钴白合金电解造液技术研究

论文摘要

随着世界经济的快速发展,特别是电池功能材料、超细粉体材料和超硬材料的迅猛发展,导致相关有色金属材料的消费量也在快速增长,特别是中国十分缺乏并全球消费势头迅猛的钴资源。要确保我国有色金属工业的可持续发展和矿产资源的可持续开采,就要坚持国内国外两种资源并举,除了加大国内找矿的力度外,开发利用海外有色金属资源已十分紧迫。开发海外有色金属资源对我国经济的发展具有战略的、全局性的意义,是有色金属工业发展主要的、必然的选择。非洲国家钴资源丰富,但非洲国家出台限制钴矿的出口,鼓励将钴矿加工成钴产品后再出售给国外,针对上述政策,必须研制一种低成本溶出钴白合金的技术。本论文主要研究了以非洲某国生产的钴白合金为原料,在13001500℃下熔化钴白合金,并浇铸成阳极块作阳极,铜片作阴极,以硫酸为电解液,在直流电的作用下,考查了含硅量不同的钴白合金的电化学溶解性能,根据电化学溶解中存大的问题加入适当的添加剂,使电化学溶解能正常进行。试验结果表明:含硅≤2.6%的钴白合金,电解液不外加任何添加剂,能在电流密度为700 A·m-2下正常电化学溶解,含硅量越低,钴白合金能在越高的电流密度下电化学溶解;含硅≤2.6%的钴白合金,电解液外加添加剂A,用量为0.2mol·L-1时,能在电流密度为1400 A·m-2下正常电化学溶解;含硅≤2.6%的钴白合金,电解液外加添加剂A,用量为0.2mol·L-1时,外加添加剂B,能提高电流密度,但提高的幅度不大;含硅量>2.6%的钴白合金,电解液不添加任何添加剂,随含硅量的增加,能正常电化学溶解的电流密度越小,电流密度不超过500 A·m-2,限制了在工业中的生产应用;含硅量>2.6%的钴白合金,电解液外加添加剂A,用量为0.2mol·L-1时,能小幅度提高电流密度,继续增加添加剂A的用量,基本上不能提高钴白合金电化学溶解的电流密度;含硅量>2.6%的钴白合金,电解液外加添加剂A和B,用量分别为0.2mol·L-1和0.12mol·L-1时,钴白合金能在电流密度为1400 A·m-2下进行电化学溶解;动态试验结果表明,含硅7.3%钴白合金的阳极效率为93.37%,溶解1t阳极耗电2.064kwh,铜粉成粉率为30.81%,钴一次电溶出率为87.45%,铜粉含铜99.5%,铜粉占原料含铜量80.85%,铁大部分进入溶液,初步分离了铜与钴铁。本论文的最大特点是对含硅量不同的钴白合金电化学溶解性能进行了分类和加入新型添加剂B消除钴白合金溶解过程中的钝化现象。该法操作条件温和,初步实现了铜与钴铁的分离,生产成本低,与其它方法相比具有明显的优势。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 钴的概述
• 1.2.1 钴的物理化学性质
• 1.2.2 钴的矿物与分布
• 1.2.3 钴白合金的来源
• 1.3 钴矿及钴白合金提取工艺综述
• 1.3.1 从含钴矿物提取钴
• 1.3.2 从含钴料提取钴
• 1.4 目前钴白合金提钴存在的问题及本课题设想
• 1.4.1 钴白合金溶解存在的问题
• 1.4.2 论文设想
• 1.5 本文的主要研究内容、创新之处及意义
• 1.5.1 主要研究内容
• 1.5.2 创新之处
• 1.5.3 意义
• 第二章 试验研究方法
• 2.1 试验原料及仪器
• 2.1.1 试验原料
• 2.1.2 试验仪器
• 2.2 试验研究方法
• 2.2.1 试验装置及操作过程
• 2.2.2 电化学溶解试验
• 2.3 试验表征
• 2.3.1 ICP 分析
• 2.3.2 分光光度分析
• 2.3.3 酸碱滴定法
• 2.4 试验数据处理
• 第三章 电解过程消除钝化的添加剂遴选和优化试验
• 3.1 引言
• 3.2 无添加剂对电化学溶解的影响
• 3.3 添加剂A 对电化学溶解的影响
• 3.4 添加剂B 对电化学溶解的影响
• 3.5 添加剂A 和添加剂B 对电化学溶解的影响
• 3.6 本章小结
• 第四章 钴白合金无隔膜电解造液试验
• 4.1 引言
• 4.2 试验的原理
• 4.3 静态试验结果与讨论
• 4.3.1 电解液温度对电化学溶解的影响
• 4.3.2 硫酸浓度对电化学溶解的影响
• 4.3.3 极距对电化学溶解的影响
• 4.3.4 电极阴阳面积比对电化学溶解的影响
• 4.4 动态试验结果与讨论
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 在校期间发表的论文