新型膜法電積工藝及示范工程建設.pdf

1、廢氣、廢水的排放是金屬冶煉行業(yè)發(fā)展面臨的一個重要問題。目前鐵、鈷、鎳等有色金屬的生產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，國內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產物影響電積工藝技術經濟性能的弊端，這成為了當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相結合的工藝，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阻止了部分離子的自由擴散，從而控制了陰陽電極上參與電極反應的離子，使的電極主反應效率提高而抑制副反應發(fā)生，最終在陰極得到高質量的電積產品。本文中應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散，從而杜絕了氯氣的產生，同時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用于鉆冶煉前序工藝。該工藝避免了陽極電極反應產物對

3、電解液的影響，消除了氯氣逸出對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值。
　　本文以金屬鈷的冶煉過程作為研究對象，應用新型膜電積工藝進行了實驗室研究、現(xiàn)場中試研究及示范工程建設。
　　首先，在實驗室對常規(guī)的鈷電積工藝與雙膜三室的電積工藝進行了對比實驗。研究了膜法電積工藝對鈷電積過程中產生氯氣的抑制作用，研究了該工藝對酸回收的效果，研究了工藝對操作電壓和能耗的影響。通

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

5、濟性能評價三個方面進行了研究。結果表明:
　　(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生氯氣，新型膜法電積工藝的氯氣產生量較常規(guī)電積工藝減少90％以上，并且經改性的國產離子交換膜與進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25小時可獲得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個百分點，同時取消了氯氣收集、吸收和處理系統(tǒng)，綜合評價膜法電積工藝不會增加電能消耗。
　　(2)中試運行實驗表明，膜組件封裝形式、電積液溫度及系統(tǒng)運行方式對陰極還原的金屬質量影響很大，在膜組件進行改進后，對鈷電積液進行有效加熱并連續(xù)運行后，鈷產品發(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網格布水結構、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鈷循環(huán)液進行加熱，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小時連續(xù)運行，每個運行周期120小時，兩周期不間斷，單支鈷陰極板輪流提取并換新的方式進行周期倒換操作。實現(xiàn)了膜法電積工藝的穩(wěn)定運行，極膜一體化裝置結構設計達到了預期目的，實驗數(shù)據(jù)以及鈷產品質量均達到試驗目標，可以轉入示范工程階段。
　　(3)示范工程結果表明，新型膜法電積技術可達到氯氣削減99％～99.5％，中隔室富集的鹽酸濃度達到6％～7％，回收