUOMI—FINLAND (21) PaMnttlhakwnu· — PatmtaraMwing 752059 (22) HaltamlapUv* — Anabknlngtdag l6.0T. 75 (23) AlkupUvl—Glltighatadag l6.07.75 (41) Tullut Julkisukal — Wivlt effamllg 17*01.76 «l- i. nkltvitallKu _ θΊPatent mcddelat ^ T ^ (51) Kv.lk?/lnt.CI.3 C 25 C 7/00 SUOMI — FINLAND (21) PaMnttlhakwnu · - PatmtaraMwing 752059 (22) HaltamlapUv * - Anabknlngtdag l6.0T. 75 (23) AlkupUvl — Glltighatadag l6.07.75 (41) Tullut Julkisukal - Wivlt effamllg 17 * 01.76 «l- i. NkltvitallKu _ θΊ

Patent· och r«glitantyralMn ' ' Aitatta» utlagd och utMkrlfMn puMtc*r»«J 27*02. Ö1 (32)(33)01) hrydttty utuelkaut—Buglrd prlorltut 16.07-71*Patent · och r «glitantyralMn '' Aitatta» utlagd och utMkrlfMn puMtc * r »« J 27 * 02. Ö1 (32) (33) 01) hrydttty utuelkaut — Buglrd prlorltut 16.07-71 *

Englanti-England(GB) 3152U/7U Toteennäytetty— Styrkt (71) Parel Societe Anonyme, lU Rue Aldringen, Luxembourg, Luxemburg(LU) (72) Roger Griffiths, Southsea, Hampshire, Englanti-England(GB),England-England (GB) 3152U / 7U Proven— Styrkt (71) Parel Societe Anonyme, lU Rue Aldringen, Luxembourg, Luxembourg (LU) (72) Roger Griffiths, Southsea, Hampshire, England-England (GB),

Roy Duncan MacPherson, Luxenfcourg, Luxemburg(LU) (7M Oy Kolster Ab (5^) Sähkökemiallinen menetelmä metallien elektrolyyttiseksi saostamiseksi -Elektrolytisk process för elektrolytisk utfällning avmetaller Tämän keksinnön kohteena on sähkökemiallinen menetelmä metallin, kuten koboltin tai nikkelin, elektrolyyttiseksi saostamiseksi, jossa menetelmässä kierrätetään mainitun metallin suolan liuosta sisältävää elektrolyyttiä katodin muodostavan ja kaksiosaisen sähkökemiallisen kennon katoditilassa olevan sähköä johtavien hiukkasten muodostaman kerroksen läpi, ja jossa menetelmässä kierrätetään hapan liuos kennon anoditilan läpi, ja ylläpidetään potentiaaliero sähkökemiallisen kennon katodin ja anodin välillä.This invention relates to an electrochemical process for the electrolytic deposition of a metal, such as cobalt or nickel, in an electrochemical process an electrolyte containing a solution of said metal salt through a layer of electrically conductive particles in the cathode space of the cathode-forming and two-part electrochemical cell, and in which method the acidic solution is circulated through the anode space of the cell and a potential difference is maintained between the electrode and the anode.

Pääosa elektrolyyttisesti valmistetusta koboltista tuotetaan nykyisin Zairessa ja Zambiassa kuparin ja koboltin seossulfidi-malmeista tai oksidimalmeista. Sulfidimalmeja käsiteltäessä on tavanomainen menettely pasuttaa malmi sulfatoivasti ennen uuttamista, kun taas oksidimalmit voidaan uuttaa suoraan happameen liuokseen.The majority of electrolytically produced cobalt is currently produced in Zaire and Zambia from copper and cobalt alloy sulphide ores or oxide ores. In the case of sulphide ores, it is standard practice to roast the ore sulphatically before extraction, whereas oxide ores can be extracted directly into an acidic solution.

