金屬的電解提取用陽(yáng)極的用圖
【專利說(shuō)明】
[0001] 本申請(qǐng)是【申請(qǐng)?zhí)枴?01080054561. X，PCT 【申請(qǐng)?zhí)枴縋CT/JP2010/070809,申請(qǐng)日： 2010. 11. 22,發(fā)明名稱："金屬的電解提取用陽(yáng)極以及電解提取方法"的申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及通過(guò)電解來(lái)從電解液中提取期望的金屬的電解提取用陽(yáng)極的用途。
【背景技術(shù)】
[0003] -般而言，金屬的電解提取通過(guò)如下方法進(jìn)行：使陽(yáng)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(lái)進(jìn)行通電，并在陰極上使該金屬析 出。作為陽(yáng)極，多使用由鉛或者鉛合金組成的陽(yáng)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(duì)鋅進(jìn)行電解提取的情況下，使用包含從鋅礦石提取出來(lái)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(yáng)極上作為主反應(yīng) 還產(chǎn)生氧。另外，在陽(yáng)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(jià)的錳 離子的氧化，在陽(yáng)極上析出氫氧化錳（MnOOH)，進(jìn)而析出二氧化錳（MnO 2)等錳化合物。錳化 合物對(duì)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(yáng)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(jià)的鈷離子的情況。此時(shí)，在陽(yáng)極上，作為副反應(yīng)，還發(fā)生+2 價(jià)的鈷離子的氧化，由此而生成的+3價(jià)的鈷離子與電極進(jìn)行反應(yīng)，來(lái)生成化合物。若對(duì)這 樣的化合物進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)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(yáng)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(jià)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(jià)的鈷離子，且在陰極上對(duì)其進(jìn)行還原而析出鈷金屬，但在陽(yáng) 極上不僅析氧還對(duì)+2價(jià)的鈷離子進(jìn)行氧化，從而生成氫氧化鈷（CoOOH)。該氫氧化鈷的針 對(duì)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(lái)的+2價(jià)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(yáng)極上作為主反應(yīng)而析氯。然而， 在陽(yáng)極上，作為副反應(yīng)，還對(duì)電解液中所含的+2價(jià)的鈷離子進(jìn)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(jià)的錳離子，則如前所述，在陽(yáng)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(yáng)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(yáng)極。盡管由鉛或者鉛合金組成的電 極具有低成本的優(yōu)點(diǎn)，但由于析氧的過(guò)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(wèn)題。另外，相對(duì)于析氯，催化劑 性低，因此由于比析氧其過(guò)電壓更高這一點(diǎn)，不優(yōu)選。為此，作為克服這樣的問(wèn)題的陽(yáng)極，近 年來(lái)，開(kāi)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(lái)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(xiàn)1中，公開(kāi)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(lái)對(duì)銅進(jìn)行電解提取的方法。
[0008] 在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0009] 專利文獻(xiàn)
[0010] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開(kāi)2007-162050號(hào)公報(bào)
[0011] 發(fā)明要解決的課題
[0012] 在使用了專利文獻(xiàn)1中記載的陽(yáng)極的電解提取中，沒(méi)有因上述鉛離子的溶出而引 起的問(wèn)題。另外，電解電壓大的問(wèn)題也能在一定程度上得到解決。然而，即使使用該陽(yáng)極， 也未能解決在陽(yáng)極上因副反應(yīng)而析出絕緣性的副反應(yīng)生成物所帶來(lái)的各種問(wèn)題。
[0013] 以下，舉出以鋅的電解提取以及鎳的電解提取為例來(lái)說(shuō)明該問(wèn)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(yáng)極的情況下，仍在陽(yáng)極上較析氧而先產(chǎn)生從+2價(jià)到+3價(jià)的錳離子的氧化反應(yīng)，+3 價(jià)的錳離子與水進(jìn)行反應(yīng)而成為不溶性的氫氧化錳，并在陽(yáng)極上析出/累積。還有氫氧化 錳被進(jìn)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(duì)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(yáng)極之間的界面所必須 生成的電子的傳輸。故而，若在陽(yáng)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(xiàn)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(shí)所消耗的電力變大的問(wèn)題。
[0016] 此外，在陽(yáng)極上累積錳化合物會(huì)在現(xiàn)有的電解提取中引起如下問(wèn)題，
[0017] (2)在陽(yáng)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(zhǎng)出的金屬到達(dá)陽(yáng)極，陽(yáng)極與陰極短路，
[0019] (4)由于為了避免上述短路的問(wèn)題而需要加長(zhǎng)陽(yáng)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(wèn)題而進(jìn)行從陽(yáng)極去除錳化合物的作業(yè)，則存在如下問(wèn) 題：
[0021] (5)在此期間必須中止電解，不能進(jìn)行連續(xù)的電解，
[0022] (6)在去除錳化合物時(shí)催化劑層損傷，不溶性電極的耐久性下降。
[0023] 另一方面，針對(duì)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(wèn)題。
[0024] 進(jìn)而，在現(xiàn)有的鈷的電解提取中，產(chǎn)生了如下的問(wèn)題，
[0025] (7)本來(lái)應(yīng)該在陰極被還原的+2價(jià)的鈷離子為了生成氫氧化鈷而在陽(yáng)極附近被 消耗，
[0026] (8)氫氧化鈷生長(zhǎng)到設(shè)置于陽(yáng)極的陽(yáng)極袋的外側(cè)，并在陽(yáng)極袋的外側(cè)產(chǎn)生氯，在進(jìn) 行電解提取的環(huán)境中排放對(duì)人體有害的氯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0027] 本發(fā)明鑒于上述事實(shí)而提出，其課題在于，提供一種相對(duì)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(yáng)極，能使電解電壓下降，且對(duì)副反應(yīng)生成物析出以及累積 到陽(yáng)極上以及因此而引起的電解電壓的上升進(jìn)行抑制的電解提取用陽(yáng)極，以及提供一種相 對(duì)于在將現(xiàn)有的鉛或者鉛合金電極或不溶性電極用于陽(yáng)極的電解提取，能使電解電壓下 降，且對(duì)副反應(yīng)生成物析出以及累積到陽(yáng)極上以及因此而引起的電解電壓的上升進(jìn)行抑制 的電解提取方法。另外，提供一種陽(yáng)極的用途，其為陽(yáng)極作為鎳的電解提取用陽(yáng)極，并且一 邊抑制所述陽(yáng)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(yáng)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(qǐng)發(fā)明者為了解決上述的課題而進(jìn)行了各種探討的結(jié)果是，若針對(duì)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