[发明专利]非离子型表面活性剂在通过电解提取金属中的应用

说明书

本发明涉及金属的电解加工方法和非离子型表面活性剂在这些方法中的应用。

除贵金属外，自然界中极少存在纯金属。它们主要从包含金属氧化物或金属硫化物作为主要成分的其矿石中提取。存在两种不同的从矿石中提取纯金属的方法。用于提取的方法取决于矿石的组成及其化学性能。

首先，可以通过与碳一起加热来从金属氧化物中提出氧。由此形成元素金属和二氧化碳。

其次，如果一些金属的矿石尚未以氧化物形式存在，则可以通过焙烧将其氧化，然后用酸将其转化成盐。随后通过电解由这些盐溶液获得纯金属。此外，在某些矿石的情况下，金属可以通过沥滤法，例如借助酸性或碱性水溶液，直接从矿石中提取，加工，然后通过电解法获得。

与其它金属一起以元素形式存在的金属，例如铜，同样通过电解提纯。

用于金属提取或其提纯的电解处理是重要的工艺步骤。

电解的缺点在于电解通常在酸性介质中进行，其中在电极处不仅形成所需的纯金属，还发生例如形成氧气、氢气或氯气的化学氧化还原过程。产生的气泡穿过电解质溶液上升并涌出所述溶液。电解质溶液由此形成薄雾。这种薄雾通常具有高度腐蚀性且有毒。因此在电解车间中通常需要特殊措施以例如保护人员。

文献推荐在电解质溶液中使用表面活性剂以减少薄雾形成。

因此，例如，US4,484,990和WO95/30783描述了使用含氟的表面活性剂抑制铜提取中的酸雾。此外，要指出的是，使用这些表面活性剂同时改进了铜质量。

Hydrometallurgy70，2003，第1至8页描述了一种在铜的电解提取中评估泡沫层的方法。由于表面活性剂的添加而在电解质溶液上聚集的泡沫层影响了薄雾形成。为此，在Hydrometallurgy中使用表面活性剂F68，并研究了其对泡沫层形成的影响。

US2004/149589描述了对于泡沫层的形成，使用皂草苷，一种来自皂树(Quillaja saponaria tree)的天然提取物，可以借助它避免铜电解中的薄雾形成。

在Canadian Metallu rgical Quaterly43，2004，4，第449至460页中，描述了不同表面活性剂体系在铜的电解提取中的影响。

已知用于金属电解的表面活性剂体系并不总是对沉积金属的纯度和密度具有正面影响。此外，在所有已知表面活性剂体系的情况下，在电解完成后获得的电解质溶液不可能在不加工的情况下再使用。此外，迄今已知用于电解法的表面活性剂并非都在各自工艺条件下稳定。

因此，本发明的目的是提供这样的表面活性剂体系，其优选当以尽可能低的浓度使用时，基本避免在酸性溶液的电解中的薄雾形成并优选同时改进沉积的金属的性能谱，特别是纯度和密度。此外，该表面活性剂体系应该能够在电解完成之后再使用，优选无需对其加工而再使用。

为了实现该目的，本发明从一种电解处理含金属的溶液的方法开始。

在本发明的方法中，在电解质溶液中使用至少一种非离子型表面活性剂，该表面活性剂在0.2重量％的表面活性剂浓度和24℃的温度下，在用水以1:10的比率稀释的包含190克/升硫酸和157克/升硫酸铜的水溶液中，将电解质溶液的表面张力降低了20至60％，特别优选25至55％，特别是30至50％。

此外，在本发明的方法中，非离子型表面活性剂在包含50克具有190克/升硫酸和157克硫酸铜的水溶液以及基于溶液为0.5重量％的表面活性剂的溶液中，在5秒内振摇20次后，优选具有至少10毫升，特别优选25毫升，尤其优选至少40毫升的泡沫体积。

根据本发明发现，具有上述性能谱的表面活性剂体系当以非常低的浓度使用时，正面影响薄雾形成和在金属盐的电解中沉积的金属的质量，特别是纯度和密度。由于其使用，电解溶液的表面张力降低，因此促进了形成的气体，例如氢气、氧气或氯气的逸出并防止在气体逸出时电解质溶液的薄雾形成。此外，如果适当的话，使用所述表面活性剂或表面活性剂体系，可以实现在表面上形成泡沫层，这同样防止电解质导致的薄雾形成。

在电解质溶液表面上形成泡沫层的能力的度量是在上述条件下形成一定泡沫体积的能力。测定泡沫体积的方法产生可再现的结果，在来自Gerhardt(Bonn，Germany)，型号RA20的架设混合器中，如果该装置以7级，60转(测试时间：大约2分钟)运行，则在表面活性剂的0.05％浓度溶液中获得相同的泡沫值。

测定泡沫体积的两种测量方法都优选在直径特别优选为大约30毫米，尤其是直径为30毫米的摇动圆筒中进行。