[發明專利]金屬的電解提取系統、以及使用了該系統的電解提取方法

有效

• 申請號: 201080054561.X
• 申請日: 2010-11-22
• 公開（公告）號: CN102686783A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 盛滿正嗣
• 申請（專利權）人: 學校法人同志社
• 主分類號: C25C7/02
• 分類號: C25C7/02;C25C1/08;C25C1/12;C25C1/16
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 樊建中

技術領域

本發明涉及通過電解來從電解液中提取期望的金屬的電解提取系統、以及通過電解來從電解液中提取期望的金屬的電解提取方法。

背景技術

一般而言，金屬的電解提取通過如下方法進行：使陽極和陰極浸漬于包含想要提取的金屬的離子在內的水溶液(以下，稱為電解液)中來進行通電，并在陰極上使該金屬析出。作為陽極，多使用由鉛或者鉛合金組成的陽極。另外，作為電解液，使用硫酸系、氯化物系等各種電解液。

例如，在對鋅進行電解提取的情況下，使用包含從鋅礦石提取出來的鋅離子在內的硫酸系的電解液。在該鋅的電解提取中，不僅在陰極上析出鋅，而且在陽極上作為主反應還產生氧。另外，在陽極上，在鋅離子的提取工序等中還發生在電解液中混入的+2價的錳離子的氧化，在陽極上析出氫氧化錳(MnOOH)，進而析出二氧化錳(MnO₂)等錳化合物。錳化合物對析氧的催化劑性極低，導電性也低，因此使析氧電位增加，其結果是，成為電解電壓上升的原因。另外，在將鉛或者鉛合金電極用于陽極的情況下，還存在以提高電極的耐久性為目的而在電解液中加入+2價的鈷離子的情況。此時，在陽極上，作為副反應，還發生+2價的鈷離子的氧化，由此而生成的+3價的鈷離子與電極進行反應，來生成化合物。若對這樣的化合物進行長時間的電解，則成為渣泥而沉淀到電解液中。然后，該沉淀物的一部分溶解到電解液中，鉛離子或鈷離子溶出，混入到在陰極生成的鋅中，成為使鋅金屬的純度下降的主因。

在鈷以及鎳的電解提取中也同樣使用硫酸系的電解液。在該情況下，盡管也在陰極上析出鈷或者鎳，而且在陽極上作為主反應發生析氧，但在電解液中作為雜質而存在的+2價的錳離子產生如上述那樣的副反應，成為電解電壓增加的原因。另外，盡管在鈷的電解提取中，在電解液中存在+2價的鈷離子，且在陰極上對其進行還原而析出鈷金屬，但在陽極上不僅析氧還對+2價的鈷離子進行氧化，從而生成氫氧化鈷(CoOOH)。該氫氧化鈷的針對析氧的催化劑性極低，導電性也低，因此與錳化合物同樣，成為使電解電壓上升的原因。

另外，在鈷以及鎳的電解提取中，還存在使用氯化物系的電解液的情況。例如，在鈷的電解提取中，使用包含從含鈷礦石中提取出來的+2價的鈷離子在內的鹽酸酸性的電解液。在使用該電解液的情況下，在陰極上析出鈷，且在陽極上作為主反應而析氯。然而，在陽極上，作為副反應，還對電解液中所含的+2價的鈷離子進行氧化而析出氫氧化鈷，與上述同樣，成為使電解電壓上升的原因。另外，在使用了氯化物系電解液的鎳的電解提取中，若在電解液中存在+2價的錳離子，則如前所述，在陽極上析出氫氧化錳或二氧化錳，成為使電解電壓上升的原因。

如上所述，在鋅、鈷、鎳的電解提取中，陽極的主反應是析氧或者析氯，在將析氧作為主反應的情況下，經常使用由鉛或者鉛合金組成的陽極。盡管由鉛或者鉛合金組成的電極具有低成本的優點，但由于析氧的過電壓大因此電解電壓高，另外，像上述那樣在電解液中溶出鉛離子，因此有在陰極上析出的金屬的純度下降的問題。另外，相對于析氯，催化劑性低，因此由于比析氧其過電壓更高這一點，不優選。為此，作為克服這樣的問題的陽極，近年來，開始使用以包含貴金屬或者貴金屬氧化物在內的催化劑層來覆蓋鈦等的導電性基體的不溶性電極。例如，作為現有技術，在專利文獻1中，公開了一種使用涂敷含有氧化銥的活性涂層而形成的不溶性電極來對銅進行電解提取的方法。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2007-162050號公報

發明要解決的課題

在使用了專利文獻1中記載的陽極的電解提取中，沒有因上述鉛離子的溶出而引起的問題。另外，電解電壓大的問題也能在一定程度上得到解決。然而，即使使用該陽極，也未能解決在陽極上因副反應而析出絕緣性的副反應生成物所帶來的各種問題。

以下，舉出以鋅的電解提取以及鎳的電解提取為例來說明該問題。即，在使用了硫酸系的電解液的鋅的電解提取或者鎳的電解提取中，還有如下情況：在將現有的不溶性電極用于陽極的情況下，仍在陽極上較析氧而先產生從+2價到+3價的錳離子的氧化反應，+3價的錳離子與水進行反應而成為不溶性的氫氧化錳，并在陽極上析出/累積。還有氫氧化錳被進一步氧化為二氧化錳而析出/累積的情況。