KR101297953B1 - 코발트의 전해 채취 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 코발트의 전해 채취 방법에 있어서, 전착한 코발트를 용이하게 박리 회수하는 것을 목적으로 한다.
코발트의 전해 채취에 있어서, 음극판측에 전해액을 일정량 급액하여, 음극측의 액의 pH를 일정하게 하는 코발트의 전해 채취 방법이다.

Description

코발트의 전해 채취 방법{METHOD FOR ELECTROWINNING OF COBALT}
본 발명은 코발트를 전해 채취에 의해 제조하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전착한 코발트를 용이하게 회수할 수 있는 코발트의 전해 채취 방법에 관한 것이다.
종래, 고순도 코발트의 제조 방법인 전해 채취법은 황산계의 용액을 전해액으로 하여 불용성 양극을 사용하여 목적 금속을 전해 환원하고, 음극면 상에 목적 금속을 석출시키는 방법이다.
이때, 양극은 도전체로서 작용하여, 수소 가스를 발생시키고, 전해액에 침지되지 않는 것이 요망된다. 한편, 음극은 환원 반응에 의해 금속이 석출되지만, 일반적으로 음극 재료로서는 목적 금속과 동일한 순금속을 모판으로서 사용하는 경우와, 다른 금속을 사용하여 석출 후에 벗겨내는 경우가 있다.
그러나, 코발트의 전해 채취에 있어서, 목적 금속을 음극재의 모판으로 하면 극히 고순도의 코발트 극판을 준비할 필요가 있어 실용상 매우 곤란하고, 현재는 SUS(스테인리스강)나 티탄 등의 금속이 사용되는 경우가 많다.
음극재로서 SUS(스테인리스강)나 티탄 등의 금속을 사용하면, 전착한 코발트를 박리 회수할 필요가 있어, 전해조로부터 뽑아낸 음극 모판에 대해 사람의 손 또는 기계에 의해 행해지고 있다. 코발트를 박리한 음극 모판은 전해조로 복귀되어, 반복 사용된다.
이 음극 모판은 전착한 코발트를 박리할 때에 박리구에 의해 손상되기 쉽고, 표면이 거칠어지거나 손상되어 있으면, 다음의 박리 시의 박리성이 나빠진다. 전착한 코발트의 박리성이 나쁘면 작업 능률의 악화 및 조업 전체의 능률이 저하된다고 하는 문제가 일어난다. 또한, 코발트는 전착 응력이 큰 금속으로, 전해액의 액성, 액온 등의 전해 조건에 따라서는 전착 응력이 더욱 가속되어, 통전 중에 전착물이 자연 박리되어 쇼트의 원인으로 된다. 그로 인해, 음극 모판으로부터 코발트를 박리할 때에, 자연 박리되지 않을 정도의 박리성을 가진 전착 상태가 요구되고 있다.
전해 채취에 있어서의 목적 금속의 박리성 향상을 위해, 예를 들어 특허 문헌 1(일본 특허 출원 공개 평5-65684)에 기재된 바와 같이, 음극 모판을 롤 브러시로 연마하는 방법이나 박리제를 도포하는 방법이 제안되고,
또한 자연 박리를 방지하기 위해, 특허 문헌 2(일본 특허 출원 공개 평11-350179)에 기재된 바와 같이, 음극 모판에 알루미늄판을 사용하여, 채취한 코발트를 수산화나트륨 용액으로 세정하는 방법,
또한 특허 문헌 3(일본 특허 출원 공개 제2008-308742)에 기재된 바와 같이, 음극판의 표면 거칠기를, 5점 표준 거칠기(Rz)로 나타낸 값으로 10 내지 20㎛로 되도록 거칠기 조정하는 방법이 제안되어 있다.
그러나, 상기 문헌에 기재된 발명에서는 새로운 설비나 공정이 필요해 비용이 들고, 약제도 사용하기 때문에 회수한 코발트에 불순물이 혼입될 가능성이 있다고 하는 문제가 있었다.
일본 특허 출원 공개 평5-65684호 공보 일본 특허 출원 공개 평11-350179호 공보 일본 특허 출원 공개 제2008-308742호 공보
본 발명은 코발트의 전해 채취에 있어서의 음극판으로부터의 코발트 박리 회수 작업의 능률을 향상시킬 수 있는 전해 채취 방법을 제공한다.
즉, 본 발명은,
(1) 코발트의 전해 채취에 있어서, 음극판측에 전해액을 일정량 급액하여, 음극측의 액의 pH를 일정하게 하는 코발트의 전해 채취 방법.
(2) 상기 (1)에 있어서, 음극판측에 급액하는 전해액의 급액 유량(V)(L/Hr)이
V=D/20*(0.8 내지 1.2)
D : 1시간당, 음극판 1매당의 이론 전착량(g/Hr)
의 식의 범위 내인 코발트의 전해 채취 방법.
(3) 상기 (1) 내지 (2) 중 어느 하나의 기재에 있어서, 급액하는 전해액의 pH가 1.5 내지 2인 코발트의 전해 채취 방법.
(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나의 기재에 있어서, 음극측의 pH가 1.5 내지 2인 코발트의 전해 채취 방법.