5912459124

Kupari-, koboltti- ja sulfaatti-ioneja sisältävä uuttolluos erotetaan sitten uutto.1 iette.es tä tavanomaisilla k i i n1 oaine/neste -erotusmenetelmillä. Uuttojäännös pestään, ennen kuin se heitetään pois. Uuttoliuoksen selkenemisen jälkeen poistetaan kupari uutto-liuoksesta elektrolyyttisesti. Uuttoliuokselle voidaan suorittaa "osittainen raudan saostus ja pesu" ennen selkeyttämistä ja kuparin elektrolyyttistä talteenottamista. Kun uuttoliuoksessa on happovajausta, esim. uutettaessa oksidimalmeja, voidaan osa kuparin elektrolyyttisen talteenottovaiheen käytetystä elektrolyytistä palauttaa uuttonesteeseen. Käytetyn elektrolyytin loppuosa (joka sisältää koboltin mutta vain pienen pitoisuuden kuparia) puhdistetaan sitten sellaisten epäpuhtauksien kuten raudan, kuparin ja joissakin tapauksissa sinkin poistamiseksi, ennenkuin koboltti. saostetaan tai kiteytetään täydellisesti liuoksesta. Näin muodostunut kiinteä koboltti erotetaan liuoksen loppuosasta, jota nimitetään jätenesteeksi. Eräässä mentelmässä kiinteä koboltti pestään sitten ja liuotetaan uudelleen käytettyyn elektrolyyttiin, joka on saatu myöhemmästä koboltin elektrolyyttisestä talteen-ottovaiheesta. Tästä koboltin uudelleenliuotusvaiheesta saatu kobolttirikas liuos johdetaan sitten, tavallisesti selkeyttämisen jälkeen, koboltin elektrolyyttiseen talteenottovaiheeseen, missä koboltti saostetaan elektrolyyttisesti. Joissakin tapauksissa kuuluu käsittelyyn lisäpuhdistusvaiheita ennen koboltin mässä liuotetaan kiinteä koboltti ainoastaan osittain uudelleen-liuotusvaiheessa ja saatu liete, joka sisältää liuennutta kobolttia ja liukenematonta kiinteää kobolttia, elektrolysoidaan ilmalla sekoitetuissa kennoissa. Tämä suoritetaan siten, että elektrolyysin aikana muodostuvan hapon kuluttaa lietteessä oleva liukenematon kiinteä koboltti. Kobolttia elektrolyyttisesti seostettaessa on elektrolyytin lämpötilalla merkittävä vaikutus koboltin elektrolyyttiseen Lal teeno t toprosesr; l i n , erityisesti katod ipotent i aaliin ja kerrostuneen koboltin sisäisiin jännityksiin sekä vetypitoisuuteen. Tuvanorn.i i sesti suoritetaan koboltin elektrolyyttinen talteenottovaihe pitämällä elektrolyytin lämpötila arvossa noin 60°C.The extraction solution containing copper, cobalt and sulphate ions is then separated from the leachate by conventional liquid / liquid separation methods. The extraction residue is washed before being discarded. After the extraction solution has clarified, the copper is removed from the extraction solution electrolytically. The extraction solution can be subjected to "partial iron precipitation and washing" before clarification and electrolytic recovery of copper. When there is an acid deficiency in the extraction solution, e.g. when extracting oxide ores, part of the spent electrolyte of the copper electrolytic recovery step can be returned to the extraction liquid. The remainder of the spent electrolyte (containing cobalt but only a small amount of copper) is then purified to remove impurities such as iron, copper, and in some cases zinc, before the cobalt. precipitated or crystallized completely from solution. The solid cobalt thus formed is separated from the remainder of the solution, which is called waste liquid. In one method, the solid cobalt is then washed and redissolved in the spent electrolyte obtained from the subsequent electrolytic recovery of cobalt. The cobalt-rich solution obtained from this cobalt redissolution step is then passed, usually after clarification, to the cobalt electrolytic recovery step, where the cobalt is electrolytically precipitated. In some cases, the treatment involves additional purification steps before the cobalt mass is only partially dissolved in the solid cobalt in the redissolution step, and the resulting slurry containing dissolved cobalt and insoluble solid cobalt is electrolyzed in air-stirred cells. This is done so that the acid formed during the electrolysis is consumed by the insoluble solid cobalt in the slurry. When electrolytically doping cobalt, the temperature of the electrolyte has a significant effect on the electrolytic nature of the cobalt. l i n, especially the cathode ipotent and the internal stresses of the deposited cobalt as well as the hydrogen content. The electrolytic recovery step of cobalt is usually carried out by maintaining the electrolyte temperature at about 60 ° C.

Tavanomaisessa koboltin elektrolyyttisessä talteenotossa kerrostetaan koboltti yleensä ruostumattomasta teräksestä valmistetuille "sileille" katodeille. Sen jälkeen kun kerrostuma on saavuttanut liyväksyttävän vahvuuden, irrotetaan se näistä sileistä katodeista. Tämän kerrostuman poistaminen sileältä katodilta saattaa olla vaikeaa, koska kobolttiinetalli joissakin tapauksissa tarttuu lujasti sileään ruostumattomaan teräkseen. Koboltin poistaminen 3 59124 ruostumatonta terästä olevalta katodilta suoritetaan tavallisesti käsityönä käyttäen vasaroita ja talttoja. Tässä menettelyssä itse katodit usein vaurioituvat, ja tästä mahdollisesti johtuva tällaisten katodien vaihtaminen on kallista. Katodeilta poistetut kobolttimetallin kappaleet pienennetään sitten murskaamalla tu:i muilla sopivilla tavoilla ja sen jälkeen, ennen kobolttimetallin markkinointia, suoritetaan tavallisesti tyhjökäsittely metalliin jääneen vedyn poistamiseksi.In conventional electrolytic cobalt recovery, cobalt is generally deposited on "smooth" cathodes made of stainless steel. After the deposit has reached an acceptable strength, it is detached from these smooth cathodes. Removing this deposit from the smooth cathode can be difficult because the cobalt metal in some cases adheres firmly to the smooth stainless steel. Removal of cobalt from the 3 59124 stainless steel cathode is usually performed by hand using hammers and chisels. In this procedure, the cathodes themselves are often damaged, and the possible replacement of such cathodes as a result is expensive. The cobalt metal pieces removed from the cathodes are then reduced by crushing tu in other suitable ways, and then, before the cobalt metal is marketed, a vacuum treatment is usually performed to remove hydrogen remaining in the metal.

Koska elektrolyyttisesti valmistetun koboltin täytyy olla puhtaudeltaan hyväksyttävää, ja jos käytetään lyijyanodeja, on saostuneen koboltin lyijypitoisuus usein korkeampi kuin voidaan hyväksyä ja sentähden käytetään tavallisesti koboltti-pii-mangaani-lejeerin-gistä valmistettuja anodeja. Tällaiset anodit ovat kalliita ja ne ovat herkkiä särkymään johtuen niiden hauraasta rakenteesta. Tällaisten lejeerinkianodien kustannukset ovat oleellinen osa tavanomaisten koboltin elektrolyyttisten talteenottomenetelmien kokonaiskustannuksista.Because the electrolytically produced cobalt must be of acceptable purity, and if lead anodes are used, the lead content of the precipitated cobalt is often higher than acceptable, and therefore anodes made of cobalt-silicon-manganese alloy are usually used. Such anodes are expensive and susceptible to breakage due to their fragile structure. The cost of such alloy anodes is a substantial part of the total cost of conventional cobalt electrolytic recovery methods.

