镍的可溶阳极电解生产工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种镍的可溶阳极电解生产工艺，相比现有工艺可明显提高电镍质量并降低电耗。本发明的镍的可溶阳极电解生产工艺，其特点是先将镍电解前液通入膜过滤装置进行精密膜过滤，选用平均孔径为2～8μm的多孔膜滤芯，过滤压差0.02～0.1MPa，过滤温度60～80℃；再将过滤后的镍电解前液以60～80℃排入电解槽进行电解，排入电解槽的镍电解前液的pH值控制在4.5～5.1的范围内，所述电解采用隔膜电解，隔膜电解的阴阳极液面差设定为30～60mm，电解时阴极电流密度为200～230A/m2，平均槽电压为3.2～3.5V，从而在阴极上析出得到电解镍。本发明工艺生产的电镍合格率和一级品合格率均较目前工艺有较大幅度的提高，平均槽电压下降约0.3～0.4V，有效降低电耗。
【专利说明】镍的可溶阳极电解生产工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属镍的电化学制备工艺，具体涉及一种镍的可溶阳极电解生产工艺。
【背景技术】
[0002]金属镍的制备工艺主要有可溶阳极电解和不溶阳极电积两种。在电解(电积)过程中，为了防止杂质物在阴极析出，均采用隔膜电解(电积)工艺，以保证电镍质量。另外，电解(电积)前液在进入电解(电积)槽以前，也需经过板框压滤机、管式过滤器的固液分离净化，净化后的电解(电积)前液中固含量较低，肉眼基本无法观测。然而，目前电解(电积)后阴极板的表面一般较黑，且表面疙瘩较多。产生该问题的具体原因不详。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是分别提供一种镍的不溶阳极电积生产工艺和镍的可溶阳极电解生产工艺，相比现有工艺可明显提高电镍质量并降低电耗。
[0004]本发明的镍的不溶阳极电积生产工艺，其特点是先将镍电积前液通入膜过滤装置进行精密膜过滤，选用平均孔径为2~8 μ m的多孔膜滤芯，过滤压差0.02~0.1MPa,过滤温度60~80°C ;再将过滤后的镍电积前液以60~80°C排入电积槽进行电积，排入电积槽的镍电积前液的PH值控制 在3~3.5的范围内，电积时阴极电流密度为200~230A/m2，平均槽电压为3~3.9V，从而在阴极上析出得到电积镍。
[0005]上述镍的不溶阳极电积生产工艺中，可更进一步的优选将排入电积槽的镍电积前液的PH值控制在3.2~3.4的范围内。这样在阴极析出得到电镍气孔率低，且电镍化学纯度也较高。
[0006]镍电积前液的pH值可在精密膜过滤前进行调节，但建议是精密膜过滤后先对上述过滤后的镍电积前液进行酸调至pH值3.2~3.4后再将该镍电积前液排入电积槽进行电积，这样对PH值的控制会更为精确。
[0007]上述镍的不溶阳极电积生产工艺中即使采用非隔膜电积，仍可较好的保证电镍质量。但所述电积优选采用隔膜电积，这时，隔膜电积的阴阳极液面差设定为10~50mm，平均槽电压为3.6~3.9V。隔膜电积的阴阳极液面差可再优选设定为10~30mm。
[0008]作为对上述任意一种镍的不溶阳极电积生产工艺的进一步改进，多孔膜滤芯选用烧结T1-Al基合金多孔材料膜滤芯；则膜过滤装置的操作步骤有:a、在开机准备阶段向膜过滤装置中通入置换液充分置换膜过滤装置内的的空气，并向膜过滤装置通入预热液将膜过滤装置内预热至40°C以上；b、预热后排出预热液，接着向膜过滤装置通入温度为60~80°C的镍电积前液，待烧结T1-Al基合金多孔材料膜滤芯两侧的过滤压差达到0.02~
0.03MPa时打开清液阀，过滤后的镍电积前液开始从清液阀排出，将清液通量控制在0.8~
