电化学钴的精炼课件.ppt

钴的电解精炼;基本概述;钴金属用途;钴资源分布;;;钴电极沉积过程中的电极反应 ; 2. 阳极反应 电积过程采用不溶阳极，阳极材料本身并不发生电化学溶解反应。不溶阳极的电极反应主要是电解液中的阴离子或阴离子基团等负电荷离子发生放电反应。 钴电积常用的阳极为高纯石墨和表层涂钌的钛板阳极。石墨阳极中的碳在电积过程中有少量粉化散落，使阴极含碳。目前多采用涂钌钛板阳极。对于硫酸盐水溶液电积，也可用铅银阳极。 （1）硫酸盐体系的阳极反应。 溶液中存在氢氧根离子和硫酸根离子可能被氧化，伴随析出氧气： 由于的放电电位低于的放电电位，阳极主要反应时离子放电析出氧气 离子放电也可写成： ;;3.钴电积过程的总反应 （1）对于硫酸钴溶液电积总的化学反应： 总的化学反应： （2）对于氯化钴溶液电积 总的化学反应： 由上可见，电积过程的阴极反应与粗金属电解精炼的阴极反应相同，而阳极反应析出氧气或氯气。对于硫酸盐溶液电积，在析出氧的同时还再生硫酸，因此，电积过程生产的含的废电解液或氯气可返浸出过程作浸出剂。;Ⅰ粗钴阳极板的制备;反射炉焙烧的目的有四个： （1）氢氧化钴粉末粒度很细，入炉时飞扬损失很大，而烧结成块后大大减少了钴的扬尘损失； （2）使氢氧化钴脱水、分解，转变为氧化钴，并烧结成多孔的团块，提高了炉料的透气性； （3）石油焦的加入使氧化钴成为半还原状态； （4）高温下氢氧化钴分解、脱水，并脱出部分硫。 反射炉可用煤、煤气、石油液化气、天然气或重油作燃料。重油作燃料，燃烧装置采用低压喷嘴，具有能耗低、雾化质量好、过程易于调节、火焰短而软的优点；但其缺点是燃烧能力低。用预热空气对重油进行雾化，雾化质量好，是重油的油温升高，炉内燃烧更完全。进料中二次氢氧化钴与石油焦的配比（质量比）为，并加适量水在搅拌机内搅拌均匀后加入炉内，炉温控制在之间。 ; Ⅱ氧化钴烧结块的还原熔炼 ;;;镍;镍：钴和镍的性质十分接近，但在钴的电解时，由于电解液中镍离子浓度比钴低得多，钴比镍优先于在阴极上析出。阴极钴析出物中的镍含???由溶液中的钴镍比决定，当电解液中钴镍比（质量比）为时，阴极钴镍含量达到0.3%（2号钴的质量标准）。 铁：钴电解时，镍铁也可能在阴极上析出。如铁含量过高时，其水解产物会妨碍隔膜的透过性，同时易黏附在阴极上而破坏钴的正常析出。 锌：锌的析出电位比钴低得多，但在钴的阴极隔膜袋内，随着钴离子的贫化，杂质锌也可能在阴极上析出。锌的含量高时，将使钴阴极表面产生条纹或树枝状析出物，影响产品质量。;铜和铅：铜和铅在阴极钴中的含量与其在阴极液中的浓度成正比。实践证明，阴极钴中铜、铅含量与钴含量的比值比溶液中的比值大3~4倍。 锰：在阴极上不易析出，标准电极电位远低于钴离子，一般对进槽阴极液中的锰离子不严格控制，低于8~10g/L即可。 有机物：在生产实际中发现，有机物主要影响产品的物理性能，因为有机物会使钴析出物变硬或者发生爆裂。因此，工厂对有机物萃取净化产出的电解液，都要用粒状木炭或活性炭吸附除去有机物或者添加氧化剂破坏有机物结构 并经过多次过滤除去。;1; 电解液的成分钴的含量：在生产上通常使用 或 溶液作为钴电解液，由于使用氯化物电解液可以采用较大的电流密度，消除钴阳极钝化现象，从而避免了溶液贫化，强化了电解过程；还可以用离子交换法从电解液阳极中除去微量锌、铅，从而提高电解钴质量和降低电能消耗。目前，大多数工厂使用溶液作为钴电解液。电解液中钴离子浓度大有利于生成致密的阴极沉积物，提高电流密度，防止氢离子放电。使用氯化物电解液时，钴离子浓度可以高于硫酸盐电解液。但是，电解液中钴离子浓度过大会得到暗色的海绵状阴极沉积物。因此，一般电解液钴含量为 。 电流密度：电流密度是电解精炼过程中最重要的技术条件之一。电流密度越大，通过的电流越大，则电解沉积时间越短，阴极出槽周期越短，产量越多。所以，提高电流密度是强化生产的一种有效手段。但是，提高电流密度会使槽电压升高、电耗增加，还会加速电解液离子浓度的贫化，若金属离子得不到迅速补充，必然造成杂质离子在阴极上的析出，造成电电钴质量的下降。同时，提高电流密度还受到种种条件的限制，工业上一般采用电流密度为 ,而且电流密度必须稳定，否则阴极钴会卷边。;电解液的酸度:电解液的酸度不仅影响电流效率，而且影响钴沉积的结构。电解液的酸度越大，氢就越容易在阴极上析出。电解液的酸度对电流效率的影响是，当电解液 时得到的晶粒较细的钴沉积物，这是因为在低pH值时，氢离子放电使结晶的长大过程变得困难；当电解液的pH大于2.5时在阴极上会生成一种