【摘要】：現代鈷電積行業(yè)往往采用氯化鈷電解體系進行鈷的回收,而電積過程中的氯氣產生問題一直是困擾該行業(yè)進一步發(fā)展的因素之一。一方面,氯氣的產生勢必會帶來高額的堿液吸收成本,隔膜袋的頻繁更換也會產生一定的不利因素;另一方面,氯氣的收集和吸收效率并不能夠達到100%,鈷電積車間的氯氣濃度通常情況下是超出國家標準的,這就給車間工人的健康帶來了極大的隱患。本課題從電積鈷的工藝改進入手,以雙膜三室電解工藝為出發(fā)點,采用極膜一體化裝置對鈷電積中氯氣的消除問題進行了研究。本研究主要由實驗室階段與中試階段兩個部分組成,實驗室階段下對影響鈷電積的各個參數(電解液中鈷離子濃度、電解液pH、電解液溫度、電流密度、鹽酸溶液及硫酸溶液質量分數)進行了單因素試驗,對單因素試驗的結果進行綜合性分析后,最終得出了在實驗室條件下的最佳電積參數。另外,還對每個電積周期內中隔室鹽酸的富集情況及氯氣的產生情況進行了分析與監(jiān)測。試驗中鈷離子濃度的測定采用火焰原子吸收分光光度法,氯離子濃度的測定采用電位滴定法,pH值的測定采用便攜式pH計,硫酸根濃度的測定采用鉻酸鋇分光光度法。在實驗室單因素試驗的基礎上,考慮到中試極膜一體化裝置的規(guī)模放大效應,對極膜一體化裝置的外側支撐材料以及設計進行了完善,增強了對最外側陰離子交換膜的支撐與保護,更大程度上考慮了電解液環(huán)境對極膜一體化裝置的變形性影響。現場中試試驗共分為四個階段進行,每個階段過后會對上一個階段出現的問題給予解決。通過為期四個階段的現場中試試驗,最主要的是對中隔室鹽酸的富集以及氯氣的削減程度進行了研究。通過四個階段的中試研究得出,經過一個周期(120h)的電積,鈷電積的平均電流效率達到了91.3%,噸鈷平均耗電量達到了5000kW·h/t,平均可回收質量分數為6%的鹽酸691.25L,氯氣的平均削減量達到了96.83%,直接節(jié)約電積鈷的生產成本為5942.49元/噸。中試結束后對電解液、鹽酸溶液、硫酸溶液等溶液中的pH值、鈷離子濃度、氯離子濃度、硫酸根濃度隨時間的變化規(guī)律進行了測定,并對其進行了分析。文章結尾處對電積中影響電極過程的因素進行了分析,通過分析可以得出:(1)陰極與陽極的相對位置的改變會影響陰極的邊緣效果;(2)電極面積的相對大小同樣會對陰極四周的邊緣質量產生影響;(3)電極間距的輕微改變不會對陰極的沉積形態(tài)造成劇烈的改變;(4)陰極表面的平整性與否直接關系到陰極沉積鈷的良好的粘結性,且會造成陰極沉積鈷表面氣孔的生成;(5)應盡量保持電積液的純度,避免在電積過程中多種離子的放電對鈷沉積的影響。通過對極膜一體化裝置在氯氣消除方面的試驗研究,總結得出:該工藝的使用大大降低了電積鈷過程中的氯氣產量,取消了常規(guī)鈷電積中隔膜袋的使用,減少了氯氣吸收成本,改善了車間工人的工作環(huán)境。同時,節(jié)約了電積鈷行業(yè)的生產成本,為電積鈷行業(yè)的良性發(fā)展奠定了一定的基礎。通過對實驗室小試與現場中試的研究,可以斷定,極膜一體化裝置在中試中的運用是成功的,工藝的出發(fā)點是新穎的。
【學位授予單位】：蘭州交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TF816

【引證文獻】

相關碩士學位論文 前2條

1 陳存凱;低溫等離子體改性陽離子交換膜方法及性能研究[D];蘭州交通大學;2018年

2 黑見星;離子交換膜法鈷電積工藝運行及優(yōu)化研究[D];蘭州交通大學;2016年

本文編號：2713706