1.2t/m2h ;c、当过滤压差达到0.08~0.1MPa时对烧结T1-Al基合金多孔材料膜滤芯进行反冲洗，使用过滤后的镍电积前液为反冲液，反冲压力设定为0.2~0.25MPa ;d、过滤完毕后将膜过滤装置内残存镍电积前液排出，然后向膜过滤装置中通入清洗液从而对其进行清洗。上述改进后，烧结T1-Al基合金多孔材料膜滤芯表现出了优异的耐腐蚀性，长期运行后过滤精度无影响；开机准备阶段的排气和预热，进一步降低了对滤芯的腐蚀和破坏;过滤时清液通量稳定，衰减缓慢，反冲洗周期可达20~25分钟，反冲洗后清液通量可迅速恢复。
[0009]此外，更进一步的是，若对烧结T1-Al基合金多孔材料膜滤芯进行反冲洗后清液通量仍< 0.8t/m2h，将膜过滤装置从正常过滤模式切换为第一再生模式，在第一再生模式下用温度60~80°C的热水置换膜过滤装置中的镍电积前液，并保持与正常过滤模式相同的过滤压差对热水进行过滤，若清液通量恢复至0.8t/m2h以上，则将膜过滤装置从第一再生模式切换回正常过滤模式，若清液通量无法恢复至0.8t/m2h以上，则将膜过滤装置从第一再生模式切换第二再生模式，第二再生模式的操作步骤有:a、向膜过滤装置通入质量浓度为4~6g/l的NaOH溶液并保持与正常过滤模式相同的过滤压差对NaOH溶液进行过滤，待清液通量不再上升后向膜过滤装置通入清水置换清洗至清水PH≤8 ;b、排出清水后再向膜过滤装置通入pH为1.5~2的硫酸水溶液并保持与正常过滤模式相同的过滤压差对硫酸水溶液进行过滤，待清液通量不再上升后向膜过滤装置通入清水置换清洗至清水pH ^ 5，最后将膜过滤装置从第二再生模式切换回正常过滤模式。上述方法可有效延长多孔膜滤芯的不可逆污染，保持膜过滤装置的长期高效运行。
[0010]本发明的镍的可溶阳极电解生产工艺，其特点是先将镍电解前液通入膜过滤装置进行精密膜过滤，选用平均孔径为2~8 μ m的多孔膜滤芯，过滤压差0.02~0.1MPa,过滤温度60~80°C ;再将过滤后的镍电解前液以60~80°C排入电解槽进行电解，排入电解槽的镍电解前液的pH值控制在4.5~5.1的范围内，所述电解采用隔膜电解，隔膜电解的阴阳极液面差设定为30~60mm，电解时阴极电流密度为200~230A/m2，平均槽电压为3.2~
3.5V，从而在阴极上析出得到电解镍。隔膜电解的阴阳极液面差可再优选设定为30~50mmo
[0011]上述镍的可溶阳极电解生产工艺中，可更进一步的优选将将排入电解槽的镍电解前液的PH值控制在4.6~4.8的范围内。这时会在阴极析出得到气孔率低电镍，且电镍化学纯度也较高。同样建议先对上述过滤后的镍电解前液进行酸调至pH值4.6~4.8后再将该镍电解前液排入电解槽进行电解。
[0012]作为对上述任意一种镍的可溶阳极电解生产工艺的进一步改进，选用烧结T1-Al基合金多孔材料膜滤芯；则膜过滤装置的操作步骤有:a、在开机准备阶段向膜过滤装置中通入置换液充分置换膜过滤装置内的的空气，并向膜过滤装置通入预热液将膜过滤装置内预热至40°C以上；b、预热后排出预热液，接着向膜过滤装置通入温度为60~80°C的镍电解前液，待烧结T1-Al基合金多孔材料膜滤芯两侧的过滤压差达到0.02~0.03MPa时打开清液阀，过滤后的镍电解前液开始从清液阀排出，将清液通量控制在0.8~1.2t/m2h ;c、当过滤压差达到0.08~0.1MPa时对烧结T1-Al基合金多孔材料膜滤芯进行反冲洗，使用过滤后的镍电解前液为反冲液，反冲压力设定为0.2~0.25MPa ;d、过滤完毕后将膜过滤装置内残存镍电解前液排出，然后向膜过滤装置中通入清洗液从而对其进行清洗。上述改进后，烧结T1-Al基合金多孔材料膜滤芯表现出了优异的耐腐蚀性，长期运行后过滤精度无影响；开机准备阶段的排气 和预热，进一步降低了对滤芯的腐蚀和破坏；过滤时清液通量稳定，衰减缓慢，反冲洗周期可达20~25分钟，反冲洗后清液通量可迅速恢复。