雙膜三室電積鈷的氯氣消減及吸收試驗研究.pdf

1、氯氣怎么處理是電積鈷行業(yè)一直亟待解決的問題，現(xiàn)代電積鈷行多業(yè)采用CoCl2溶液體系制備鈷，該方法制備出的鈷品質(zhì)較高，色澤鮮亮，符合國家一級標(biāo)準(zhǔn)。但是，電積過程中會有氯氣產(chǎn)生，導(dǎo)致車間內(nèi)氯氣濃度過高，危害職工身心健康，同時降低了城市的空氣質(zhì)量。而且，用堿液吸收氯氣不僅增加了鈷的生產(chǎn)成本，吸收后的產(chǎn)物為NaClO，直接排放后造成環(huán)境的二次污染。目前，國內(nèi)外多只從氯氣的吸收角度進(jìn)行考慮，并沒有從根本上解決氯氣產(chǎn)生的問題。
　　本試驗從氯

2、氣的消減和吸收兩方面出發(fā)進(jìn)行試驗研究。利用離子膜電積工藝，設(shè)計雙膜三室電積鈷裝置，因為陽離子膜的選擇透過性有效阻擋了Cl-進(jìn)入陽極室，這從源頭上消除了氯氣的產(chǎn)生。試驗以電流效率，鈷品質(zhì)及氯氣消減率為指標(biāo)，進(jìn)行電流密度、電解液溫度、電解液酸度、電解液濃度、循環(huán)流量、極間距及鹽酸硫酸的初始酸度的單因素試驗，并通過正交試驗確定最佳允許條件為：電解6h為一個周期，電流密度為250A/m2，電極間距10cm，循環(huán)流量為200r/min，Co2+濃

3、度約60g/L左右,電解液pH為2，HCl和H2SO4初始質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％和1.5%，在此條件運行下的電流效率為98%左右，能耗4450kw.h/t左右，鈷板色澤光滑，無孔蝕，氯氣消減率達(dá)到95%左右。正交試驗確定影響電流效率的因素大小為：電流密度>溫度>循環(huán)流量>極間距，影響氯氣消減率的因素大小為：電解液溫度>初始酸度>極間距。美國膜的氯氣消減率在95%左右，國產(chǎn)膜的消減率在90%左右，美國膜約是國產(chǎn)膜價格的10倍，考慮到經(jīng)濟因素，

4、示范工程中使用的是國產(chǎn)膜。
　　氯氣的吸收采用水射器吸收方式，吸收溶液進(jìn)行了堿液和FeCl2溶液的對比，綜合考慮確定FeCl2溶液為吸收液，F(xiàn)eCl2溶液吸收每噸氯氣的費用為1000元，比堿液吸收成本節(jié)約一半。同時，最終產(chǎn)物為聚合氯化鐵可做凈水的混凝劑，可實現(xiàn)閉路循環(huán)，保護(hù)環(huán)境，具有經(jīng)濟價值，且操作安全。
　　示范工程建設(shè)4000噸/年綠色膜法電積新工藝的示范生產(chǎn)線，示范工程運行結(jié)果表明，膜電積工藝平均電流效率為91.3%，

5、比常規(guī)電積工藝電流效率高1.2個百分點；膜電積工藝的氯氣消減率為99.13%；膜電積工藝可將產(chǎn)生氯氣的氯離子轉(zhuǎn)換為鹽酸并全部回用，鹽酸資源回收利用率97.28%；膜電積工藝節(jié)約的直接生產(chǎn)成本約為5000元/t。
　　試驗用離子膜電積技術(shù)替代傳統(tǒng)的濕法冶煉技術(shù)，有效抑制了氯氣的產(chǎn)生，消除了常規(guī)鈷電積中氯氣泄漏的問題，實現(xiàn)氯氣零排放，使得車間內(nèi)的氯氣濃度符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)。同時可將產(chǎn)生氯氣的氯離子Cl-轉(zhuǎn)化為鹽酸，全部回用到濕法冶煉工藝