KR20120031445A - Method for manufacturing high-purity nickel - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 니켈 함유 용액을 사용하여 전해 채취에 의해 리튬 전지용 고순도 니켈을 제조하는 방법에 관한 것이다.This invention relates to the method of manufacturing high purity nickel for lithium batteries by electrolytic extraction using a nickel containing solution.
리튬 전지에 사용되는 양극재의 니켈산 리튬이나 니켈코발트산 리튬은, 산화니켈과 탄산 리튬을 소정량 혼합한 것을 소성하여 제조한다. 이 때, 코발트 이외의 구리, 아연, 철 등의 불순물은 리튬 이온 전지의 충방전의 반복에 의해 전해질로 용출되어, 전지의 성능이나 수명에 악영향을 준다.Lithium nickelate or lithium nickel cobalt oxide of the positive electrode material used in the lithium battery is produced by firing a mixture of a predetermined amount of nickel oxide and lithium carbonate. At this time, impurities such as copper, zinc and iron other than cobalt elute into the electrolyte by repeated charge and discharge of the lithium ion battery, which adversely affects the performance and the life of the battery.
고순도 니켈을 제조하는 방법으로서 일본 공개특허공보 2007-46157 (특허문헌 1) 에 나타내는 바와 같이, 전해액으로서 니켈 함유 용액을 사용하여 전해할 때에, 애놀라이트를 pH 2 ? 5 로 조정하고, 애놀라이트에 함유되어 있는 철, 코발트, 구리 등의 불순물을, 산화제를 넣어 그 불순물을 수산화물로서 침전 제거하거나, 혹은 예비 전해에 의해 그 불순물을 제거하거나, 또는 Ni 박 (箔) 을 넣어 치환 반응에 의해 그 불순물을 제거하거나 하는 방법 중 어느 하나 또는 둘 이상의 방법을 조합함으로써 불순물을 제거한 후, 다시 필터를 사용하여 불순물을 제거하고, 제거 후의 액을 캐솔라이트로서 사용하여 전해하는 제조 방법이 있다.As shown in JP 2007-46157 A (Patent Document 1) as a method for producing high-purity nickel, anodolite is used at a pH 2? It is adjusted to 5, and impurities such as iron, cobalt, and copper contained in the anolite are added with an oxidizing agent to precipitate and remove the impurities as hydroxides, or to remove the impurities by preliminary electrolysis or Ni foil. Preparation by removing any impurities by combining any one method or two or more methods of removing the impurities by a substitution reaction, followed by removing the impurities using a filter, and then using the removed liquid as catholyte to manufacture the electrolyte. There is a way.
이와 같은 방법에서는 전해 중에 애놀라이트를 추출하고, 그 액을 수산화물로서 침전 제거하거나, 별도로 예비 전해가 필요하여 장치가 복잡해져 효율적이지 못하다는 문제가 있었다.In such a method, anodolite was extracted during electrolysis, and the liquid was precipitated and removed as a hydroxide, or a preliminary electrolysis was required, resulting in a complicated device and inefficient.
일반적으로, 리사이클 원료로부터 니켈 메탈을 제조하는 경우에는, 이온 교환이나 용매 추출 등으로 용액을 정제하고, 이것을 다시 전해 채취 또는 전해 정제를 실시하는 것이 보통이며, 이 방법으로 JIS 규격 H2104-1975 에 기재된 특종 및 1 종의 니켈 지금 (地金) 이 제조되고 있다. JIS 규격 특종의 불순물 농도는, 철 : 0.02 mass% 이하 즉, 200 mass ppm 이하, 구리 : 0.005 mass% 이하 즉, 50 mass ppm 이하이고, 아연의 규정은 없다. 그러나, 리튬 전지용 니켈 지금의 품질은, JIS 규격 H2104-1975 특종 이상을 요구하는 경우가 많기 때문에 품질을 개선할 필요가 있었다.In general, in the case of producing nickel metal from recycled raw materials, it is common to purify the solution by ion exchange, solvent extraction, or the like, and to carry out electrolytic collection or electrolytic purification again, which is described in JIS Standard H2104-1975. A scoop and one type of nickel foil are produced. The impurity concentration of the JIS standard scoop is iron: 0.02 mass% or less, that is, 200 mass ppm or less, copper: 0.005 mass% or less, that is, 50 mass ppm or less, and zinc is not specified. However, since the quality of nickel nickel for lithium batteries now requires more than the JIS standard H2104-1975 scoop, it is necessary to improve the quality.
