新型膜法電積工藝及示范工程建設(shè).pdf

1、廢氣、廢水的排放是金屬冶煉行業(yè)發(fā)展面臨的一個(gè)重要問題。目前鐵、鈷、鎳等有色金屬的生產(chǎn)均采用常壓酸浸工藝，后續(xù)基本都采用不溶陽極電積法精煉生產(chǎn)，國內(nèi)外有色金屬電積大都采用此工藝。但是，不溶陽極電積法存在陽極電極反應(yīng)產(chǎn)物影響電積工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能的弊端，這成為了當(dāng)下有色金屬冶煉行業(yè)亟待解決的問題之一。因此，開發(fā)新型金屬電積工藝刻不容緩。
　　新型膜法電積工藝是一種離子選擇隔膜和金屬電沉積技術(shù)相結(jié)合的工藝，該工藝通過陰陽離子選擇性隔膜將電

2、解槽依次分隔為陽極室、中隔室和陰極室，各隔室中注入不同的電解液，在不降低電流效率的同時(shí)阻止了部分離子的自由擴(kuò)散，從而控制了陰陽電極上參與電極反應(yīng)的離子，使的電極主反應(yīng)效率提高而抑制副反應(yīng)發(fā)生，最終在陰極得到高質(zhì)量的電積產(chǎn)品。本文中應(yīng)用新型膜法電積工藝電積金屬鈷，該工藝幾乎完全抑制了氯離子向陽極的擴(kuò)散，從而杜絕了氯氣的產(chǎn)生，同時(shí)將電解液中的氯離子和氫離子在中隔室中富集，以鹽酸的形式回收并應(yīng)用于鉆冶煉前序工藝。該工藝避免了陽極電極反應(yīng)產(chǎn)物對(duì)

3、電解液的影響，消除了氯氣逸出對(duì)操作人員的身體健康及環(huán)境造成的損害，這些優(yōu)勢使新型膜法電積工藝在替代傳統(tǒng)電積工藝中具有廣泛的研究價(jià)值。
　　本文以金屬鈷的冶煉過程作為研究對(duì)象，應(yīng)用新型膜電積工藝進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室研究、現(xiàn)場中試研究及示范工程建設(shè)。
　　首先，在實(shí)驗(yàn)室對(duì)常規(guī)的鈷電積工藝與雙膜三室的電積工藝進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)。研究了膜法電積工藝對(duì)鈷電積過程中產(chǎn)生氯氣的抑制作用，研究了該工藝對(duì)酸回收的效果，研究了工藝對(duì)操作電壓和能耗的影響。通

4、過實(shí)驗(yàn)研究形成可用于中試實(shí)驗(yàn)的理論依據(jù)。其次，在結(jié)合前人研究的基礎(chǔ)上應(yīng)用膜法電積工藝在金川公司鈷精煉車間進(jìn)行了現(xiàn)場中試實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的問題不斷改進(jìn)和完善了工藝核心組件—極膜一體化組件，同時(shí)優(yōu)化了工藝運(yùn)行參數(shù)，開發(fā)出了新型膜電積槽及相應(yīng)的配套工藝系統(tǒng)，使該工藝具備了工業(yè)應(yīng)用的條件。最后，在金川公司鈷精煉車間成功的進(jìn)行了新型膜法電積工藝的示范工程建設(shè)，并對(duì)示范工程運(yùn)行狀況進(jìn)行了監(jiān)測，通過示范工程對(duì)氯氣的抑制效果、中隔室回收酸的效果及經(jīng)

5、濟(jì)性能評(píng)價(jià)三個(gè)方面進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:
　　(1)在電積槽中增加膜系統(tǒng)可以明顯的抑制氯化電積液中的氯離子向陽極的遷移，從而有效的阻止陽極產(chǎn)生氯氣，新型膜法電積工藝的氯氣產(chǎn)生量較常規(guī)電積工藝減少90％以上，并且經(jīng)改性的國產(chǎn)離子交換膜與進(jìn)口離子交換相比在氯氣的抑制效果上無太大差距。新型膜法電積工藝的中隔室經(jīng)25小時(shí)可獲得5.8％的鹽酸，與企業(yè)酸浸工藝所需6％的鹽酸濃度很接近。應(yīng)用新型膜法電積工藝比常規(guī)工藝增加電壓0.5V，但電流效率

6、提高了4個(gè)百分點(diǎn)，同時(shí)取消了氯氣收集、吸收和處理系統(tǒng)，綜合評(píng)價(jià)膜法電積工藝不會(huì)增加電能消耗。
　　(2)中試運(yùn)行實(shí)驗(yàn)表明，膜組件封裝形式、電積液溫度及系統(tǒng)運(yùn)行方式對(duì)陰極還原的金屬質(zhì)量影響很大，在膜組件進(jìn)行改進(jìn)后，對(duì)鈷電積液進(jìn)行有效加熱并連續(xù)運(yùn)行后，鈷產(chǎn)品發(fā)黑，起皮等問題得到解決，電流效率也明顯提高。最終采用具有3D網(wǎng)格布水結(jié)構(gòu)、純硅膠墊密封、鈦合金防腐螺栓的極膜一體化裝置;采用鈦管焊接的蒸汽加熱裝置對(duì)鈷循環(huán)液進(jìn)行加熱，維持鈷電積液

7、溫度55～58℃，鈷電積液濃度80～100g/L，并投加硼酸作為pH穩(wěn)定劑;采用24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行，每個(gè)運(yùn)行周期120小時(shí)，兩周期不間斷，單支鈷陰極板輪流提取并換新的方式進(jìn)行周期倒換操作。實(shí)現(xiàn)了膜法電積工藝的穩(wěn)定運(yùn)行，極膜一體化裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)達(dá)到了預(yù)期目的，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及鈷產(chǎn)品質(zhì)量均達(dá)到試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，可以轉(zhuǎn)入示范工程階段。
　　(3)示范工程結(jié)果表明，新型膜法電積技術(shù)可達(dá)到氯氣削減99％～99.5％，中隔室富集的鹽酸濃度達(dá)到6％～7％，回收