金屬的電解提取用陽極的用圖
【專利說明】
[0001] 本申請是【申請?zhí)枴?01080054561. X，PCT 【申請?zhí)枴縋CT/JP2010/070809,申請日： 2010. 11. 22,發(fā)明名稱："金屬的電解提取用陽極以及電解提取方法"的申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及通過電解來從電解液中提取期望的金屬的電解提取用陽極的用途。
【背景技術(shù)】
[0003] -般而言，金屬的電解提取通過如下方法進行：使陽極和陰極浸漬于包含想要提 取的金屬的離子在內(nèi)的水溶液（以下，稱為電解液）中來進行通電，并在陰極上使該金屬析 出。作為陽極，多使用由鉛或者鉛合金組成的陽極。另外，作為電解液，使用硫酸系、氯化物 系等各種電解液。
[0004] 例如，在對鋅進行電解提取的情況下，使用包含從鋅礦石提取出來的鋅離子在內(nèi) 的硫酸系的電解液。在該鋅的電解提取中，不僅在陰極上析出鋅，而且在陽極上作為主反應(yīng) 還產(chǎn)生氧。另外，在陽極上，在鋅離子的提取工序等中還發(fā)生在電解液中混入的+2價的錳 離子的氧化，在陽極上析出氫氧化錳（MnOOH)，進而析出二氧化錳（MnO 2)等錳化合物。錳化 合物對析氧的催化劑性極低，導(dǎo)電性也低，因此使析氧電位增加，其結(jié)果是，成為電解電壓 上升的原因。另外，在將鉛或者鉛合金電極用于陽極的情況下，還存在以提高電極的耐久性 為目的而在電解液中加入+2價的鈷離子的情況。此時，在陽極上，作為副反應(yīng)，還發(fā)生+2 價的鈷離子的氧化，由此而生成的+3價的鈷離子與電極進行反應(yīng)，來生成化合物。若對這 樣的化合物進行長時間的電解，則成為渣泥而沉淀到電解液中。然后，該沉淀物的一部分溶 解到電解液中，鉛離子或鈷離子溶出，混入到在陰極生成的鋅中，成為使鋅金屬的純度下降 的主因。
[0005] 在鈷以及鎳的電解提取中也同樣使用硫酸系的電解液。在該情況下，盡管也在陰 極上析出鈷或者鎳，而且在陽極上作為主反應(yīng)發(fā)生析氧，但在電解液中作為雜質(zhì)而存在的 +2價的錳離子產(chǎn)生如上述那樣的副反應(yīng)，成為電解電壓增加的原因。另外，盡管在鈷的電解 提取中，在電解液中存在+2價的鈷離子，且在陰極上對其進行還原而析出鈷金屬，但在陽 極上不僅析氧還對+2價的鈷離子進行氧化，從而生成氫氧化鈷（CoOOH)。該氫氧化鈷的針 對析氧的催化劑性極低，導(dǎo)電性也低，因此與錳化合物同樣，成為使電解電壓上升的原因。
[0006] 另外，在鈷以及鎳的電解提取中，還存在使用氯化物系的電解液的情況。例如，在 鈷的電解提取中，使用包含從含鈷礦石中提取出來的+2價的鈷離子在內(nèi)的鹽酸酸性的電 解液。在使用該電解液的情況下，在陰極上析出鈷，且在陽極上作為主反應(yīng)而析氯。然而， 在陽極上，作為副反應(yīng)，還對電解液中所含的+2價的鈷離子進行氧化而析出氫氧化鈷，與 上述同樣，成為使電解電壓上升的原因。另外，在使用了氯化物系電解液的鎳的電解提取 中，若在電解液中存在+2價的錳離子，則如前所述，在陽極上析出氫氧化錳或二氧化錳，成 為使電解電壓上升的原因。
[0007] 如上所述，在鋅、鈷、鎳的電解提取中，陽極的主反應(yīng)是析氧或者析氯，在將析氧作 為主反應(yīng)的情況下，經(jīng)常使用由鉛或者鉛合金組成的陽極。盡管由鉛或者鉛合金組成的電 極具有低成本的優(yōu)點，但由于析氧的過電壓大因此電解電壓高，另外，像上述那樣在電解液 中溶出鉛離子，因此有在陰極上析出的金屬的純度下降的問題。另外，相對于析氯，催化劑 性低，因此由于比析氧其過電壓更高這一點，不優(yōu)選。為此，作為克服這樣的問題的陽極，近 年來，開始使用以包含貴金屬或者貴金屬氧化物在內(nèi)的催化劑層來覆蓋鈦等的導(dǎo)電性基體 的不溶性電極。例如，作為現(xiàn)有技術(shù)，在專利文獻1中，公開了一種使用涂敷含有氧化銥的 活性涂層而形成的不溶性電極來對銅進行電解提取的方法。
[0008] 在先技術(shù)文獻
[0009] 專利文獻