[0013]更进一步的是，若对烧结T1-Al基合金多孔材料膜滤芯进行反冲洗后清液通量仍< 0.8t/m2h，将膜过滤装置从正常过滤模式切换为第一再生模式，在第一再生模式下用温度60~80°C的热水置换膜过滤装置中的镍电解前液，并保持与正常过滤模式相同的过滤压差对热水进行过滤，若清液通量恢复至0.8t/m2h以上，则将膜过滤装置从第一再生模式切换回正常过滤模式，若清液通量无法恢复至0.8t/m2h以上，则将膜过滤装置从第一再生模式切换第二再生模式，第二再生模式的操作步骤有:a、向膜过滤装置通入质量浓度为4~6g/l的NaOH溶液并保持与正常过滤模式相同的过滤压差对NaOH溶液进行过滤，待清液通量不再上升后向膜过滤装置通入清水置换清洗至清水PH≤8 ;b、排出清水后再向膜过滤装置通入pH为1.5~2的硫酸水溶液并保持与正常过滤模式相同的过滤压差对硫酸水溶液进行过滤，待清液通量不再上升后向膜过滤装置通入清水置换清洗至清水PH > 5，最后将膜过滤装置从第二再生模式切换回正常过滤模式。上述方法可有效延长多孔膜滤芯的不可逆污染，保持膜过滤装置的长期高效运行。
[0014]无论上述镍的不溶阳极电积生产工艺还是镍的可溶阳极电解生产工艺，均采用了对电积(电解)前液进行精密膜过滤的技术手段，且限定特定过滤参数。其中，“过滤压差”是指多孔膜滤芯两侧的压力差。试验发现，通过上述的精密膜过滤工艺，意外的从电积(电解)前液中截留了很多黑色微小颗粒，分析表明这些颗粒中含有较多的C、SiO2等物质，而后续的电积(电解)后，生产的电镍外观质量明显提高，阴极板面平整、疙瘩少，判断这些截留下来的C等物质很可能就是原阴极板的表面发黑、疙瘩较多的主要原因。另外，在上述的精密膜过滤工艺过程中，膜过滤装置的运行异常稳定，清液通量衰减缓慢。本发明镍的不溶阳极电积生产工艺以及镍的可溶阳极电解生产工艺，生产的电镍合格率和一级品合格率均较目前的不溶阳极电积生产工艺及可溶阳极电解生产工艺有较大幅度的提高，平均槽电压下降约0.3~0.4V，有效降 低电耗。
【具体实施方式】
[0015]〈第I组实施例〉
[0016]对镍的不溶阳极电积工艺连续进行三个周期运行，每个周期的运行时间为144小时。采用无隔膜电积。具体工艺内容如下:
[0017]I)电积前液的参数
[0018]Ni 含量:75 ~85g/l
[0019]Co 含量:0.0022 ~0.0045g/l
[0020]Fe 含量:0.0001 ~0.0005g/l[0021 ] Na2S04 含量:90 ~110g/l
[0022]比重:l.lg/cm3
[0023]温度:70~80°C
[0024]固含量:<500mg/l
[0025]pH:3 ~3.5
[0026]2)精密膜过滤
[0027]选用烧结T1-Al基合金多孔材料膜滤芯，通过汽泡法测定其平均孔径为4.6 μ m。膜过滤装置的操作步骤为:a、在开机准备阶段向膜过滤装置中通入清水充分置换膜过滤装置内的空气，并向膜过滤装置通入70°C热水将膜过滤装置内预热至50°C左右；b、预热后排出热水，接着向膜过滤装置通入温度为70~80°C的上述电积前液(膜过滤装置的外壳上设蒸汽夹套保温)，待烧结T1-Al基合金多孔材料膜滤芯两侧的过滤压差达到0.025MPa时打开清液阀，过滤后的镍电积前液开始从清液阀排出，将清液通量控制在约lt/m2h ;c、当过滤压差达到0.08~0.1MPa时对烧结T1-Al基合金多孔材料膜滤芯进行反冲洗(平均周期反冲洗为22分钟),使用过滤后的镍电积前液为反冲液,反冲压力设定为0.25MPa ;d、过滤完毕后将膜过滤装置内残存镍电积前液排出，然后向膜过滤装置中通入清水而对其进行清洗。
[0028]当对烧结T1-Al基合金多孔材料膜滤芯进行反冲洗后清液通量仍< 0.8t/m2h,将膜过滤装置从正常过滤模式切换为第一再生模式，在第一再生模式下用温度60~80°C的热水置换膜过滤装置中的镍电积前液，并保持0.01MPa的过滤压差对热水进行过滤，若清液通量恢复至0.8t/m2h以上，则将膜过滤装置从第一再生模式切换回正常过滤模式，若清液通量无法恢复至0.8t/m2h以上，则将膜过滤装置从第一再生模式切换第二再生模式，第二再生模式的操作步骤有:a、向膜过滤装置通入质量浓度为5g/l的NaOH溶液并保持0.01MPa的过滤压差对NaOH溶液进行过滤，待清液通量不再上升后向膜过滤装置通入清水置换清洗至清水pH ( 8 ;b、排出清水后再向膜过滤装置通入pH = 2的硫酸水溶液并保持0.01MPa的过滤压差对硫酸水溶液进行过滤，待清液通量不再上升后向膜过滤装置通入清水置换清洗至清水pH ^ 5，最后将膜过滤装置从第二再生模式切换回正常过滤模式。
