專利名稱：新型隔膜無電源電解法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬濕法提取冶金領(lǐng)域，具體地說是新型隔膜無電源電解法。
公知的濕法冶金技術(shù)中廣泛使用有電源電積法，其原理是利用直流電分解溶液中金屬鹽類以獲得金屬。如從硫酸銅溶液中電積銅，從硫酸鋅溶液中電積鋅等。這類方法的最大缺點一是消耗大量電能，二是溶液需深度凈化。為了解決上述問題，曾提出過多種解決方案，無電源電解就是其中之一，該法應(yīng)用了最古老的原電池原理，利用兩種金屬的電積電位差異，用活潑金屬，如鐵、鋁、鋅等與活潑性差的金屬，如銅、金、銀、汞等構(gòu)成原電池，腐蝕極、腐蝕液和沉積極，被提取液之間用一隔膜隔開，使活潑性差的金屬由于置換作用沉積在沉積極上，從而得到提取。公知的丹尼爾電池就是一個典型例子，在該電池中鋅極(腐蝕極)被腐蝕，被提取液中的銅沉積在沉積極上。顯然從原理上講利用此電池是可以從含銅溶液中提取銅的，但從古至今沒有人使用丹尼爾電池原理提銅。究其原因一是鋅價格較昂貴，二是電流密度達不到工業(yè)生產(chǎn)的需要。當然上述的鋅可用鐵替換，但替換的結(jié)果是提取速率很低，也無法在工業(yè)上得到應(yīng)用，以至于銅的濕法冶金中至今仍在使用古人提出的鐵屑置換法，鋅的濕法冶金中，使用鋅粉置換法除銅、鎘等等。這些方法雖然簡單易行，但由于金屬粉的直接作用，選擇性較差，所得金屬粉末不純。如鐵屑置換法得到的海綿銅僅為70-90%，鋅粉置換工藝中得到的海綿鎘、銅渣含鎘40%，含銅30%左右，且均為粉末狀。針對這些問題有人曾使用陰離子交換膜、反滲透膜作為電解過程中的隔離膜，雖然電流密度可以達到初步使用要求，但這類膜機械性能較差，只能做成片狀。使電解槽結(jié)構(gòu)復雜，此外這類膜制造工藝復雜化，成本高，耐酸堿性能差，例如在專利申請?zhí)?1109442.3的專利申請公開說明書中提到反滲膜和用鈦白粉和二氧化硅的生化反應(yīng)合成板就屬于這類膜。這類膜目前只在海水淡化、污水處理等方面得到一些應(yīng)用，而冶金、化工中大量鹽類的濃縮還依賴于蒸發(fā)濃縮，尋找一些性能優(yōu)越的離子交換膜、反滲透膜一直是冶金界致力研究的目標，因為膜技術(shù)的進步將推動濕法冶金的技術(shù)進步。
本發(fā)明的目的是尋找一種電阻低，離子交換容量大、能達到足夠的電流密度，耐腐蝕，價格低的隔膜材料，使無電源電解法技術(shù)實用化。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種新型隔膜無電源電解法，由待提取液，沉積極，腐蝕液、腐蝕極以及加在他們之間的隔膜組成，過程在電解槽中進行，接通沉積極及腐蝕極，電解自動進行，所說的隔膜為聚酰胺纖維制成的高密度布，腐蝕極采用雙腐蝕極結(jié)構(gòu)，即沉積極每個表面和兩個腐蝕極面構(gòu)成原電池。將聚酰胺高密度布做成套，套在耐腐蝕材料制成的框架上，制成隔膜槽。當用于含銅溶液提取電銅，隔膜為聚酰胺66纖維布，或聚酰胺6，待提取液成分為Cu＞1g/l，其它金屬不限，沉積極為銅板、不銹鋼板或鈦板，腐蝕液為硫酸亞鐵的酸性水溶液，PH＜5，腐蝕極為鐵板。
下面結(jié)合附圖及附圖所示的實施例對本發(fā)明的內(nèi)容作進一步說明，但發(fā)明的內(nèi)容不限于附圖所示。


圖1為電解槽主視圖。
圖2為電解槽的俯視圖。
1為電解槽，2為沉積極，3為隔膜，4為腐蝕板，5為隔膜框架，6為腐蝕液，7為待提取液，8為導線。
用聚酰胺纖維制成的高密度布作為原電池中的隔膜。過程在電解槽中進行，在電解槽中加入待提取金屬的溶液和腐蝕液(可為制成腐蝕極的金屬的鹽溶液)，兩種溶液之間用隔膜隔開，在待提取金屬液里插入沉積極(可用石墨板、不銹鋼板、鈦板以及待提取金屬的板制成，在腐蝕液中插入腐蝕極(可用鐵、鋅、鋁等活潑金屬實板制成)。將腐蝕極和沉積極用導線接通，電解自動進行。待提取金屬離子不斷在沉積極上沉積，沉積到一定厚度時將其從極上取下，得到待提取金屬板。為了使電流密度盡可能大，本發(fā)明提出了雙腐蝕極結(jié)構(gòu)，即每一沉積極和兩個腐蝕極面構(gòu)成一個原電池。