Koboltin ja vedyn keskinäinen sijainti sähkökemiallisessa sarjassa saattaa johtaa näiden alkuaineiden samanaikaiseen purkautumiseen. Tämä on merkityksellistä mm. sentähden, että se saattaa vaikuttaa haitallisesti elektrolyyttisesti saostetun metallin laatuun ja fysikaalisiin ominaisuuksiin. Kuten yleensä muissakin elektrolyyttisissä talteenottomenetelmissä on myös kobolttia elektrolyyttisesti valmistettaessa toivottavaa saavuttaa hyvä virtahyötysuhde samoinkuin tuottaa kobolttia, jolla on hyväksyttävät fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet. Valitettavasti eivät olosuhteet, joita tarvitaan edel-läkuvatuissa menetelmissä koboltin saostamiseksi hyvällä virtahyöty-suhteella, edistä koboltin saostumista kerrokseksi, jolla on hyväksyttävät fysikaaliset ominaisuudet. Kun tavanomaista kennoa käytetään pH-arvolla yli 2,5 ja lämpötilassa noin 60°C, pyrkii kerros tuman sisäinen jännitys tulemaan suureksi ja itse kerros on usein hauras. Sisäiset jännitykset ovat todella joskus niin suuria, että kerros pyrkii kuoriutumaan "sileältä" katodilta ja tämä saattaa aiheuttaa oikosulun katodin ja anodin välille. Jotta tasomaiselle katodille saadaan kerrostuma, jolla on hyväksyttävät fysikaaliset ominaisuudet, tulee elektrolyysi suorittaa pH-arvoilla, jotka ovat alle 2,0, lämpötilan ollessa noin 60°C. Tavanomaisessa koboltin elektrolyyttisessä talteenotossa on kennon elektrolyytin happoväkevyys niinkin korkea kuin 15 g/1 rikkihappoa, ja virtahyötysuhde saattaa olla ainoastaan noin 80 %. Kun elektrolyytin happamuus lisäksi kohoaa, alenee virta-hyötysuhde johtuen vedyn kehittymisestä katodilla ja sentähden tavan- 1 59124 omaisissa menetelmissä rajoitetaan elektrolyytin happamuus tavallisesti alueelle 8-15 g/1 rikkihappoa. Tämä puolestaan rajoittaa sitä koboltin määrää, joka voidaan saostaa kobolttikatolyytin tilavuus-yksikköä kohti. Koboltin tyhjentyminen katolyytin tilavuusyksikköä kohti on vain noin 7 g/1 liuoksesta, joka sisältää noin 40 g/1 kobolttia.The mutual location of cobalt and hydrogen in the electrochemical series may lead to the simultaneous discharge of these elements. This is relevant e.g. because it may adversely affect the quality and physical properties of the electrolytically deposited metal. As is usually the case with other electrolytic recovery methods, it is desirable to achieve good current efficiency in the electrolytic production of cobalt as well as to produce cobalt with acceptable physical and chemical properties. Unfortunately, the conditions required in the methods described above for precipitating cobalt with good current efficiency do not promote the precipitation of cobalt into a layer with acceptable physical properties. When a conventional cell is used at a pH above 2.5 and at a temperature of about 60 ° C, the layer tends to have a high internal stress and the layer itself is often brittle. Indeed, the internal stresses are sometimes so high that the layer tends to peel off the "smooth" cathode and this can cause a short circuit between the cathode and the anode. In order to obtain a layer on the planar cathode with acceptable physical properties, the electrolysis should be performed at pH values below 2.0 at a temperature of about 60 ° C. In conventional cobalt electrolytic recovery, the acid concentration of the cell electrolyte is as high as 15 g / l sulfuric acid, and the current efficiency may be only about 80%. In addition, as the acidity of the electrolyte increases, the current efficiency decreases due to the evolution of hydrogen at the cathode, and therefore, in conventional methods, the acidity of the electrolyte is usually limited to 8-15 g / l of sulfuric acid. This in turn limits the amount of cobalt that can be precipitated per unit volume of cobalt catalyst. The depletion of cobalt per unit volume of catholyte is only about 7 g / l of a solution containing about 40 g / l of cobalt.

Käytännössä rajoittaa katodivirran maksimitiheyttä kobolttia elektrolyyttisesti valmistettaessa koboltti-ionien diffusoitu-misnopeus elektrolyytistä katodin pinnalle, ja edelläkuvatuissa tunnetuissa menetelmissä rajoittuu virran tiheys käytännössä noin arvoon 400 A/m ollen joskus niinkin alhainen kuin 300 A/m .In practice, the maximum cathode current density in the electrolytic production of cobalt is limited by the diffusion rate of cobalt ions from the electrolyte to the cathode surface, and in the known methods described above the current density is practically limited to about 400 A / m, sometimes as low as 300 A / m.

Monet niistä haitoista, joita esiintyy edelläkuvatuissa koboltin elektrolysointimenetelmissä, tavataan myös menetelmissä, joita käytetään valmistettaessa elektrolyyttisesti sellaisia metalleja kuin nikkeli ja sinkki.Many of the disadvantages of the cobalt electrolysis methods described above are also found in the methods used in the electrolytic production of metals such as nickel and zinc.

Esillä olevalle menetelmälle on tunnusomaista, että (a) sijoitetaan anioninvaihtajakalvo sähkökemiallisen kennon katoditilan ja anoditilan väliin, jolloin estetään kationien kulku anoditilasta katoditilaan, ja (b) kennon elektrodien välille säädetään ja ylläpidetään potentiaaliero, joka pystyy kuljettamaan anioneja katoditilasta anoditilaan anioninvaihtajakalvon läpi, jolloin anoditilaan muodostuu hapan liuos, jonka pH on riittävä kuljettamaan anioneja anoditilaan sellaisella nopeudella, että katoditilan liuoksen pH:ta pystytään säätämään ja pitämään se halutussa arvossa.The present method is characterized by (a) placing an anion exchanger film between the cathode space and the anode space of the electrochemical cell to prevent cations from passing from the anode space to the cathode space, and (b) adjusting and maintaining a potential difference an acidic solution having a pH sufficient to transport the anions into the anode space at a rate such that the pH of the cathode space solution can be adjusted and maintained at the desired value.

