極膜一體化裝置在鈷電積過(guò)程中氯氣消除的試驗(yàn)研究.pdf

1、現(xiàn)代鈷電積行業(yè)往往采用氯化鈷電解體系進(jìn)行鈷的回收，而電積過(guò)程中的氯氣產(chǎn)生問(wèn)題一直是困擾該行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的因素之一。一方面，氯氣的產(chǎn)生勢(shì)必會(huì)帶來(lái)高額的堿液吸收成本，隔膜袋的頻繁更換也會(huì)產(chǎn)生一定的不利因素；另一方面，氯氣的收集和吸收效率并不能夠達(dá)到100％，鈷電積車間的氯氣濃度通常情況下是超出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的，這就給車間工人的健康帶來(lái)了極大的隱患。
　　本課題從電積鈷的工藝改進(jìn)入手，以雙膜三室電解工藝為出發(fā)點(diǎn)，采用極膜一體化裝置對(duì)鈷電積中氯

2、氣的消除問(wèn)題進(jìn)行了研究。本研究主要由實(shí)驗(yàn)室階段與中試階段兩個(gè)部分組成，實(shí)驗(yàn)室階段下對(duì)影響鈷電積的各個(gè)參數(shù)（電解液中鈷離子濃度、電解液pH、電解液溫度、電流密度、鹽酸溶液及硫酸溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)）進(jìn)行了單因素試驗(yàn)，對(duì)單因素試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行綜合性分析后，最終得出了在實(shí)驗(yàn)室條件下的最佳電積參數(shù)。另外，還對(duì)每個(gè)電積周期內(nèi)中隔室鹽酸的富集情況及氯氣的產(chǎn)生情況進(jìn)行了分析與監(jiān)測(cè)。
　　試驗(yàn)中鈷離子濃度的測(cè)定采用火焰原子吸收分光光度法，氯離子濃度的測(cè)定采

3、用電位滴定法，pH值的測(cè)定采用便攜式pH計(jì)，硫酸根濃度的測(cè)定采用鉻酸鋇分光光度法。
　　在實(shí)驗(yàn)室單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，考慮到中試極膜一體化裝置的規(guī)模放大效應(yīng)，對(duì)極膜一體化裝置的外側(cè)支撐材料以及設(shè)計(jì)進(jìn)行了完善，增強(qiáng)了對(duì)最外側(cè)陰離子交換膜的支撐與保護(hù)，更大程度上考慮了電解液環(huán)境對(duì)極膜一體化裝置的變形性影響?，F(xiàn)場(chǎng)中試試驗(yàn)共分為四個(gè)階段進(jìn)行，每個(gè)階段過(guò)后會(huì)對(duì)上一個(gè)階段出現(xiàn)的問(wèn)題給予解決。通過(guò)為期四個(gè)階段的現(xiàn)場(chǎng)中試試驗(yàn)，最主要的是對(duì)中隔室鹽酸

4、的富集以及氯氣的削減程度進(jìn)行了研究。通過(guò)四個(gè)階段的中試研究得出，經(jīng)過(guò)一個(gè)周期（120h）的電積，鈷電積的平均電流效率達(dá)到了91.3%，噸鈷平均耗電量達(dá)到了5000kW·h/t，平均可回收質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%的鹽酸691.25L，氯氣的平均削減量達(dá)到了96.83%，直接節(jié)約電積鈷的生產(chǎn)成本為5942.49元/噸。中試結(jié)束后對(duì)電解液、鹽酸溶液、硫酸溶液等溶液中的pH值、鈷離子濃度、氯離子濃度、硫酸根濃度隨時(shí)間的變化規(guī)律進(jìn)行了測(cè)定，并對(duì)其進(jìn)行了分析

5、。
　　文章結(jié)尾處對(duì)電積中影響電極過(guò)程的因素進(jìn)行了分析，通過(guò)分析可以得出：（1）陰極與陽(yáng)極的相對(duì)位置的改變會(huì)影響陰極的邊緣效果；（2）電極面積的相對(duì)大小同樣會(huì)對(duì)陰極四周的邊緣質(zhì)量產(chǎn)生影響；（3）電極間距的輕微改變不會(huì)對(duì)陰極的沉積形態(tài)造成劇烈的改變；（4）陰極表面的平整性與否直接關(guān)系到陰極沉積鈷的良好的粘結(jié)性，且會(huì)造成陰極沉積鈷表面氣孔的生成；（5）應(yīng)盡量保持電積液的純度，避免在電積過(guò)程中多種離子的放電對(duì)鈷沉積的影響。
　　通