본 발명은, 일반적으로 리사이클 원료로부터 니켈 메탈을 제조하는 경우에는, 이온 교환이나 용매 추출 등으로 용액을 정제하고, 이것을 다시 전해 채취를 실시한다.Generally when this invention manufactures a nickel metal from a recycling raw material, a solution is refine | purified by ion exchange, solvent extraction, etc., and this is electrolytically collected again.
이 때, 보다 효율적으로 리튬 전지용 등의 고순도의 니켈 지금을 제조하는 전해 채취 기술을 제공하는 것을 목적으로 한 것이다.At this time, it aims at providing the electrolytic collection technique which manufactures high purity nickel metals, such as for lithium batteries more efficiently.
상기 문제점을 해결하기 위해서, 전해액에 함유되어 있는 철, 아연, 구리의 불순물을 전해에 의해 불순물을 제거한 전해액 중의 불순물 농도가 0.1 ㎎/ℓ 이하인 전해액을 사용하여 전해함으로써, 복잡한 공정을 거치지 않고 효율적으로 니켈을 제조할 수 있다는 지견을 얻었다.In order to solve the above problems, the iron, zinc, and copper impurities contained in the electrolyte are electrolyzed using an electrolyte having an impurity concentration of 0.1 mg / l or less in the electrolyte from which impurities are removed by electrolysis, thereby efficiently avoiding a complicated process. The knowledge that nickel can be manufactured was acquired.
이 지견에 기초하여, 본 발명은Based on this knowledge, the present invention
(1) 전해액으로서 니켈 함유 용액을 사용하여 전해할 때에, 전해액에 함유되어 있는 불순물을 전해에 의해 미리 불순물을 제거한 전해액 중의 각 불순물 농도가, 각각 0.1 ㎎/ℓ 이하인 전해액을 사용하여 전해하는 고순도 니켈의 제조 방법.(1) When electrolytically using a nickel-containing solution as an electrolyte, high-purity nickel electrolysis using an electrolyte solution in which each impurity concentration in the electrolyte solution in which impurities contained in the electrolyte are previously removed by electrolysis is 0.1 mg / L or less, respectively. Method of preparation.
(2) 상기 (1) 에 기재된 전해액에 함유되는 불순물을 전해에 의해 제거한 전해액이 황산니켈 용액이고, 니켈 농도가 70 g/ℓ 이상인 고순도 니켈의 제조 방법.(2) The manufacturing method of high purity nickel whose electrolyte solution which removed the impurity contained in the electrolyte solution as described in said (1) by electrolysis is a nickel sulfate solution, and whose nickel concentration is 70 g / L or more.
(3) 상기 (1) 또는 (2) 에 기재된 전해액에 함유되어 있는 불순물이 철, 아연 및 구리 중 어느 1 종류이거나, 2 종류 이상 전해액에 함유되는 전해액인 고순도 니켈의 제조 방법.(3) The method for producing high-purity nickel, wherein the impurity contained in the electrolytic solution according to (1) or (2) is any one of iron, zinc, and copper, or is an electrolytic solution contained in two or more types of electrolytic solutions.
(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 전해액에 함유되어 있는 불순물을 제거하는 전해 공정에서, 그 전해시의 전류 밀도가 0.05 ? 7 A/d㎡ 인 고순도 니켈의 제조 방법.(4) In the electrolytic step of removing impurities contained in the electrolytic solution according to any one of (1) to (3), the current density during electrolysis is 0.05? Process for producing high purity nickel which is 7 A / dm 2.
(5) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 불순물을 전해에 의해 제거하는 전해액의 pH 가 1.0 이상 5.0 이하인 고순도 니켈의 제조 방법.(5) The method for producing high-purity nickel, wherein the pH of the electrolyte solution for removing the impurities according to any one of the above (1) to (4) is 1.0 or more and 5.0 or less.
