金属的电解提取用阳极的用图
【专利说明】
[0001] 本申请是【申请号】201080054561. X，PCT 【申请号】PCT/JP2010/070809,申请日： 2010. 11. 22,发明名称："金属的电解提取用阳极以及电解提取方法"的申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及通过电解来从电解液中提取期望的金属的电解提取用阳极的用途。
【背景技术】
[0003] -般而言，金属的电解提取通过如下方法进行：使阳极和阴极浸渍于包含想要提 取的金属的离子在内的水溶液（以下，称为电解液）中来进行通电，并在阴极上使该金属析 出。作为阳极，多使用由铅或者铅合金组成的阳极。另外，作为电解液，使用硫酸系、氯化物 系等各种电解液。
[0004] 例如，在对锌进行电解提取的情况下，使用包含从锌矿石提取出来的锌离子在内 的硫酸系的电解液。在该锌的电解提取中，不仅在阴极上析出锌，而且在阳极上作为主反应 还产生氧。另外，在阳极上，在锌离子的提取工序等中还发生在电解液中混入的+2价的锰 离子的氧化，在阳极上析出氢氧化锰（MnOOH)，进而析出二氧化锰（MnO 2)等锰化合物。锰化 合物对析氧的催化剂性极低，导电性也低，因此使析氧电位增加，其结果是，成为电解电压 上升的原因。另外，在将铅或者铅合金电极用于阳极的情况下，还存在以提高电极的耐久性 为目的而在电解液中加入+2价的钴离子的情况。此时，在阳极上，作为副反应，还发生+2 价的钴离子的氧化，由此而生成的+3价的钴离子与电极进行反应，来生成化合物。若对这 样的化合物进行长时间的电解，则成为渣泥而沉淀到电解液中。然后，该沉淀物的一部分溶 解到电解液中，铅离子或钴离子溶出，混入到在阴极生成的锌中，成为使锌金属的纯度下降 的主因。
[0005] 在钴以及镍的电解提取中也同样使用硫酸系的电解液。在该情况下，尽管也在阴 极上析出钴或者镍，而且在阳极上作为主反应发生析氧，但在电解液中作为杂质而存在的 +2价的锰离子产生如上述那样的副反应，成为电解电压增加的原因。另外，尽管在钴的电解 提取中，在电解液中存在+2价的钴离子，且在阴极上对其进行还原而析出钴金属，但在阳 极上不仅析氧还对+2价的钴离子进行氧化，从而生成氢氧化钴（CoOOH)。该氢氧化钴的针 对析氧的催化剂性极低，导电性也低，因此与锰化合物同样，成为使电解电压上升的原因。
[0006] 另外，在钴以及镍的电解提取中，还存在使用氯化物系的电解液的情况。例如，在 钴的电解提取中，使用包含从含钴矿石中提取出来的+2价的钴离子在内的盐酸酸性的电 解液。在使用该电解液的情况下，在阴极上析出钴，且在阳极上作为主反应而析氯。然而， 在阳极上，作为副反应，还对电解液中所含的+2价的钴离子进行氧化而析出氢氧化钴，与 上述同样，成为使电解电压上升的原因。另外，在使用了氯化物系电解液的镍的电解提取 中，若在电解液中存在+2价的锰离子，则如前所述，在阳极上析出氢氧化锰或二氧化锰，成 为使电解电压上升的原因。
[0007] 如上所述，在锌、钴、镍的电解提取中，阳极的主反应是析氧或者析氯，在将析氧作 为主反应的情况下，经常使用由铅或者铅合金组成的阳极。尽管由铅或者铅合金组成的电 极具有低成本的优点，但由于析氧的过电压大因此电解电压高，另外，像上述那样在电解液 中溶出铅离子，因此有在阴极上析出的金属的纯度下降的问题。另外，相对于析氯，催化剂 性低，因此由于比析氧其过电压更高这一点，不优选。为此，作为克服这样的问题的阳极，近 年来，开始使用以包含贵金属或者贵金属氧化物在内的催化剂层来覆盖钛等的导电性基体 的不溶性电极。例如，作为现有技术，在专利文献1中，公开了一种使用涂敷含有氧化铱的 活性涂层而形成的不溶性电极来对铜进行电解提取的方法。