Anioninvaihtokalvo saattaa olla mitä tahansa materiaalia, joka läpäisee anioneja mutta on kationeja läpäisemätön. Tämän keksinnön mukaisessa menetelmässä ja elektrolyysikennossa tyydyttäviä tuloksia antavina kalvoina on käytetty anioninvaihtokalvoja, joita valmistaa Asahi Glass Co Ltd Japanissa ja joista käytetään nimitystä AMV-anioninvaihtokalvot, sekä anioninvaihtokalvoja, joita valmistaa Ionac Chemical Co ja joista käytetään nimityksiä MA 3148 ja MA 3475 anioninvaihtokalvot.The anion exchange membrane may be any material that is permeable to anions but impermeable to cations. Anion exchange films manufactured by Asahi Glass Co Ltd in Japan, referred to as AMV anion exchange films, and anion exchange films manufactured by Ionac Chemical Co., designated MA 3148 and MA 3475 anion, have been used as films having satisfactory results in the process and electrolysis cell of the present invention.

5 591 245,591 24

Hiukkasmainen katodi saattaa olla tyypiltään esim. sellainen kuin on kuvattu brittiläisessä patenttijulkaisussa 1 VI4 181, mutta edullisesti käytetään tyypiltään sellaista kuin on kuvattu belgialaisessa patenttijulkaisussa 818 453.The particulate cathode may be of the type described, for example, in British Patent Specification 1 VI4 181, but is preferably of the type described in Belgian Patent Publication 818 453.

Tätä keksintöä käytetään erityisesti koboltin elektrolyyttiseen valmistukseen elektrolyyteistä, jotka sisältävät sulfaatti-ioneja tai kloridi-ioneja tai näiden ionien seoksia, ja tätä keksintöä kuvataan lähemmin selostamalla koboltin elektrolyyttistä valmistusta kobolttisulfaattielektrolyytistä. Tätä varten tämän keksinnön mukaisen sähkökemiallisen kennon katodi- ja anodiosastot erotettiin anioninvaihtajakalvolla ja erillistä katolyyttiä ja anolyyttiä johdettiin vastaavien katodi- ja anodiosastojen läpi. Elektrolyysin aikana kerrostui koboltti katodille, joka oli tyypiltään esim. belgialaisessa patenttijulkaisussa 818 453 kuvattu hiukkasmainen elektrodi, ja sulfaatti-ionit kulkivat anioninvaihtajakalvoh läpi anodiosastoon.In particular, the present invention is used for the electrolytic production of cobalt from electrolytes containing sulfate ions or chloride ions or mixtures of these ions, and the present invention will be further described by describing the electrolytic production of cobalt from a cobalt sulfate electrolyte. To this end, the cathode and anode compartments of the electrochemical cell of the present invention were separated by an anion exchanger membrane, and separate catholyte and anolyte were passed through the respective cathode and anode compartments. During the electrolysis, cobalt was deposited on a cathode of the particulate electrode type described in e.g. Belgian Patent 818,453, and sulfate ions passed through the anion exchanger membrane into the anode compartment.

Koska pääosa sulfaatti-ioneista, joita syntyi katodiosastossa koboltin saostuessa, poistettiin katodiosastosta anioninvaihtajakalvon läpi, jäi katodiosastoon paljon vähemmän happoa, ja oli sentähden mahdollista valmistaa elektrolyyttisesti enemmän kobolttimetallia katolyytin tilavuusyksikköä kohti virtahyötysuhteen pysyessä niin korkeana kuin on mahdollista saavuttaa tavanomaisissa koboltin elektrolyysi-kennoissa .Since most of the sulfate ions generated in the cathode compartment by cobalt precipitation were removed from the cathode compartment through the anion exchanger membrane, much less acid remained in the cathode compartment, and it was therefore possible to produce more cobalt metal per unit volume

Millä tahansa katolyytin kobolttiväkevyydellä, käytettäessä tiettyä virran tiheyttä, on todettu katodiosaston pH:n riippuvan anodi-osaston vetyioniväkevyydestä. Valitsemalla anolyyttiin tietty vety-ioniväkevyys ja säilyttämällä tämä väkevyys poistamalla happoa anolyytistä sekä korvaamalla tämä happo vedellä on mahdollista suorittaa katodireaktio edullisella pH-alueella. Kun kobolttia saostuu katolyytistä alenee sen väkevyys katolyytissä ja joissakin tapauksissa sen saostamiseen hyväksyttävä pH-alue voidaan säilyttää pitämällä anolyytin happoväkevyys halutussa kiinteässä arvossa.At any cobalt concentration of the catholyte, using a given current density, it has been found that the pH of the cathode compartment depends on the hydrogen ion concentration of the anode compartment. By selecting a certain hydrogen ion concentration in the anolyte and maintaining this concentration by removing the acid from the anolyte and replacing this acid with water, it is possible to perform the cathode reaction in the preferred pH range. As cobalt precipitates from the catholyte, its concentration in the catholyte decreases and in some cases the pH range acceptable for its precipitation can be maintained by keeping the acid concentration of the anolyte at the desired fixed value.

Se seikka, että anolyytti on erotettu katolyytistä, tekee mahdolliseksi käyttää muita vaihtoehtoisia anodimateriaaleja kuin kalliita Co-Si-Mn - lejeerinkianodeja. Kooltaan stabiileja anodeja kuten platinalla päällystettyä titaanilevyä on edullista käyttää erityisesti silloin kun toimitaan suurilla virran tiheyksillä.The fact that the anolyte is separated from the catholyte makes it possible to use alternative anode materials other than expensive Co-Si-Mn alloy anodes. Anodes of stable size, such as a platinum-coated titanium plate, are preferred, especially when operating at high current densities.