(6) 전해액에 함유되는 불순물을 전해에 의해 제거한 전해액을 사용하여 전해 채취할 때에, 전해 채취 종료시의 니켈 농도가 50 g/ℓ 이상인 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 고순도 니켈의 제조 방법.(6) The high purity nickel according to any one of (1) to (5) above, wherein the nickel concentration at the end of electrolytic collection is 50 g / l or more when the electrolytic collection is performed using an electrolytic solution in which impurities contained in the electrolytic solution are removed by electrolysis. Manufacturing method.
(7) 상기 (6) 에 있어서, 전해 채취 공정에서의 전류 밀도가 0.5?10 A/d㎡ 인 고순도 니켈의 제조 방법.(7) The method for producing high-purity nickel according to the above (6), wherein the current density in the electrolytic picking step is 0.5 to 10 A / dm 2.
(8) 상기 (6) 또는 (7) 에 기재된 전해 채취 공정의 전해액의 pH 가 1.0 이상 5.0 이하인 고순도 니켈의 제조 방법.(8) The manufacturing method of high purity nickel whose pH of the electrolyte solution of the electrolytic collection process as described in said (6) or (7) is 1.0 or more and 5.0 or less.
(9) 상기 (6) 내지 (8) 중 어느 하나에 기재된 전해 채취 공정에서 사용하는 전해조가, 애노드와 캐소드를 격막으로 구획되고, 전해액에 함유되어 있는 불순물 농도가 0.1 ㎎/ℓ 이하인 전해액을 캐소드측에 간헐적 또는 연속적으로 넣는 것을 특징으로 하는 고순도 니켈의 제조 방법.(9) The electrolytic cell used in the electrolytic collection process in any one of said (6)-(8) divides an anode and a cathode by a diaphragm, and cathode-containing electrolyte solution whose impurity concentration contained in electrolyte solution is 0.1 mg / L or less A method for producing high purity nickel, which is placed intermittently or continuously on the side.
이상으로부터 본 발명에 의해,From the above, according to the present invention,
(1) 복잡한 공정 혹은 장치를 사용하지 않아도, 효과적으로 고순도 니켈을 제조할 수 있다.(1) High purity nickel can be manufactured effectively without using complicated process or apparatus.
도 1 은, 본 발명에 있어서의 처리 플로우를 나타낸다.1 shows a processing flow in the present invention.
니켈 도금이나 니켈 합금 도금의 연구로부터, 니켈 전해액에 함유되는 구리, 아연, 철의 불순물은, 니켈보다 우선적으로 전착된다고 한다. 애노드에 DSE 를 사용하는 전해 채취에서는, 저하된 니켈을 보충하기 위해서 탄산니켈 등을 용해시켜 니켈을 보급하고 있는데, 시판되고 있는 탄산니켈에는 구리, 아연, 철 등의 불순물을 함유하고 있다. 이 때문에 저하된 니켈을 보충하기 위해서, 탄산니켈을 연속적 혹은 간헐적으로 보급하면, 그에 따라 불순물도 전해액에 보급된다. 그 때문에, 불순물은 니켈 전착물에도 공석되어 고순도의 니켈을 얻을 수 없다.From the studies of nickel plating and nickel alloy plating, impurities of copper, zinc and iron contained in the nickel electrolyte are preferentially electrodeposited over nickel. In electrolytic extraction using DSE in the anode, nickel carbonate or the like is dissolved to replenish the reduced nickel, and commercially available nickel carbonate contains impurities such as copper, zinc and iron. For this reason, in order to replenish the reduced nickel, when nickel carbonate is replenished continuously or intermittently, impurities are also replenished in the electrolyte solution. For this reason, the impurities are also vaccinated in the nickel electrodeposition, and nickel of high purity cannot be obtained.
본 발명에서는, 전해로 저하된 니켈을 탄산니켈 등으로 보급하지 않고, 전해액 중의 불순물 농도가 0.1 ㎎/ℓ 이하인 전해액을 사용하는 고순도 니켈의 제조 방법이다.In this invention, it is the manufacturing method of high purity nickel using electrolytic solution whose impurity concentration in electrolyte solution is 0.1 mg / L or less, without supplying nickel electrolytically degraded with nickel carbonate.
