[发明专利]金属电解提取方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于日本专利申请2010-247792(于2010年11月4日提交)且要求其优先权，其全部内容引用在此作为参考。

技术领域

本发明涉及金属的电解提取(electrowinning)方法，该方法通过电解金属氯化物溶液将金属沉积在阴极(cathode)上。

背景技术

电解金属提取方法包括电解精炼工艺和电解提取工艺，在电解精炼工艺中金属通过电解沉积在阴极上，粗金属用于阳极，在电解提取工艺中，电解质中的金属沉积在阴极上，阳极用于电解。

针对这样的电解质，已使用了硫酸盐浴和氯化物浴。氯化物浴可以实现较低的包括动力费用的生产成本，这是因为氯化物浴具有比硫酸盐浴更高的液体电导性，其引起更低的电解电压。可以通过氯化物浴提取的金属例如镍、钴、锌和铜。

在金属的电解提取中，在氯化物浴中，阳极用于电解，在阳极上产生氯气。氯的产生机制由以下化学方程式表示。

2Cl^-→Cl₂+2e^-

通过本发明讨论减小能量消耗，且关注如下事实：当使用具有低氯过电压的阳极时，可通过以下等式减小能量消耗。

能量消耗的减少效果＝过电压的减小量×电流密度×电极面积总和×电解时间

作为具有低氯过电压的阳极，使用铂成分的具体应用是有前途的。常规地，已报道了下述通过具体应用铂成分的用于电解的阳极，包括：

阳极，其具有铂-铱氧化物混合物的第一涂层，在该第一涂层上通过2～50质量％的含非-化学计量化合物的锰氧化物(表示为MnO_x(x为1.5或更大但小于2.0))和50～98质量％的具有金红石结构的钛氧化物提供第二涂层(专利文献1)；阳极，其具有20～80摩尔％的铂和20～80摩尔％的具有金红石结构的铱氧化物的混合物的第一涂层，以及3～15摩尔％的具有金红石结构的铱氧化物、5～25摩尔％的钌氧化物和60～92摩尔％的钛氧化物的混合物的第二涂层，这两个涂层构成单元层(专利文献2)；以及阳极，其具有20～80摩尔％的铂和20～80摩尔％的具有金红石结构的铱氧化物的混合物的第一涂层和3～15摩尔％的具有金红石结构的铱氧化物和5～25摩尔％的钌氧化物和60～92摩尔％的锡氧化物的混合物的第二涂层，这两个涂层构成单元层，阳极提供单个或多个数目的单元层(专利文献3)。

然而，开发所有的这些阳极是用于氯-碱电解的，并且在金属电解提取方法中的能量消耗的减少效果不总是充分的。期望进一步进行改进。

专利文献

[专利文献1]日本未审查专利申请公开No.58-136790

[专利文献2]日本未审查专利申请公开No.62-240780

[专利文献3]日本未审查专利申请公开No.62-243790

发明内容

技术问题

本发明意在提供金属电解提取方法，相比较使用氯化物浴的金属电解提取方法中的现有的阳极，其可以显著减小能量消耗，可以给出更低的氯过电压(chlorine overvoltage)。

本发明的金属电解提取方法可以用于使用包括镍金属氯化物浴和钴金属氯化物浴的多种氯化物浴的金属电解提取法。

解决问题的方法

通过本发明解决问题以实现上述目的的第一方案(means)是，在使用阳极用于电解以及应用氯化物浴的金属的电解提取方法中，制备所述阳极，该阳极包含：含钛或钛合金的基体，以及含多个单元层的涂层，通过热分解烧制(thermal decomposition baking)方法在基体的表面上提供涂层，其中该单元层包含含铱氧化物、钌氧化物和钛氧化物的混合物的第一涂层和含铂和铱氧化物的混合物的第二涂层，且形成在所述基体的表面上的该单元层的第一涂层与所述基体的表面接触，以及形成在所述涂层的最外层的单元层的外部涂层是第二涂层，其特征在于，利用热分解烧制方法将所述涂层提供在基体的表面上，然后在高于热分解烧制方法的烧制温度进行后烧制。

通过本发明解决问题的第二方案是针对金属的电解提取方法用的阳极，使用的烧制温度范围为350℃～520℃。

通过本发明解决问题的第三方案是针对金属的电解提取方法用的阳极，后烧制温度高于先前在热分解烧制方法中所使用的温度，该后烧制温度为475℃～550℃。