6 591246 59124

Kun koboltti saostuu hiukkasmaisen katodin pääasiassa pallomaisille osasille, eivät haitat, jotka liittyvät kerrostumissa esiintyviin jännityksiin tai kerrostumien haurauteen, ole merkittäviä. Tämän johdosta voidaan, käytettäessä katodina hiukkasmaista elektrodia, sallia katolyytissä suurempia pH:n vaihteluja. Kobolttia valmistettaessa vaihtelee katolyytin pH arvosta 1,2 arvoon 2,50. Hiukkasmaisen katodin käyttämisen lisäetuna on, että suuri katodipinta sisällytetään pieneen kennotilavuuteen ja sentähden voidaan käyttää suuria virrantiheyksiä aktiiviseen kalvon pinta-alaan tai kenno- tilavuuteen nähden. Siten on mahdollista työskennellä virrantiheyk- 2 sillä 10 000 A/m saakka aktiiviseen kalvon pinta-alaan nähden, vaikka- 2 kin virran optimitiheys on tavallisesti alueella 1 500 - 5 000 A/m .When cobalt precipitates on the mainly spherical particles of the particulate cathode, the disadvantages associated with the stresses in the deposits or the fragility of the deposits are not significant. As a result, when a particulate electrode is used as the cathode, greater pH variations in the catholyte can be allowed. In the preparation of cobalt, the pH of the catholyte varies from 1.2 to 2.50. An additional advantage of using a particulate cathode is that a large cathode surface area is included in the small cell volume, and therefore high current densities relative to the active film surface area or cell volume can be used. Thus, it is possible to work with a current density of up to 10,000 A / m relative to the active film surface area, although the optimum current density is usually in the range of 1,500 to 5,000 A / m.

Sen lisäksi hiukkasmaiselta katodilta saadun tuotteen koko ja muoto eivät vaadi pienentämistä, koska tuote on jo kooltaan markkinoitavaksi sopivaa.In addition, the size and shape of the product obtained from the particulate cathode do not require reduction, as the product is already of a size suitable for marketing.

Keksinnön ymmärtämisen helpottamiseksi ja sen soveltamisen kuvaamiseksi viitataan piirustuksiin, joissa:To facilitate understanding of the invention and to illustrate its application, reference is made to the drawings, in which:

Kuvio 1 on pystyleikkaus keksinnön mukaisesta sähkökemiallisesta kennosta.Figure 1 is a vertical section of an electrochemical cell according to the invention.

Kuviossa 1 on esitetty elektrolyysikenno, jossa on katodi-osasto 30, josta on erotettu anodiosasto 32, ja näiden välille on sovitettu erotin 33, joka on AMV -anioninvaihtokalvo, valmistaja Asahi Glass Company. Katodiosastossa on virran syötin 34 ja kupari-hiukkasten muodostama kerros 36 hiukkasmaisena katodina, joka on tyypiltään sellainen kuin on kuvattu belgialaisessa patenttijulkaisussa 818 453. Anodiosastossa on anodi 38, jonka muodostaa titaani-levy, joka on osittain päällystetty platinalla 39. Laitteeseen kuuluu myös anolyytin syöttöjohto 40, anolyytin poistojohto 42, katolyytin syöttöjohto 44 ja katolyytin poistojohto 46. Anolyytin koostumusta säädetään anolyytin poistolla 48 ja veden syötöllä 50. Käyttöteho saadaan tasasuuntimesta 52.Figure 1 shows an electrolytic cell having a cathode compartment 30 from which an anode compartment 32 has been separated, and a separator 33, which is an AMV anion exchange membrane, manufactured by Asahi Glass Company, is arranged between them. The cathode compartment has a current feeder 34 and a layer 36 of copper particles as a particulate cathode of the type described in Belgian Patent 818 453. The anode compartment has an anode 38 formed by a titanium plate partially coated with platinum 39. The device also includes an anolyte feed 40, anolyte outlet line 42, catholyte supply line 44 and catholyte outlet line 46. The composition of the anolyte is controlled by anolyte outlet 48 and water supply 50. The operating power is obtained from the rectifier 52.

Laitteen toimiessa johdetaan katolyytti kennon katodiosaston läpi ja koostumukseltaan erilainen anolyytti johdetaan anodiosaston läpi. Kennon elektrodien välillä ylläpidetään potentiaalieroa ja tämä tekee mahdolliseksi metallin saostumisen katodille ja anionien kulkemisen anioneja päästävän kalvon läpi.When the device is operating, the catholyte is passed through the cathode compartment of the cell and an anolyte of different composition is passed through the anode compartment. A potential difference is maintained between the electrodes of the cell and this allows metal to precipitate on the cathode and anions to pass through the anion permeable membrane.

7 59124 Tämän keksinnön mukaista elektrolyysimenetelmää kuvataan seuraavilla esimerkeillä.7 59124 The electrolysis process of the present invention is illustrated by the following examples.

Esimerkki 1Example 1

Neljä koetta suoritettiin kuvion 1 mukaisella kennolla käyttäen noin 30 ampeerin virtaa (vastaten virran tiheyttä noin 3 000 A/rn^ kalvon aktiiviseen pintaan nähden). Valmistettiin 15 litraa katolyyt-tiä laadultaan teknillisistä CoSO^. 7 f^O-kiteistä ja liuos tehtiin happameksi ^SO^illä. Anolyyttiä valmistettiin 8 litraa (100 g/1 h2so4).Four experiments were performed with the cell of Figure 1 using a current of about 30 amps (corresponding to a current density of about 3,000 A / h with respect to the active surface of the film). 15 liters of catholyte were prepared from technical grade CoSO 4. 7 μl of crystals and the solution was acidified with ^ SO 2. 8 liters of anolyte (100 g / l h2so4) were prepared.