[0008] 在先技术文献
[0009] 专利文献
[0010] 专利文献1 :日本特开2007-162050号公报
[0011] 发明要解决的课题
[0012] 在使用了专利文献1中记载的阳极的电解提取中，没有因上述铅离子的溶出而引 起的问题。另外，电解电压大的问题也能在一定程度上得到解决。然而，即使使用该阳极， 也未能解决在阳极上因副反应而析出绝缘性的副反应生成物所带来的各种问题。
[0013] 以下，举出以锌的电解提取以及镍的电解提取为例来说明该问题。即，在使用了硫 酸系的电解液的锌的电解提取或者镍的电解提取中，还有如下情况：在将现有的不溶性电 极用于阳极的情况下，仍在阳极上较析氧而先产生从+2价到+3价的锰离子的氧化反应，+3 价的锰离子与水进行反应而成为不溶性的氢氧化锰，并在阳极上析出/累积。还有氢氧化 锰被进一步氧化为二氧化锰而析出/累积的情况。
[0014] 所累积的这些锰化合物不具有不溶性电极的催化剂层那样的针对析氧的催化剂 性。另外，氢氧化锰的导电性极低，呈绝缘性，因此阻碍在电解液和阳极之间的界面所必须 生成的电子的传输。故而，若在阳极上累积锰化合物，则将阻碍不溶性电极所具有的催化剂 性，析氧电位上升，电解电压变高。即，在使用了专利文献1所记载的现有的不溶性电极的 电解提取中，
[0015] (1)尽管在电解初期能降低电解电压，但电解电压随着锰化合物累积而变高，结果 是出现在电解时所消耗的电力变大的问题。
[0016] 此外，在阳极上累积锰化合物会在现有的电解提取中引起如下问题，
[0017] (2)在阳极上的电流分布不均匀，在阴极上的金属的析出不均匀，
[0018] (3)在阴极上枝晶生长出的金属到达阳极，阳极与阴极短路，
[0019] (4)由于为了避免上述短路的问题而需要加长阳极和阴极之间的极间距离，因此 电解电压因电解液的欧姆损耗而变高，
[0020] 另外，若为了避免上述的问题而进行从阳极去除锰化合物的作业，则存在如下问 题：
[0021] (5)在此期间必须中止电解，不能进行连续的电解，
[0022] (6)在去除锰化合物时催化剂层损伤，不溶性电极的耐久性下降。
[0023] 另一方面，针对使用了氯化物系的电解液的现有的钴的电解提取，仍由于在不溶 性电极上连续地析出/累积绝缘性的氢氧化钴，而产生了与上述（1)~（6)中的锰化合物 相同的问题。
[0024] 进而，在现有的钴的电解提取中，产生了如下的问题，
[0025] (7)本来应该在阴极被还原的+2价的钴离子为了生成氢氧化钴而在阳极附近被 消耗，
[0026] (8)氢氧化钴生长到设置于阳极的阳极袋的外侧，并在阳极袋的外侧产生氯，在进 行电解提取的环境中排放对人体有害的氯。
【发明内容】
[0027] 本发明鉴于上述事实而提出，其课题在于，提供一种相对于在将现有的铅或者铅 合金电极或不溶性电极构成的阳极，能使电解电压下降，且对副反应生成物析出以及累积 到阳极上以及因此而引起的电解电压的上升进行抑制的电解提取用阳极，以及提供一种相 对于在将现有的铅或者铅合金电极或不溶性电极用于阳极的电解提取，能使电解电压下 降，且对副反应生成物析出以及累积到阳极上以及因此而引起的电解电压的上升进行抑制 的电解提取方法。另外，提供一种阳极的用途，其为阳极作为镍的电解提取用阳极，并且一 边抑制所述阳极上的锰化合物的析出的副反应，一边从氯化物系电解液电解提取镍的用 途，所述阳极具有：导电性基体；以及形成于所述导电性基体上的催化剂层，所述催化剂层 包含非晶态的氧化铱。
[0028] 用于解决课题的手段
[0029] 本申请发明者为了解决上述的课题而进行了各种探讨的结果是，若针对使用了硫 酸系的电解液的电解提取，将在导电性基体上形成了包含非晶态的氧化铱在内的催化剂层