[发明专利]钴的电解提取用阳极、以及电解提取方法

说明书

本申请是申请人于2009年6月9日提出的国际申请号为PCT/JP2009/060504(200980121621.2)、发明名称为“锌及钴的电解提取用阳极、以及电解提取方法”的国际申请的分案。

技术领域

本发明涉及通过电解从电解液中获取锌及钴时使用的电解提取用阳极、以及锌及钴的电解提取法。

背景技术

就锌的电解提取而言，从锌矿进行锌离子的提取，使阳极和阴极浸渍于含有得到的锌离子的溶液(以下为电解液)中，通电，在阴极上析出高纯度的锌。该电解液通常是因硫酸而显酸性的水溶液，因此，阳极上的主要反应产生。但是，除了氧产生以外还有阳极上发生的反应。其反应是电解液中所含的+2价锰离子的氧化。该锰离子在锌离子的提取工序中混入到电解液中。即，在锌离子的提取工序中，在对锌矿进行了氧化焙烧之后，用硫酸溶液使锌离子浸出，在该焙烧时通过锌矿中一部分锌和铁的反应而形成锌铁素体。该锌铁素体是难以浸出锌离子的化合物，所以在浸出过程中添加锰矿或二氧化锰、高锰酸钾作为氧化剂，氧化该锌铁素体而将其除去。如此可以将锌铁素体除去，在最终提取出了锌离子的硫酸酸性的电解液中，有+2价锰离子存在。

在上述锌的电解提取中，铅或铅合金被用作阳极，但从氧产生电位高、氧产生所需的能耗大、从阳极通过已溶解的铅离子在阴极上析出的锌的纯度降低等理由出发，作为克服这样的缺点的阳极，使用将钛等导电性基体上用贵金属或贵金属氧化物的催化剂层实施被覆的不溶性电极。例如专利文献1中公开有使用被覆了含有氧化铱的活性涂层的不溶性电极的铜的电解提取法。用含有氧化铱的催化剂层、特别是由氧化铱和氧化钽构成的催化剂层被覆成为导电性基体的钛的不溶性电极，相对于自酸性水溶液的氧产生具有高催化性和耐久性，被用作针对钢板的电镀锌、电镀锡中的氧产生用阳极，另外还可以用作电解铜箔制造中的氧产生用阳极。例如，本发明人在专利文献2中公开有电解时抑制阳极上生成二氧化铅的氧产生用阳极，作为适于镀铜或电解铜箔制造的氧产生用的不溶性阳极。这样的不溶性阳极，近年来即便在金属的电解提取中也对其应用进行研究。

另外，在钴的电解提取中，从含有钴的矿物中提取+2价钴离子，在得到的含有钴离子的溶液(以下为电解液)中浸渍阳极和阴极并通电，使高纯度的钴在阴极上析出。该溶液通常为酸性水溶液，作为具有代表性的电解液，通常有在通过盐酸成为酸性的含有氯化物离子的水溶液中溶解有+2价钴离子得到的氯化物系电解液、在通过硫酸成为酸性的水溶液中溶解有+2价钴离子得到的硫酸系电解液。关于钴的电解提取，是在电解液中浸渍阳极和阴极，使一定量的钴在阴极上析出之后、取出阴极并回收钴。另一方面，关于阳极上的反应，通常在使用氯化物系电解液的情况下氯产生成为主要的反应，在使用硫酸系电解液的情况下氧产生成为主要的反应。不过，根据阳极对何种反应的催化性而在阳极上发生的主要反应发生变化，另外氯产生和氧产生都会发生。

在上述钴的电解提取中，铅或铅合金等铅系电极被主要用作阳极，但相对于阳极反应的电位高，因此存在以下的缺点：阳极反应所需的能耗大、从阳极通过已溶解的铅离子在阴极上析出的钴的纯度降低等缺点。另外，在将铅系电极用于阳极的情况下，在作为阳极的主要反应的氯产生或氧的同时，电解液中所含的+2价钴离子被氧化，阳极上生成碱式氢氧化钴(CoOOH)，通过该反应会有原本应该在阴极上被还原的电解液中的+2价钴离子在阳极被浪费掉的副反应。另一方面，关于这样的碱式氢氧化钴的生成，可知钴离子或碱式氢氧化钴和铅系电极的电极材料的反应也同时进行，在电极上生成化合物，这对于铅系电极的稳定化有部分贡献，但由于+2价钴离子在阳极发生反应而被消耗掉，导致在阴极上析出的+2价钴离子减少，所以只要阳极自身具有高耐久性，就是原本不需要的副反应。作为克服如上所述的铅系电极涉及的缺点的阳极，在研究用贵金属或贵金属氧化物的催化剂层被覆在钛等导电性基体上的不溶性电极。例如非专利文献1中记载有氯化物系电解液中将不溶性电极用于阳极的钴的电解提取。

专利文献1：日本特开2007-162050号公报

专利文献2：专利第3914162号公报

非专利文献1：T.Akre，G.M.Haarberg，S.Haarberg，J.Thonstad，和O.M.Dotterud，ECS Proceedings，PV 2004-8，pp.276-287(2005)