Nämä kaksi liuosta johdettiin kennon vastaavien osastojen läpi samalla kun elektrodien välillä ylläpidettiin potentiaalieroa. Koboltin elektrolyyttinen saostuminen katodin kuparihiukkasille tapahtui hiukkasten koon ollessa alueella 420 - 1 400/um.The two solutions were passed through the respective compartments of the cell while maintaining the potential difference between the electrodes. Electrolytic precipitation of cobalt on the cathode copper particles occurred with a particle size in the range of 420 to 1,400 μm.

Kokeen aikana oli jännite jokseenkin vakio arvossa 4,5 volttia samalla kun katolyytin pH oli vakiona arvossa 1,7. Neljän kokeen kulku on esitetty seuraavissa taulukoissa I - IV.During the experiment, the voltage was approximately constant at 4.5 volts while the pH of the catholyte was constant at 1.7 volts. The course of the four experiments is shown in the following Tables I to IV.

Taulukko ITable I

Aika Lämpöt. Virta Kenno- pH Co-pit..Time Temperatures. Power Cell- pH Co-pit ..

(min.) (°C) (a) jännite (g/1) 0 21 30 6,5 2,9 30 ,0 30 28 30 5,8 2 ,4 29 ,5 60 40 30 5,8 2 ,2 30 ,0 97 43 30 5,7 2 ,0 30,0 127 45 30 5,5 1,9 28,6 159 47 30 5,3 1,8 28,5 188 49 30 5,3 1,8 26,8 21 8 50 30 5 ,2 1 , 8 26 ,0 248 52 30 5,2 1,8 25,5 278 52 30 5,2 1 ,7 24,8 308 52 30 5 ,2 1 ,7 24,8 340 52 30 5,4 1,7 24,8 368 52 30 5,4 1 ,8 24,5 β 59124(min.) (° C) (a) voltage (g / l) 0 21 30 6.5 2.9 30, 0 30 28 30 5.8 2, 4 29, 5 60 40 30 5.8 2, 2 30, 0 97 43 30 5.7 2, 0 30.0 127 45 30 5.5 1.9 28.6 159 47 30 5.3 1.8 28.5 188 49 30 5.3 1.8 26 8 21 8 50 30 5, 2 1, 8 26, 0 248 52 30 5.2 1.8 25.5 278 52 30 5.2 1, 7 24.8 308 52 30 5, 2 1, 7 24.8 340 52 30 5.4 1.7 24.8 368 52 30 5.4 1, 8 24.5 β 59124

Koe 2 Taulukko IIExperiment 2 Table II

--------- , -Ί ----f".....' ----------------- ,---------, -Ί ---- f "..... '-----------------,

Aika Lämpöt. Virta Kenno- pH Co-pit.Time Temperatures. Power Cell pH Co-pit.

(min.) (°C) (a) jännite (g/1) 0 48 30 5,0 2,8 '. 40,9 30 50 30 5,0 2,4 38,9 60 51 30 4,9 2,5 38,0 90 51 30 5,1 2,1 37,9 135 51 30 5,0 2,0 36,9 180 52 30 5,0 · 2,0 35,0 210 52 30 5,0 1,7 35,1 240 52 30 5,2 1,8 35,1 300 52 30 5,2 1,7 34,8 . t 330 52 30 5,1 1,7 35,0 360 52 30 5,0 1,8 35,1 390 52 30 5,0 1,8 33,8(min.) (° C) (a) voltage (g / l) 0 48 30 5.0 2.8 '. 40.9 30 50 30 5.0 2.4 38.9 60 51 30 4.9 2.5 38.0 90 51 30 5.1 2.1 37.9 135 51 30 5.0 2.0 36 9,180 52 30 5.0 · 2.0 35.0 210 52 30 5.0 1.7 35.1 240 52 30 5.2 1.8 35.1 300 52 30 5.2 1.7 34.8 . t 330 52 30 5.1 1.7 35.0 360 52 30 5.0 1.8 35.1 390 52 30 5.0 1.8 33.8

Taulukko IIITable III

Koe 3 ------p-p--rt-- v Lämpöt. * Virta Kenno- Co-pit.Experiment 3 ------ p-p - rt-- v Temperatures. * Power Cell-Co-pit.

' <mln-) (°C) (A) . jännite__Cg/I)_ O 60 30 4,6 6,5 39,6 45 65 30 4,7 2,6 38,4 90 62 30 4,7 1,9 38,4 135 63 30 4,6 1,7 37,7'<ppm-) (° C) (A). voltage__Cg / I) _ O 60 30 4.6 6.5 39.6 45 65 30 4.7 2.6 38.4 90 62 30 4.7 1.9 38.4 135 63 30 4.6 1.7 37.7

192 64 30 4,6 1,7 36,4 I192 64 30 4.6 1.7 36.4 I

237 65 30 4^6 1,7 35,3 282 65 30 4,6 1,7 34,7 348 65 30 4,6 1,7 34,0 9 59124237 65 30 4 ^ 6 1.7 35.3 282 65 30 4.6 1.7 34.7 348 65 30 4.6 1.7 34.0 9 59124

Koe M·Koe M ·

Aika Lämpöt. Virta Kenno- pH Co-pit.Time Temperatures. Power Cell pH Co-pit.