(전해에 의한 불순물의 제거)(Removal of impurities by electrolysis)
5 ℓ 각형 (角形) 전해조를 사용하고 애노드에 DSE, 캐소드에 SUS, Ti 등을 사용하여, 전해액을 펌프로 순환하여 전해를 실시한다.The electrolytic solution is circulated with a pump using a 5 L square electrolyzer, SUS, Ti, etc. for the anode, and SUS and Ti for the cathode.
전해 조건으로는, 액온 20 ? 70 ℃, pH 1.0 ? 5.0, 전류 밀도 0.05 ? 7 A/d㎡ 로 실시한다.As electrolytic conditions, liquid temperature 20? 70 ° C., pH 1.0? 5.0, current density 0.05? It is carried out at 7 A / dm 2.
니켈 농도는, 불순물을 제거하는 전해가 종료된 시점에서 70 g/ℓ 이상이 되도록 초기 농도를 설정한다.The nickel concentration is set to an initial concentration such that the concentration of nickel is 70 g / l or more at the end of the electrolysis to remove impurities.
전해 종료시의 니켈 농도가 70 g/ℓ 미만에서는, 다음 공정의 니켈의 전해 채취에 있어서 니켈 농도 50 g/ℓ 이상까지밖에 전해할 수 없기 때문에, 얻어지는 고순도 니켈 지금이 적어지므로 바람직하지 않다.If the nickel concentration at the end of the electrolysis is less than 70 g / L, since only electrolytic concentration of nickel at a concentration of 50 g / L or higher can be delivered in the electrolytic collection of nickel in the next step, it is not preferable because the high-purity nickel obtained is less.
니켈 농도가 130 g/ℓ 이상에서는 황산니켈이 침전되기 때문에 바람직하지 않다.It is not preferable because nickel sulfate precipitates at a nickel concentration of 130 g / l or more.
액온은, 실온 (20 ℃) 이상이면 충분하지만, 70 ℃ 이상에서는 전해조에 사용하는 수지가 열화되기 쉬워 바람직하지 않다. 보다 바람직하게는, 40 ? 60 ℃ 이다.Although liquid temperature is sufficient as room temperature (20 degreeC) or more, in 70 degreeC or more, resin used for an electrolytic cell tends to deteriorate, and it is unpreferable. More preferably, 40? 60 ° C.
전해액의 pH 는, 연속적 혹은 간헐적으로 조정한다. pH 가 1.0 보다 낮으면 캐소드에 사용하는 SUS 가 용출되기 때문에 바람직하지 않다.PH of electrolyte solution is adjusted continuously or intermittently. If pH is lower than 1.0, since SUS used for a cathode elutes, it is not preferable.
한편, pH 가 5.0 보다 높아지면 수산화니켈이 발생하고, 침전이 발생하기 때문에 바람직하지 않다. 전해액의 관리에서, pH 가 1.0 ? 2.5 가 보다 바람직하다.On the other hand, when the pH is higher than 5.0, nickel hydroxide is generated and precipitation is not preferable. In the management of the electrolyte, the pH is 1.0? 2.5 is more preferable.
전류 밀도는 10 A/d㎡ 이하로 문제 없지만, 전류 밀도가 7 A/d㎡ 을 초과하면 전해액 중의 니켈 농도의 감소가 커지기 때문에, 전류 밀도는 0.05 ? 7 A/d㎡ 의 범위로 한다. 전해액 중의 니켈의 감소를 고려하면, 0.05 ? 1.0 A/d㎡ 의 범위가 보다 바람직하다.The current density is no problem at 10 A / dm 2 or less. However, if the current density exceeds 7 A / dm 2, the decrease in the nickel concentration in the electrolyte increases, so that the current density is 0.05? The range is 7 A / dm 2. Considering the reduction of nickel in the electrolyte, 0.05? The range of 1.0 A / dm <2> is more preferable.
전해 시간은, 전해액 중의 불순물 농도에 의존하고, 전류 밀도에는 거의 의존하지 않는다. 전류 밀도에 거의 의존하지 않는 것은, 불순물 농도가 낮기 때문에 불순물의 전착이 확산 지배의 영역에 들어가 있기 때문인 것으로 생각된다.The electrolysis time depends on the impurity concentration in the electrolytic solution and hardly depends on the current density. It is thought that the reason that it hardly depends on the current density is because impurity electrodeposition is in the region of diffusion domination because the impurity concentration is low.
