[發(fā)明專利]鋅及鈷的電解提取用陽極、以及電解提取方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980121621.2
• 申請日: 2009-06-09
• 公開（公告）號: CN102057081A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 盛滿正嗣
• 申請（專利權(quán)）人: 學(xué)校法人同志社
• 主分類號: C25C7/02
• 分類號: C25C7/02;C25C1/08;C25C1/16
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 朱丹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通過電解從電解液中獲取鋅及鈷時使用的電解提取用陽極、以及鋅及鈷的電解提取法。

背景技術(shù)

就鋅的電解提取而言，從鋅礦進(jìn)行鋅離子的提取，使陽極和陰極浸漬于含有得到的鋅離子的溶液(以下為電解液)中，通電，在陰極上析出高純度的鋅。該電解液通常是因硫酸而顯酸性的水溶液，因此，陽極上的主要反應(yīng)產(chǎn)生。但是，除了氧產(chǎn)生以外還有陽極上發(fā)生的反應(yīng)。其反應(yīng)是電解液中所含的+2價錳離子的氧化。該錳離子在鋅離子的提取工序中混入到電解液中。即，在鋅離子的提取工序中，在對鋅礦進(jìn)行了氧化焙燒之后，用硫酸溶液使鋅離子浸出，在該焙燒時通過鋅礦中一部分鋅和鐵的反應(yīng)而形成鋅鐵素體。該鋅鐵素體是難以浸出鋅離子的化合物，所以在浸出過程中添加錳礦或二氧化錳、高錳酸鉀作為氧化劑，氧化該鋅鐵素體而將其除去。如此可以將鋅鐵素體除去，在最終提取出了鋅離子的硫酸酸性的電解液中，有+2價錳離子存在。

在上述鋅的電解提取中，鉛或鉛合金被用作陽極，但從氧產(chǎn)生電位高、氧產(chǎn)生所需的能耗大、從陽極通過已溶解的鉛離子在陰極上析出的鋅的純度降低等理由出發(fā)，作為克服這樣的缺點的陽極，使用將鈦等導(dǎo)電性基體上用貴金屬或貴金屬氧化物的催化劑層實施被覆的不溶性電極。例如專利文獻(xiàn)1中公開有使用被覆了含有氧化銥的活性涂層的不溶性電極的銅的電解提取法。用含有氧化銥的催化劑層、特別是由氧化銥和氧化鉭構(gòu)成的催化劑層被覆成為導(dǎo)電性基體的鈦的不溶性電極，相對于自酸性水溶液的氧產(chǎn)生具有高催化性和耐久性，被用作針對鋼板的電鍍鋅、電鍍錫中的氧產(chǎn)生用陽極，另外還可以用作電解銅箔制造中的氧產(chǎn)生用陽極。例如，本發(fā)明人在專利文獻(xiàn)2中公開有電解時抑制陽極上生成二氧化鉛的氧產(chǎn)生用陽極，作為適于鍍銅或電解銅箔制造的氧產(chǎn)生用的不溶性陽極。這樣的不溶性陽極，近年來即便在金屬的電解提取中也對其應(yīng)用進(jìn)行研究。

另外，在鈷的電解提取中，從含有鈷的礦物中提取+2價鈷離子，在得到的含有鈷離子的溶液(以下為電解液)中浸漬陽極和陰極并通電，使高純度的鈷在陰極上析出。該溶液通常為酸性水溶液，作為具有代表性的電解液，通常有在通過鹽酸成為酸性的含有氯化物離子的水溶液中溶解有+2價鈷離子得到的氯化物系電解液、在通過硫酸成為酸性的水溶液中溶解有+2價鈷離子得到的硫酸系電解液。關(guān)于鈷的電解提取，是在電解液中浸漬陽極和陰極，使一定量的鈷在陰極上析出之后、取出陰極并回收鈷。另一方面，關(guān)于陽極上的反應(yīng)，通常在使用氯化物系電解液的情況下氯產(chǎn)生成為主要的反應(yīng)，在使用硫酸系電解液的情況下氧產(chǎn)生成為主要的反應(yīng)。不過，根據(jù)陽極對何種反應(yīng)的催化性而在陽極上發(fā)生的主要反應(yīng)發(fā)生變化，另外氯產(chǎn)生和氧產(chǎn)生都會發(fā)生。

在上述鈷的電解提取中，鉛或鉛合金等鉛系電極被主要用作陽極，但相對于陽極反應(yīng)的電位高，因此存在以下的缺點：陽極反應(yīng)所需的能耗大、從陽極通過已溶解的鉛離子在陰極上析出的鈷的純度降低等缺點。另外，在將鉛系電極用于陽極的情況下，在作為陽極的主要反應(yīng)的氯產(chǎn)生或氧的同時，電解液中所含的+2價鈷離子被氧化，陽極上生成堿式氫氧化鈷(CoOOH)，通過該反應(yīng)會有原本應(yīng)該在陰極上被還原的電解液中的+2價鈷離子在陽極被浪費(fèi)掉的副反應(yīng)。另一方面，關(guān)于這樣的堿式氫氧化鈷的生成，可知鈷離子或堿式氫氧化鈷和鉛系電極的電極材料的反應(yīng)也同時進(jìn)行，在電極上生成化合物，這對于鉛系電極的穩(wěn)定化有部分貢獻(xiàn)，但由于+2價鈷離子在陽極發(fā)生反應(yīng)而被消耗掉，導(dǎo)致在陰極上析出的+2價鈷離子減少，所以只要陽極自身具有高耐久性，就是原本不需要的副反應(yīng)。作為克服如上所述的鉛系電極涉及的缺點的陽極，在研究用貴金屬或貴金屬氧化物的催化劑層被覆在鈦等導(dǎo)電性基體上的不溶性電極。例如非專利文獻(xiàn)1中記載有氯化物系電解液中將不溶性電極用于陽極的鈷的電解提取。

專利文獻(xiàn)1：日本特開2007-162050號公報

專利文獻(xiàn)2：專利第3914162號公報

非專利文獻(xiàn)1：T.?Akre，G.M.Haarberg，S.Haarberg，J.Thonstad，和O.M.Dotterud，ECS?Proceedings，PV?2004-8，pp.276-287(2005)

非專利文獻(xiàn)2：S.Nijjer，J.Thonstad，G.?M.Haarberg，ElectrochimicaActa，Vol.46，No.23，pp.3503-3508(2001)

不過，關(guān)于鋅的電解提取，有如下所示的問題。