본 발명에 의해,
(1) 전착한 코발트를 용이하게 박리할 수 있고, 통전 중에서의 자연 박리도 되지 않아, 코발트의 박리 회수 작업의 능률을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 형태인 장치의 개략을 도시하는 도면.
본 발명에 의한 코발트 박리 회수 작업의 능률을 향상시킬 수 있는 전해 채취 방법을 이하에 설명한다.
본 발명의 코발트 전해 채취 방법에 있어서의 음극판은 SUS(스테인리스강)나 티탄 등의 금속판 모두가 대상이고, 그 종류에 좌우되지 않는다.
코발트의 전해 채취에 있어서, 양극측에서 이하의 반응이 일어나고,
H2O→1/2O2+H+2e
발생한 수소 이온에 의해 전해액의 pH가 저하된다. 음극측에 pH가 낮은 액이 이동하면 코발트의 전착 상태에 영향을 미친다. 이때의 pH의 저하를 방지하기 위해 음극측에 전해액을 급액한다. 이때의 급액량은 이하의 식으로 계산된다.
V=D/20*(0.8 내지 1.2)
V : 1시간당의 급액 유량(L/Hr)
D : 1시간당, 음극판 1매당의 이론 전착량(g/Hr)
급액 유량이 상기한 식의 범위를 하회하면 음극측의 pH가 저하되어, 박리성이 저하된다. 또한, 급액 유량이 상기한 식의 범위를 상회하면 박리성이 지나치게 향상되어, 자연 박리될 우려가 있다.
또한, 1시간당, 음극판 1매당의 이론 전착량(D)(g/Hr)은 이하의 식으로 계산된다.
D=전류값(A)×통전 시간(s)÷패러데이 상수÷Co원자가2×Co 분자량(58.93)
급액하는 전해액의 pH는 1.5 내지 2로 조정하여, 1.5보다 낮으면 박리성이 저하되고, 2보다 높으면 박리성이 지나치게 향상되어, 자연 박리될 우려가 있다.
음극측의 pH는 1.5 내지 2를 유지하도록 급액량을 관리한다. 음극측의 pH가 1.5보다 낮으면 박리성이 저하되고, 2보다 높으면 박리성이 지나치게 향상되어, 자연 박리될 우려가 있다.
(실시예) 전착 코발트의 박리성이 양호한 경우 :
본 발명의 일 형태인 전해층의 개략도를 도 1에 도시한다. 이에 따라서, 이하 본 발명의 구체적인 발명의 설명을 한다.
계산된 이론 전착량 D=450(g/Hr)으로부터 1시간당의 급액량을 계산하여, V=18 내지 27(L/Hr)이라고 하는 값을 얻었다. 따라서, pH1.5의 전해액의 급액 유량을 20(L/Hr)으로, 도 1에 도시하는 음극측으로부터 급액하여, 음극측의 pH를 1.5 내지 1.7의 범위에서 유지하여 전해를 행하였다. 또한 음극은, 도 1에 도시한 바와 같이 격막에 의해 덮여 있다.
그 결과, 전착한 코발트는 손으로도 간단하게 벗길 수 있을 정도로 박리성이 양호하고, 자연 박리되어 쇼트되는 경우도 없었다.
(제1 비교예) 급액 유량이 적고, 급액 pH도 낮은 경우 : 박리성이 악화
계산된 이론 전착량 D=450(g/Hr)으로부터 1시간당의 급액량을 계산하여, V=18 내지 27(L/Hr)이라고 하는 값을 얻었다.
그러나 pH가 낮은 pH1.4의 전해액이며, 급액 유량이 10(L/Hr)으로 적은 경우에는, 전착한 코발트는 정 등의 지그를 사용해도 박리할 수 없을 만큼 밀착되어 있었다.
(제2 비교예) 급액의 pH가 pH1.8로 높지만, 급액 유량이 적은 경우 : 박리성이 악화
계산된 이론 전착량 D=450(g/Hr)으로부터 1시간당의 급액량을 계산하여, V=18 내지 27(L/Hr)이라고 하는 값을 얻었다. 그러나 pH를 높게, pH1.8로 한 경우라도, 그 전해액의 급액량이 10(L/Hr)으로 낮은 경우에는, 전착한 코발트는 정 등의 지그를 사용해도 박리할 수 없을 만큼 밀착되어 있었다.

Claims (4)

  1. 코발트의 전해 채취에 있어서, 음극판측에 전해액을 일정량 급액하여, 음극측의 액의 pH를 일정하게 하고,
    음극판측에 급액하는 전해액의 급액 유량(V)(L/Hr)이
    V=D/20*(0.8 내지 1.2)
    D : 1시간당, 음극판 1매당의 이론 전착량(g/Hr)
    의 식의 범위 내인 것을 특징으로 하는, 코발트의 전해 채취 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 급액하는 전해액의 pH가 1.5 내지 2인 것을 특징으로 하는, 코발트의 전해 채취 방법.
  4. 제1항에 있어서, 음극측의 pH가 1.5 내지 2인 것을 특징으로 하는, 코발트의 전해 채취 방법.
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