그 때문에, 불순물은 전류 밀도 0.05 A/d㎡ 이상에서 전해하면 대체로 0.01 - 0.2 ㎎/(d㎡ x 시간) 으로 제거할 수 있다.Therefore, impurities can be generally removed at 0.01-0.2 mg / (dm < 2 > x time) when electrolytically carried out at a current density of 0.05 A / dm < 2 >
그래서, 불순물을 제거하는 데에 필요한 시간은, 초기의 불순물 농도와 전해액량, 캐소드 면적 및 시간에 의해 결정할 수 있다.Therefore, the time required for removing impurities can be determined by the initial impurity concentration, the electrolyte amount, the cathode area and the time.
이상의 전해 조건을 만족시킴으로써 전해액 중의 불순물 농도는, 각 원소 각각 0.1 ㎎/ℓ 이하까지 저하시킬 수 있다.By satisfy | filling the above electrolytic conditions, the impurity concentration in electrolyte solution can be reduced to 0.1 mg / L or less of each element, respectively.
(고순도 니켈의 제조 방법)(Method for producing high purity nickel)
5 ℓ 각형 전해조를 사용하고 애노드에 DSE, 캐소드에 SUS, Ti 등을 사용하여, 애노드와 캐소드를 격막 등으로 구획하지 않고, 전해액을 펌프로 순환하여 전해를 실시할 수 있다.By using a 5 L square electrolyzer and using DSE for the anode, SUS, Ti, etc. for the cathode, the electrolyte can be circulated by a pump without performing separation between the anode and the cathode with a diaphragm or the like to perform electrolysis.
이 고순도 니켈의 전해에 있어서는, 불순물을 전해액에 반입되지 않도록 하기 위해서, 전해에 의해 저하된 니켈을 탄산니켈 등의 형태로 보급하는 것은 실시하지 않는다.In the electrolysis of high purity nickel, in order to prevent impurities from being carried into the electrolytic solution, diffusion of nickel reduced by electrolysis in the form of nickel carbonate or the like is not performed.
전해 조건으로는, 전해 전의 니켈 농도 70 ? 120 g/ℓ 를 사용하여 니켈 농도가 50 g/ℓ 이상에서 전해를 종료한다. 또, 다음의 전해 조건하, 액온 20 ? 70 ℃, pH 1.0 - 5.0, 전류 밀도 0.5 ? 10 A/d㎡ 로 실시한다.As electrolytic conditions, the nickel concentration before electrolysis is 70? Electrolysis is terminated when nickel concentration is 50 g / l or more using 120 g / l. Moreover, liquid temperature 20? 70 ° C., pH 1.0-5.0, current density 0.5? It is carried out at 10 A / dm 2.
니켈 농도가 50 g/ℓ 이하에서는 노듈이 발생하기 쉬워 애노드와 캐소드가 접촉하기 때문에 바람직하지 않다. 니켈 농도가 130 g/ℓ 이상에서는 황산니켈이 침전되기 때문에 바람직하지 않다.If the nickel concentration is 50 g / l or less, nodule is likely to occur, and the anode and the cathode are in contact, which is not preferable. It is not preferable because nickel sulfate precipitates at a nickel concentration of 130 g / l or more.
액온은, 실온 이상이면 충분하지만, 70 ℃ 이상에서는 전해조에 사용하는 수지가 열화되기 쉬워 바람직하지 않다. 보다 바람직하게는, 40 ? 60 ℃ 이다.Although liquid temperature is sufficient as room temperature or more, resin used for an electrolytic cell will deteriorate easily at 70 degreeC or more, and is unpreferable. More preferably, 40? 60 ° C.
전해액의 pH 는 연속적 혹은 간헐적으로 조정한다. pH 가 1.0 미만에서는 캐소드에서의 수소 가스 발생이 많아지고, 니켈의 전류 효율이 저하되어 효율적이지 않다.The pH of the electrolyte is adjusted continuously or intermittently. When pH is less than 1.0, hydrogen gas generation | occurrence | production in a cathode increases, and current efficiency of nickel falls, and it is inefficient.
