粗鎳電解精煉(electrore fining of crudenickei)是指用電解精煉法除去粗鎳中雜質獲得純鎳產品的鎳電解方法。產出的電鎳主要用於生產合金、電熱材料、磁性材料的原料和用作電鍍原料。粗鎳電解精煉於1926年在加拿大科.爾博恩港(Port Colborne)鎳精煉廠實現工業化，中國也於20世紀60年代開始用於工業生產。
基本介紹
- 中文名：粗鎳電解精煉
- 外文名：electrore fining of crudenickei
- 學科：冶金工程
- 領域：能源
- 範圍：冶煉
- 套用：生產合金、電熱材料等
簡介,原理,工藝,流動式隔膜電解槽,影響因素,
簡介
粗鎳電解精煉(electrore fining of crudenickei)是指用電解精煉法除去粗鎳中雜質獲得純鎳產品的鎳電解方法。產出的電鎳主要用於生產合金、電熱材料、磁性材料的原料和用作電鍍原料。
粗鎳電解精煉於1926年在加拿大科.爾博恩港(Port Colborne)鎳精煉廠實現工業化，中國也於20世紀60年代開始用於工業生產。
原理
以粗鎳為可溶陽極，純鎳作陰極，硫酸鎳和氯化鎳混合溶液作電解液，電解在隔膜電解槽內進行，當往電解槽通直流電時，粗鎳陽極發生溶解。
工藝
由硫化鎳焙燒成氧化鎳，再用電爐或反射爐還原熔煉所產出的粗鎳澆鑄成陽極。粗鎳的典型成分為：Ni 93.5，Co 1.0，Cu 4.0，Fe 0.8，S 0.6，As 0.05及Pb 0.01。陰極始極片以光滑的鐵板或不鏽鋼板作為種板電解含鎳溶液製得。為了防止粗鎳陽極中溶解的雜質在陰極析出，一般採用流動式的偏膜電解工藝。即將陽極液與陰極液用隔膜分開，同時在陽極液進入陰極室之前先進行淨化。電解液中所含少量的氯離子，能較有效地阻止陽極鈍化。此外，氯離子在陰極上的吸附，可使鎳離子比氫離子易於在陰極析出，而能提高電流效率，所以，一般用硫酸鎳與氯化鎳的混合溶液或氯化鎳溶液作電解液。電解液在電解過程中循環使用。
粗鎳陽極中標準電極電位較正的貴金屬，在電解過程中難於電化溶解，而與一些非金屬雜質成為陽極泥沉於槽底。電解液中的銅離子可被陽極泥中的金屬鎳置換成海綿銅。
流動式隔膜電解槽
為粗鎳電解的主體設備。電解槽用鋼筋混凝土建造，內襯不導電的瀝青保護層。粗鎳陽極浸在棲內的電解液中，陰極始極片裝於隔膜袋中並授入電解液。電解時，陰極室的液面稍高於陽極室的液面，使電解液不斷地從陰極室流入陽極室。此時，由於電滲和擴散作用使通過隔膜袋毛細管進入陰極室的雜質離子被流速大的反向流所帶出。
影響因素
有陰極室電解液成分、電解液鎳離子濃度，電解液pH值及電解溫度等。產品陰極鎳的純度主要取決於陰極液的化學成分。
提高電解液中鎳離子濃度可使電流效率增加。此外。為了獲得緻密平整的陰極鎳，陰極液中鎳離子濃度不應低於45g/L。氫離子在鎳陰極上的析出超電位比鎳離子小，氫在酸性溶液中的平衡電位比鎳的平衡電位正，因而氫比鎳更易在鎳陰極上析出。提高溶液的pH，氫的平衡電位向更負的方向移動，同時使氫的超電位增大。但pH不能超過5.5，否則電解液會析出鎳的氫級化物和鹼式膠體顆粒，這些顆粒易被陰極吸附，使陰極鎳晶體細化，機械性能變壞。通常控制pH在2.0-5.5。電解液中加入少量的硼酸使之與Ni(OH)2作用，可消除後者對陰極鎳結晶的影響。鎳析出的超電位隨溫度升高而降低，所以粗鎮電解精煉溫度較高，一般為333-343k。
開發新型的電解液和更有效的電解液深度淨化方法，以及新的電解液添加劑，是保證產品質量、提高電流效率以及改進電解工藝的主要途徑。