(min.) (°C) (A) jännite (g/1) 0 65 30 4,5 4,0 41,1 45 65 30 4,5 2,6 40,0 90 65 30 4,5 2,3 38,8 1 35 65 30 4,4 2 ,1 38,9 1 80 65 30 4,3 2 ,0 37,9 225 64 30 4,5 1 ,9 37 ,0 273 64 30 4,5 1 , 8 36 ,1(min.) (° C) (A) voltage (g / l) 0 65 30 4.5 4.0 41.1 45 65 30 4.5 2.6 40.0 90 65 30 4.5 2.3 38.8 1 35 65 30 4.4 2, 1 38.9 1 80 65 30 4.3 2, 0 37.9 225 64 30 4.5 1, 9 37, 0 273 64 30 4.5 1, 8 36, 1

Esimerkki 2Example 2

Esimerkissä 1 kuvatun kaltainen koe suoritettiin käyttäen korkeampaa katolyytin pH-arvoa, nimittäin pH-arvoa 3. Tässä tapauksessa anolyytin koostumus pidettiin arvossa 30 g/1 ^SO^. Katolyytin kobolttipitoisuus aleni 12 tunnin aikana arvosta 50 arvoon 35 g/1, ja tämä osoittaa, että keskimääräinen virran hyötysuhde oli noin 80 %. Aina 80 % katodiosastossa teoreettisesti muodostuneesta haposta voidaan saada talteen anolyytistä.An experiment similar to that described in Example 1 was performed using a higher pH of the catholyte, namely pH 3. In this case, the composition of the anolyte was maintained at 30 g / l The cobalt content of the catholyte decreased from 50 to 35 g / l in 12 hours, indicating that the average current efficiency was about 80%. Up to 80% of the acid theoretically formed in the cathode compartment can be recovered from the anolyte.

Esimerkki 3Example 3

Suoritettiin neljä koetta kuvion 1 esittämällä kennolla käyt-täen virran tiheyttä 4 000 A/m kalvon aktiiviseen pinta-alaan nähden. Alkuperäiseltä happo- ja kobolttipitoisuudeltaan erilaiset anolyytit ja katolyytit valmistettiin sekä johdettiin vastaavien anodi- ja katodiosastojen läpi. Koeolosuhteet ja saadut tulokset on esitetty seuraavassa taulukossa V.Four experiments were performed with the cell shown in Figure 1 using a current density of 4,000 A / m relative to the active surface area of the film. Anolyte and catholyte with different initial acid and cobalt contents were prepared and passed through the respective anode and cathode compartments. The experimental conditions and the results obtained are shown in Table V below.

10 591 24 :θ >, CD .10,591 24: θ>, CD.

^ tH^ tH

* d«#» » *- . » Ό ω •H >, -> -μ* d «#» »* -. »Ό ω • H>, -> -μ

CC

♦H♦ H

p „ >, o cm <*> <*i ^ CM CM -rH x·* O ffi p (¾ • rt y; i—t rt _ . "» ω o , hO w ιλ O ΓΊ in • d r· t·* μ Λ G·Η. O'p „>, o cm <*> <* i ^ CM CM -rH x · * O ffi p (¾ • rt y; i — t rt _." »ω o, hO w ιλ O ΓΊ in • dr · t · * Μ Λ G · Η. O '

•Η ft J• Η ft J

P> M____:- >>-P >>-P ' i—li—I rt O o tn . · un m rt O d £ £ 8 g ' ^ _| ιλ σι οι σι J <___P> M ____: - >> - P >> - P 'i — li — I rt O o tn. · And m rt O d £ £ 8 g '^ _ | ιλ σι οι σι J <___

> I> I

8 S P 00 ·* ΐη ' rl g o/ 40 d x m f—I — — - — — ---- d rt i i8 S P 00 · * ΐη 'rl g o / 40 d x m f — I - - - - - ---- d rt i i

fu O -Hfu O -H

C C f* o «Ί CC r~ k. r.C C f * o «Ί CC r ~ k. R.

QJ :rt tL> Γ* 00 Oi / τ-1-Ρ j j : : : >, e, o >i3d oQJ: rt tL> Γ * 00 Oi / τ-1-Ρ j j:::>, e, o> i3d o

rH r-HrH r-H

oo

P C -PP C -P

rt-H:0 £ S S Srt-H: 0 £ S S S

^ p ft Λ Ό <β »^ p ft Λ Ό <β »

Cd) •H ^ rH · -P :rtCd) • H ^ rH · -P: rt

>, > bO>,> bO

>i O Vt W U) U) rH ft CO «*» Λ CM «> 0 ft >>' C rt >> < x: > m 1 «O Γ»> i O Vt W U) U) rH ft CO «*» Λ CM «> 0 ft >> 'C rt >> <x:> m 1« O Γ »

Cl O' MCl O 'M

•H O 'Ί. Ή OM O «Π sun *M *• H O 'Ί. Ή OM O «Π sun * M *

5"ti9 «2 e Σ c C«C5 "ti9« 2 e Σ c C «C

Oä> (0 $ «n $ o < OSOä> (0 $ «n $ o <OS

'i’d'TJ < < HS H'i’d’TJ <<HS H

c rt rt • < > .*___ <*, · 59124c rt rt • <>. * ___ <*, · 59124

Seuraavassa esimerkissä 4 kuvataan nikkelin elektrolyyttistä talteenottoa.The following Example 4 describes the electrolytic recovery of nickel.

Esimerkki 4 2 Käyttäen jälleen virran tiheyttä noin 3 000 A/m käsiteltiin nikkelisulfaattikatolyyttiä kuuden vuorokauden ajan, jolloin nikkeli-pitoisuus aleni arvosta 80 g/1 arvoon 30 g/1. Anolyytin koostumus pidettiin arvossa 30 g/1 f^SO^ ja tämän seurauksena oli katolyytin pH noin 3. Virran hyötysuhde vaihteli välillä 100 %, kokeen alussa, ja noin 80 %, kokeen lopussa. Kennon jännite vaihteli melkoisesti (7,5 V + 0,6 V).Example 4 2 Using again a current density of about 3,000 A / m, the nickel sulfate catholyte was treated for six days, reducing the nickel content from 80 g / l to 30 g / l. The composition of the anolyte was maintained at 30 g / l 2 SO 4 and as a result the pH of the catholyte was about 3. The current efficiency varied between 100%, at the beginning of the experiment, and about 80%, at the end of the experiment. The cell voltage varied considerably (7.5 V + 0.6 V).