한편, pH 가 5.0 보다 높아지면 수산화니켈이 발생하고, 침전이 발생하기 때문에 바람직하지 않다.On the other hand, when the pH is higher than 5.0, nickel hydroxide is generated and precipitation is not preferable.
니켈의 전류 효율에서 보면, pH 가 2.5 ? 4.0 이 보다 바람직하다. 전류 밀도는 10 A/d㎡ 를 초과하면 노듈이 발생하게 되어, 애노드와 캐소드가 접촉하기 때문에 바람직하지 않다.In terms of the current efficiency of nickel, the pH is 2.5? 4.0 is more preferable. If the current density exceeds 10 A / dm 2, nodule is generated, which is not preferable because the anode and the cathode are in contact.
또, 전류 밀도가 0.5 A/d㎡ 미만에서는 생산성이 나쁘기 때문에 전류 밀도는 0.5 ? 10 A/d㎡ 의 범위가 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.5 ? 5 A/d㎡ 이다.If the current density is less than 0.5 A / dm 2, the productivity is poor, so the current density is 0.5? The range of 10 A / dm <2> is preferable, More preferably, it is 1.5? 5 A / dm 2.
한편, 격막을 사용한 전해조를 사용하고 애노드에 DSE, 캐소드에 SUS, Ti 등을 사용하여 캐솔라이트 및 애놀라이트를 개별의 펌프에 의해 순환하여 전해를 실시할 수도 있다. 격막을 사용한 전해조의 경우, 캐소드측에서 발생하는 수소 가스 발생에 의해 pH 는 약간 증가한다.On the other hand, electrolysis can also be carried out by circulating the cathode and anolite using separate pumps using an electrolytic cell using a diaphragm and using DSE for the anode, SUS, Ti, etc. for the cathode. In the case of an electrolytic cell using a diaphragm, the pH slightly increases due to the generation of hydrogen gas generated at the cathode side.
한편, 애노드측에서는 수분해에 의해 산소 가스 발생 및 수소 이온의 생성에 의한 pH 의 저하가 발생한다. 애노드측에서의 pH 의 저하는, 캐소드측에서의 pH 상승보다 크기 때문에, 애노드측의 전해액을 캐소드측의 전해액의 pH 조정에 이용할 수 있어, pH 조정제를 저감시킬 수 있다.On the other hand, on the anode side, a decrease in pH due to generation of oxygen gas and generation of hydrogen ions occurs due to hydrolysis. Since the decrease in pH at the anode side is greater than the rise in pH at the cathode side, the electrolyte on the anode side can be used for pH adjustment of the electrolyte on the cathode side, and the pH adjuster can be reduced.
다음으로, 본 발명의 실시예에 대해 설명한다. 또한, 본 실시예는 어디까지나 일례로, 이 예로 제한되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 실시예 이외의 양태 혹은 변형을 모두 포함하는 것이다.Next, the Example of this invention is described. In addition, this embodiment is an example to the last, It is not limited to this example. That is, all the aspects or modifications except an Example are included within the scope of the technical idea of this invention.
또, 도 1 에 본 발명의 처리 플로우의 일 양태를 나타낸다. 상기 처리 플로우를 따라, 이하 본 발명의 실시예를 나타낸다.1, one aspect of the processing flow of this invention is shown. According to the above processing flow, an embodiment of the present invention is shown below.
실시예Example
(실시예 1 - 9) 전해에 의한 불순물 제거의 실시예(Examples 1-9) Examples of Impurity Removal by Electrolysis
애노드액과 캐소드액을 격막에 의해 분리되어 있지 않은 전해조를 사용하고 애노드에 DSE, 캐소드에 SUS 를 사용하여, 애노드 및 캐소드 면적을 0.5 d㎡ 로 하고, 전해액을 펌프로 순환하여 전해를 실시하였다. 전해액량은 5.0 ℓ 로 하고, 250 ㎖/분으로 순환하였다. 전해 조건으로는, 표 1 에 나타내는 불순물을 함유한 전해액을 사용하였다. 전해 종료 후의 전해액 중의 불순물 농도를 표 2 에 나타낸 바와 같이, 불순물인 구리, 아연, 철 농도는 0.1 ㎎/ℓ 이하까지 저하되었다.Electrolyte was performed by using an electrolytic cell in which the anolyte and the catholyte were not separated by a diaphragm, using DSE for the anode, and SUS for the cathode, and anodic and cathode areas of 0.5 dm 2, and circulating the electrolytic solution by a pump. The electrolyte solution amount was 5.0 L and circulated at 250 ml / min. As electrolyte conditions, the electrolyte solution containing the impurity shown in Table 1 was used. As shown in Table 2, the impurity concentration in the electrolytic solution after the completion of the electrolysis was lowered to 0.1 mg / l or less as the copper, zinc and iron concentrations as impurities.