[0029]3)酸调
[0030]将上述过滤后的电积前液进行酸调至pH值3.2。
[0031]4)将上述电积前液以70~80°C排入电积槽进行无隔膜电积，电积时阴极电流密度为210A/m2。在阴极上析出得到电积镍。
[0032]5)试验结果(参见表1)
[0033]表1
[0034]
【权利要求】
1.镍的可溶阳极电解生产工艺，其特征在于:先将镍电解前液通入膜过滤装置进行精密膜过滤，选用平均孔径为2~8 μ m的多孔膜滤芯，过滤压差0.02~0.1MPa,过滤温度60~80°C;再将过滤后的镍电解前液以60~80°C排入电解槽进行电解，排入电解槽的镍电解前液的PH值控制在4.5~5.1的范围内，所述电解采用隔膜电解，隔膜电解的阴阳极液面差设定为30~60mm，电解时阴极电流密度为200~230A/m2，平均槽电压为3.2~3.5V,从而在阴极上析出得到电解镍。
2.如权利要求1所述的镍的可溶阳极电解生产工艺电解，其特征在于:将排入电解槽的镍电解前液的PH值控制在4.6~4.8的范围内。
3.如权利要求2所述的镍的可溶阳极电解生产工艺电解，其特征在于:先对上述过滤后的镍电解前液进行酸调至pH值4.6~4.8后再将该镍电解前液排入电解槽进行电解。
4.如权利要求1所述的镍的可溶阳极电解生产工艺电解，其特征在于:隔膜电解的阴阳极液面差设定为30~50mm。
5.如权利要求1至4中任意一项权利要求所述的镍的可溶阳极电解生产工艺电解，其特征在于:选用烧结T1-Al基合金多孔材料膜滤芯；则膜过滤装置的操作步骤有:a、在开机准备阶段向膜过滤装置中通入置换液充分置换膜过滤装置内的的空气，并向膜过滤装置通入预热液将膜过滤装置内预热至40°C以上；b、预热后排出预热液，接着向膜过滤装置通入温度为60~80°C的镍电解前液，待烧结T1-Al基合金多孔材料膜滤芯两侧的过滤压差达到0.02~0.03MPa时打开清液阀，过滤后的镍电解前液开始从清液阀排出，将清液通量控制在0.8~1.2t/m2h ;c、当过滤压差达到0.08~0.1MPa时对烧结T1-Al基合金多孔材料膜滤芯进行反冲洗 ，使用过滤后的镍电解前液为反冲液，反冲压力设定为0.2~0.25MPa ；d、过滤完毕后将膜过滤装置内残存镍电解前液排出，然后向膜过滤装置中通入清洗液从而对其进行清洗。
6.如权利要求5所述的镍的可溶阳极电解生产工艺电解，其特征在于:若对烧结T1-Al基合金多孔材料膜滤芯进行反冲洗后清液通量仍< 0.8t/m2h，将膜过滤装置从正常过滤模式切换为第一再生模式，在第一再生模式下用温度60~80°C的热水置换膜过滤装置中的镍电解前液，并保持与正常过滤模式相同的过滤压差对热水进行过滤，若清液通量恢复至.0.8t/m2h以上，则将膜过滤装置从第一再生模式切换回正常过滤模式，若清液通量无法恢复至0.8t/m2h以上，则将膜过滤装置从第一再生模式切换第二再生模式，第二再生模式的操作步骤有:a、向膜过滤装置通入质量浓度为4~6g/l的NaOH溶液并保持与正常过滤模式相同的过滤压差对NaOH溶液进行过滤，待清液通量不再上升后向膜过滤装置通入清水置换清洗至清水pH≤8 ;b、排出清水后再向膜过滤装置通入pH为1.5~2的硫酸水溶液并保持与正常过滤模式相同的过滤压差对硫酸水溶液进行过滤，待清液通量不再上升后向膜过滤装置通入清水置换清洗至清水pH ^ 5，最后将膜过滤装置从第二再生模式切换回正常过滤模式。
【文档编号】C25C1/08GK104018183SQ201410242488
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年5月30日 优先权日:2014年5月30日
【发明者】高麟, 汪涛, 郑其灵, 刘超 申请人:成都易态科技有限公司