用聚酰胺纖維制成的高密度膜在電解過程中的作用機理是待提取液中的酸會自動少量擴散到腐蝕液中，使腐蝕液維持必要的酸度，防止腐蝕極鈍化，而腐蝕所產(chǎn)生的金屬離子會穿透薄膜進入待提取液，電解時由于過程處于一種擴散控制，待提取的金屬離子在沉積極上處于平衡狀態(tài)，過電位較小，雜質(zhì)原素析出較少，槽電壓隨待提取金屬的濃度降低，極大的減少了雜質(zhì)元素由于濃度差極化而析出。大幅度提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，而且腐蝕液無需循環(huán)和凈化，簡化了工藝，降低了成本。
本發(fā)明中聚酰胺高密度膜在電解槽中的施工和安裝是將該隔膜做成隔膜套，套在防腐材料制成的隔膜框架上制成隔膜槽，將腐蝕極插入隔膜槽，再在該隔膜槽中注入腐蝕液，最后將隔膜槽放入待提取液中。在待提取液中插入沉積極，接通腐蝕極和沉積極，電解自動進行。
使用本發(fā)明提出的新型隔膜，與現(xiàn)有的離子交換膜、反滲透膜及其它膜相比，具有如下優(yōu)點1)離子交換量大，電流密度高，耐腐蝕，價格低，能實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn);2)腐蝕液無需循環(huán)和凈化，簡化了工藝，降低了成本;3)設(shè)計了雙腐蝕極，提高電流密度及產(chǎn)品質(zhì)量。
實施例1，如附圖所示的電解裝置，隔膜為聚酰胺66纖維高密度布，將其做成套，套在塑料制成的多孔框架上，制成隔膜槽。待提取液成份為Cu30g/l，F(xiàn)e25g/l，Al20g/l，其它金屬微量，PH＝0.5。腐蝕液為硫酸亞鐵的酸性水溶液PH＝2.5。沉積極為銅板(不銹鋼板，鈦板也可)，腐蝕極為鐵板。電流密度為20-68A/m2。沉積極上得到的銅板(產(chǎn)品)含銅99.93%，鐵耗量為1.3g/gCu。
實施例2，電解裝置如附圖所示，所用隔膜及沉積極材板與例1相同。腐蝕液成份為硫酸鋅溶液PH＝2，腐蝕極為鋅片，待提取液成份為Zn80g/l，銅2g/l，其它金屬小于1g/l，PH＝1，電流密度20-30A/m2，鋅耗為1.1g/gCu。在沉積極上得到的銅含銅98%。
權(quán)利要求
1.一種新型隔膜無電源電解法，由待提取液，沉積極，腐蝕液、腐蝕極以及加在他們之間的隔膜組成，過程在電解槽中進行，接通沉積極及腐蝕極，電解自動進行，其特征在于所說的隔膜為聚酰胺纖維制成的高密度布，腐蝕極采用雙腐蝕極結(jié)構(gòu)，即沉積極每個表面和兩個腐蝕極面構(gòu)成原電池。
2.按權(quán)利要求1所述的電解法，其特征在于將聚酰胺高密度布做成套，套在耐腐蝕材料制成的框架上，制成隔膜槽。
3.按權(quán)利要求1、2所述的電解法，用于含銅溶液提取電銅，其特征在于隔膜為聚酰胺66纖維布，或聚酰胺6，待提取液成分為Cu＞1g/l，其它金屬不限，沉積極為銅板、不銹鋼板或鈦板，腐蝕液為硫酸亞鐵的酸性水溶液，PH＜5，腐蝕極為鐵板。
全文摘要
本發(fā)明是一種新型隔膜無電源電解法，用聚酰胺纖維制成的高密度布作為原電池中的隔膜，過程在電解槽中進行。在待提取金屬液及腐蝕液之間用這個隔膜隔開，并設(shè)計了雙腐蝕極結(jié)構(gòu)，接通腐蝕極及沉積極，電解自動進行。用該材料作為原電池中的隔膜，離子交換量大，電流密度高，耐腐蝕，價格低，能實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。腐蝕液不循環(huán)不凈化，產(chǎn)品質(zhì)量高而成本低。可用于提取溶液中的金屬如Cu、Ag、Bi等，具有很好的推廣應(yīng)用前景。
文檔編號C22B3/46GK1106473SQ9410093
公開日1995年8月9日 申請日期1994年2月1日 優(yōu)先權(quán)日1994年2月1日
發(fā)明者張旭, 耿惠 申請人:昆明工學院