離子交換膜法鈷電積工藝運(yùn)行及優(yōu)化研究.pdf

1、鈷作為一種鐵族金屬元素，因其單質(zhì)具有良好的理化性能和機(jī)械加工性能，而廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)械加工、化學(xué)工業(yè)、電子工業(yè)以及醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域，同時(shí)鈷也是一種極其重要的戰(zhàn)略資源。我國的鈷資源量少，主要伴生于鐵、鎳、銅等礦床中，長期以來，鈷冶煉企業(yè)以生產(chǎn)化合態(tài)的鈷鹽和氧化鈷為主，隨著航空工業(yè)和現(xiàn)代機(jī)械加工業(yè)的不斷發(fā)展，金屬鈷的精煉生產(chǎn)變得尤為重要。論文分析了金屬鈷精煉生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀，國內(nèi)外生產(chǎn)企業(yè)大多采用不溶性陽極電解法。針對(duì)傳統(tǒng)工藝中存在的氯氣污

2、染難題，本課題提出了離子交換膜法鈷電積生產(chǎn)工藝，并開發(fā)了電積工藝設(shè)備—雙膜三室膜組件，通過對(duì)離子交換膜法鈷電積工藝的影響因素和控制條件進(jìn)行研究，旨在得出膜法電積工藝的最佳運(yùn)行和控制條件，以求推動(dòng)鈷精煉行業(yè)實(shí)現(xiàn)工藝技術(shù)革新。
　　論文先通過自制的雙膜三室膜組件，對(duì)離子交換膜法鈷電積工藝規(guī)范（包括電積液溫度、電流密度、極間距、循環(huán)流量、填充介質(zhì)等因素）進(jìn)行了單因素和正交試驗(yàn)分析，得出采用膜法電積工藝進(jìn)行金屬鈷精煉生產(chǎn)是可行的，各因素對(duì)

3、膜電積工藝運(yùn)行效果的影響程度為：電流密度＞電積液溫度＞極間距＞循環(huán)流量＞硫酸濃度。采用氯化鈷溶液為電積液（濃度110±5g/L、pH值3.0、循環(huán)流量3L/h）、質(zhì)量分?jǐn)?shù)1％的稀硫酸和0.5%的稀鹽酸為組件導(dǎo)電介質(zhì)，控制電積液溫度為45℃，陰極電流密度為200A/m2，極間距為100mm的條件下，試驗(yàn)效果理想，膜電積工藝陰極電流效率可達(dá)97.91%，陰極板鈷沉積層平整、細(xì)密，邊緣平滑無結(jié)瘤現(xiàn)象。
　　考慮到工藝的放大效應(yīng)和規(guī)?；瘧?yīng)

4、用可能存在的問題，課題在初步試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了中試效果試驗(yàn)，經(jīng)過兩階段的現(xiàn)場(chǎng)中試試驗(yàn)得出：膜法電積工藝中陰極平均電流效率達(dá)90.71%。與傳統(tǒng)鈷電積生產(chǎn)工藝相比，電流效率提高約2.2個(gè)百分點(diǎn)，試驗(yàn)過程中氯氣產(chǎn)生量減少93.8%，經(jīng)脫氣塔和堿吸收后，全系統(tǒng)的氯氣削減量達(dá)99.11%。生產(chǎn)每噸金屬鈷較傳統(tǒng)工藝可節(jié)約生產(chǎn)成本約5448.92元，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益顯著。
　　本文通過模擬試驗(yàn)和中試試驗(yàn)得出：采用離子交換膜法鈷電積工藝實(shí)現(xiàn)