[0010] 專利文獻1 :日本特開2007-162050號公報
[0011] 發(fā)明要解決的課題
[0012] 在使用了專利文獻1中記載的陽極的電解提取中，沒有因上述鉛離子的溶出而引 起的問題。另外，電解電壓大的問題也能在一定程度上得到解決。然而，即使使用該陽極， 也未能解決在陽極上因副反應(yīng)而析出絕緣性的副反應(yīng)生成物所帶來的各種問題。
[0013] 以下，舉出以鋅的電解提取以及鎳的電解提取為例來說明該問題。即，在使用了硫 酸系的電解液的鋅的電解提取或者鎳的電解提取中，還有如下情況：在將現(xiàn)有的不溶性電 極用于陽極的情況下，仍在陽極上較析氧而先產(chǎn)生從+2價到+3價的錳離子的氧化反應(yīng)，+3 價的錳離子與水進行反應(yīng)而成為不溶性的氫氧化錳，并在陽極上析出/累積。還有氫氧化 錳被進一步氧化為二氧化錳而析出/累積的情況。
[0014] 所累積的這些錳化合物不具有不溶性電極的催化劑層那樣的針對析氧的催化劑 性。另外，氫氧化錳的導(dǎo)電性極低，呈絕緣性，因此阻礙在電解液和陽極之間的界面所必須 生成的電子的傳輸。故而，若在陽極上累積錳化合物，則將阻礙不溶性電極所具有的催化劑 性，析氧電位上升，電解電壓變高。即，在使用了專利文獻1所記載的現(xiàn)有的不溶性電極的 電解提取中，
[0015] (1)盡管在電解初期能降低電解電壓，但電解電壓隨著錳化合物累積而變高，結(jié)果 是出現(xiàn)在電解時所消耗的電力變大的問題。
[0016] 此外，在陽極上累積錳化合物會在現(xiàn)有的電解提取中引起如下問題，
[0017] (2)在陽極上的電流分布不均勻，在陰極上的金屬的析出不均勻，
[0018] (3)在陰極上枝晶生長出的金屬到達陽極，陽極與陰極短路，
[0019] (4)由于為了避免上述短路的問題而需要加長陽極和陰極之間的極間距離，因此 電解電壓因電解液的歐姆損耗而變高，
[0020] 另外，若為了避免上述的問題而進行從陽極去除錳化合物的作業(yè)，則存在如下問 題：
[0021] (5)在此期間必須中止電解，不能進行連續(xù)的電解，
[0022] (6)在去除錳化合物時催化劑層損傷，不溶性電極的耐久性下降。
[0023] 另一方面，針對使用了氯化物系的電解液的現(xiàn)有的鈷的電解提取，仍由于在不溶 性電極上連續(xù)地析出/累積絕緣性的氫氧化鈷，而產(chǎn)生了與上述（1)~（6)中的錳化合物 相同的問題。
[0024] 進而，在現(xiàn)有的鈷的電解提取中，產(chǎn)生了如下的問題，
[0025] (7)本來應(yīng)該在陰極被還原的+2價的鈷離子為了生成氫氧化鈷而在陽極附近被 消耗，
[0026] (8)氫氧化鈷生長到設(shè)置于陽極的陽極袋的外側(cè)，并在陽極袋的外側(cè)產(chǎn)生氯，在進 行電解提取的環(huán)境中排放對人體有害的氯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0027] 本發(fā)明鑒于上述事實而提出，其課題在于，提供一種相對于在將現(xiàn)有的鉛或者鉛 合金電極或不溶性電極構(gòu)成的陽極，能使電解電壓下降，且對副反應(yīng)生成物析出以及累積 到陽極上以及因此而引起的電解電壓的上升進行抑制的電解提取用陽極，以及提供一種相 對于在將現(xiàn)有的鉛或者鉛合金電極或不溶性電極用于陽極的電解提取，能使電解電壓下 降，且對副反應(yīng)生成物析出以及累積到陽極上以及因此而引起的電解電壓的上升進行抑制 的電解提取方法。另外，提供一種陽極的用途，其為陽極作為鎳的電解提取用陽極，并且一 邊抑制所述陽極上的錳化合物的析出的副反應(yīng)，一邊從氯化物系電解液電解提取鎳的用 途，所述陽極具有：導(dǎo)電性基體；以及形成于所述導(dǎo)電性基體上的催化劑層，所述催化劑層 包含非晶態(tài)的氧化銥。
[0028] 用于解決課題的手段
[0029] 本申請發(fā)明者為了解決上述的課題而進行了各種探討的結(jié)果是，若針對使用了硫 酸系的電解液的電解提取，將在導(dǎo)電性基體上形成了包含非晶態(tài)的氧化銥在內(nèi)的催化劑層