(비교예 1 - 4) 전해에 의한 불순물 제거의 비교예(Comparative Examples 1-4) Comparative Example of Impurity Removal by Electrolysis
비교 시험으로서 표 1 에 나타낸 전해 조건으로 실시하였다. 비교예 1 에서는, 전류 밀도가 12.5 A/d㎡ 로 높기 때문에 전착물에 노듈이 발생하였다. 비교예 2 에서는, 전해 종료시의 니켈 농도가 70 g/ℓ 이하가 되어, 다음 공정의 니켈 농도를 만족시키지 않았다. 비교예 3 은, pH 가 높아 전해액 중에 수산화니켈의 침전이 발생하였다. 비교예 4 는, 실시예 5 와 동일한 불순물 농도로부터 전해에 의해 불순물의 제거를 실시하였지만, 전해 시간이 짧았기 때문에 전해액 중의 불순물 농도가 0.1 ㎎/ℓ 이하로는 되지 않았다.It carried out by the electrolytic conditions shown in Table 1 as a comparative test. In Comparative Example 1, the nodule occurred in the electrodeposited material because the current density was as high as 12.5 A / dm 2. In Comparative Example 2, the nickel concentration at the end of electrolysis was 70 g / L or less, and the nickel concentration of the next step was not satisfied. In Comparative Example 3, precipitation of nickel hydroxide occurred in the electrolytic solution due to high pH. In Comparative Example 4, impurities were removed by electrolysis from the same impurity concentration as in Example 5, but the impurity concentration in the electrolyte solution did not become 0.1 mg / L or less because the electrolysis time was short.
(실시예 9 - 16) 고순도 니켈 제조의 실시예(Examples 9-16) Example of Preparation of High Purity Nickel
애노드액과 캐소드액을 격막에 의해 분리한 전해조를 사용하고 애노드에 DSE, 캐소드에 SUS 를 사용하여, 애노드 및 캐소드 면적을 0.5 d㎡ 로 하고, 전해액을 펌프로 애노드측액과 캐소드측액을 개개로 순환하여 전해를 실시하였다. 전해액량은 애노드측액 및 캐소드측액 모두 각 2.5 ℓ 로 하고, 개개의 액을 펌프에 의해 250 ㎖/분으로 순환하였다. 전해 조건으로는, 표 3 에 나타내는 불순물을 전해에 의해 제거한 전해액을 사용하여 실시하였다. 표 3 에 나타내는 바와 같이, 구리, 아연 및 철 불순물은 3 ppm 이하의 고순도 니켈을 얻을 수 있었다. 또, 전착물의 외관 및 전해액도 양호하였다.Using an electrolytic cell in which the anolyte and the catholyte were separated by a diaphragm, using DSE for the anode and SUS for the cathode, the anode and cathode areas were 0.5 d㎡, and the anode side and the cathode side liquids were circulated individually by a pump. Electrolysis was carried out. The amount of the electrolytic solution was 2.5 L for both the anode side liquid and the cathode side liquid, and each liquid was circulated at 250 ml / min by a pump. As electrolytic conditions, it implemented using the electrolyte solution which removed the impurity shown in Table 3 by electrolysis. As shown in Table 3, copper, zinc, and iron impurities were able to obtain high purity nickel of 3 ppm or less. Moreover, the external appearance and electrolyte solution of the electrodeposited body were also favorable.