Claims (2)

12 591 2412,591 24 1. Sähkökemiallinen menetelmä metallin, kuten koboltin tai nikkelin, elektrolyyttiseksi saostamiseksi, jossa menetelmässä kierrätetään mainitun metallin suolan liuosta sisältävää elektrolyyttiä katodin muodostavan ja kaksiosaisen sähkökemiallisen kennon katoditilassa olevan sähköä johtavien hiukkasten muodostaman kerroksen läpi, ja jossa menetelmässä kierrätetään hapan liuos kennon anoditilan läpi, ja ylläpidetään potentiaaliero sähkökemiallisen kennon katodin ja anodin välillä, tunnettu siitä, että (a) sijoitetaan anioninvaihtajakalvo sähkökemiallisen kennon katoditilan ja anoditilan väliin, jolloin estetään kationien kulku anoditilasta katoditilaan, ja (b) kennon elektrodien välille säädetään ja ylläpidetään potentiaaliero, joka pystyy kuljettamaan anioneja katoditilasta anoditilaan anioninvaihtajakalvon läpi, jolloin anoditilaan muodostuu hapan liuos, jonka pH on riittävä kuljettamaan anioneja anoditilaan sellaisella nopeudella, että katoditilan liuoksen pH:ta pystytään säätämään ja pitämään se halutussa arvossa.An electrochemical method for electrolytically precipitating a metal such as cobalt or nickel, the method comprising circulating an electrolyte containing a solution of said metal salt through a layer of electrically conductive particles in the cathode space of a cathode-forming and two-part electrochemical cell, and recycling the acid solution through the cell, a potential difference between the cathode and the anode of the electrochemical cell, characterized in that (a) an anion exchange membrane is placed between the cathode space and the anode space of the electrochemical cell to prevent cations from passing from the anode space to the cathode space; to form an acidic solution in the anode space with a pH sufficient to transport the anions to the anode space at a rate such that the pH of the cathode space solution can be adjusted. a to keep it at the desired value. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että elektrolyysin aikana katodivirran tiheys on 1 500 - 2 5 000 A/m anioninvaihtomembraanin aktiivisen pinta-alan suhteen.Process according to Claim 1, characterized in that the density of the cathode current during the electrolysis is between 1,500 and 2,500 A / m with respect to the active surface area of the anion exchange membrane.
FI752059A 1974-07-16 1975-07-16 ELEKTROLYTISK PROSESS FOER ELEKTROLYTISK UTFAELLNING AV METALLER FI59124C (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB3152474 1974-07-16
GB3152474 1974-07-16

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI752059A FI752059A (en) 1976-01-17
FI59124B true FI59124B (en) 1981-02-27
FI59124C FI59124C (en) 1981-06-10

Family

ID=10324378

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI752059A FI59124C (en) 1974-07-16 1975-07-16 ELEKTROLYTISK PROSESS FOER ELEKTROLYTISK UTFAELLNING AV METALLER

Country Status (4)

Country Link
BE (1) BE831442A (en)
CA (1) CA1055883A (en)
FI (1) FI59124C (en)
NO (1) NO752548L (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8508726D0 (en) * 1985-04-03 1985-05-09 Goodridge F Purifying mixed-cation electrolyte
US5162079A (en) * 1991-01-28 1992-11-10 Eco-Tec Limited Process and apparatus for control of electroplating bath composition

Also Published As

Publication number Publication date
BE831442A (en) 1975-11-17
FI59124C (en) 1981-06-10
FI752059A (en) 1976-01-17
NO752548L (en) 1976-01-19
CA1055883A (en) 1979-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2268852B1 (en) Electrochemical process for the recovery of metallic iron and sulfuric acid values from iron-rich sulfate wastes, mining residues and pickling liquors
CA1086254A (en) Divided electrochemical cell with electrode of circulating particles
CA1071137A (en) Electrowinning of metals
JP2014501850A (en) Electrical recovery of gold and silver from thiosulfate solutions
EP0206941B1 (en) Cathode for metal electrowinning
US3928153A (en) Electrowinning process
US4906340A (en) Process for electroplating metals
FI72151C (en) Method for electrically precipitating substantially sulfur-free nickel.
FI59124B (en) ELEKTROLYTISK PROCESS FOER ELEKTROLYTISK UTFAELLNING AV METALLER
US3855089A (en) Process for the electrolytic refining of heavy metals
USRE34191E (en) Process for electroplating metals
KR101397743B1 (en) Method for manufacturing high-purity nickel
JP2009203487A (en) Metal electrowinning method by diaphragm electrolysis
JP3111348B2 (en) Metal recovery from waste nickel-cadmium secondary battery
ES306422A1 (en) Method of producing pure nickel by electrolytic refining
US6340423B1 (en) Hydrometallurgical processing of lead materials using fluotitanate
RU2361967C1 (en) Method of compacted nickel electro-extraction
JPS6133918B2 (en)
US4124460A (en) Electrowinning of copper in presence of high concentration of iron
US2313338A (en) Electrolytic zinc dust process
US4310395A (en) Process for electrolytic recovery of nickel from solution
JP2570076B2 (en) Manufacturing method of high purity nickel
RO107135B1 (en) Electrochemical preparation process for alkaline bichromates and chromatic acid
JPH06322575A (en) Production of sulfer-containing electrolytic nickel
US20220275527A1 (en) Metal Recovery From Lead Containing Electrolytes

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed

Owner name: PAREL SOCIETE ANONYME