(비교예 5 - 10) 고순도 니켈 제조의 비교예Comparative Example 5-10 Comparative Example of Manufacturing High Purity Nickel
비교 시험으로서 표 3 에 나타낸 전해 조건으로 실시하였다. 비교예 5 에서는, 전해에 의해 구리, 아연 및 철 불순물을 제거하지 않은 전해액을 사용하였기 때문에 전착 니켈 중의 불순물 농도가 높다. 비교예 6 에서는, 전류 밀도가 0.2 A/d㎡ 로 낮기 때문에 전해 시간이 길고, 생산성이 나쁘다. 비교예 7 은, 전류 밀도가 12.5 A/d㎡ 로 높기 때문에 전착물에 노듈이 발생하였다. 비교예 8 은, pH 가 0.25 - 0.75 로 낮기 때문에 니켈 전착의 전류 효율이 32 % 로 낮아, 생산성이 좋지 않다. 비교예 9 는, pH 가 높기 때문에 전해액 중에 침전이 발생하였다. 비교예 10 은, 전해에 의해 구리, 아연 및 철 불순물을 제거하였지만 불순물을 1 ppm 이하까지 제거하지 않은 전해액을 사용하였기 때문에, 전착 니켈 중의 불순물 농도가 높다.It carried out by the electrolytic conditions shown in Table 3 as a comparative test. In the comparative example 5, since the electrolyte solution which did not remove copper, zinc, and iron impurities by electrolysis was used, the impurity concentration in electrodeposited nickel is high. In the comparative example 6, since current density is low as 0.2 A / dm <2>, electrolysis time is long and productivity is bad. Since the comparative example 7 had a high current density of 12.5 A / dm <2>, nodule generate | occur | produced in the electrodeposited material. In Comparative Example 8, since the pH was low at 0.25-0.75, the current efficiency of nickel electrodeposition was low at 32%, resulting in poor productivity. In Comparative Example 9, since the pH was high, precipitation occurred in the electrolytic solution. Since the comparative example 10 used the electrolytic solution which removed the copper, zinc, and iron impurities by electrolysis but did not remove the impurities to 1 ppm or less, the impurity concentration in electrodeposited nickel is high.
(실시예 17 - 23) 고순도 니켈 제조의 실시예(Example 17-23) Example of manufacturing high purity nickel
애노드액과 캐소드액을 분리하지 않는 전해조를 사용하고 애노드에 DSE, 캐소드에 SUS 를 사용하여, 애노드 및 캐소드 면적을 0.5 d㎡ 로 하고, 전해액을 펌프로 순환하여 전해를 실시하였다. 전해액량은 5.0 ℓ 로 하고, 250 ㎖/분으로 순환하였다. 전해 조건으로는, 표 5 에 나타내는 불순물을 전해에 의해 제거한 전해액을 사용하여 실시하였다. 표 6 에 나타내는 바와 같이, 구리, 아연 및 철 불순물은 3 ppm 이하의 고순도 니켈을 얻을 수 있었다. 또, 전착물의 외관 및 전해액도 양호하였다.Using an electrolytic cell that does not separate the anolyte and the catholyte, using DSE for the anode and SUS for the cathode, the anode and cathode areas were 0.5 dm2, and the electrolytic solution was circulated with a pump to perform electrolysis. The electrolyte solution amount was 5.0 L and circulated at 250 ml / min. As electrolytic conditions, it implemented using the electrolyte solution which removed the impurity shown in Table 5 by electrolysis. As shown in Table 6, the copper, zinc, and iron impurities were able to obtain high purity nickel of 3 ppm or less. Moreover, the external appearance and electrolyte solution of the electrodeposited body were also favorable.
(비교예 11 - 14) 고순도 니켈 제조의 비교예Comparative Example 11-14 Comparative Example of Preparation of High Purity Nickel
비교 시험으로서 표 5 에 나타낸 전해 조건으로 실시하였다. 비교예 11 에서는, 전류 밀도가 0.1 A/d㎡ 로 낮기 때문에 전해 시간이 길고, 생산성이 나쁘다. 비교예 12 는, 전류 밀도가 12.5 A/d㎡ 로 높기 때문에 전착물에 노듈이 발생하였다. 비교예 13 은, pH 가 0.25 - 0.75 로 낮기 때문에 니켈 전착의 전류 효율이 32 % 로 낮아, 생산성이 좋지 않다. 비교예 14 는, pH 가 높기 때문에 전해액 중에 침전이 발생하였다.It carried out by the electrolytic conditions shown in Table 5 as a comparative test. In the comparative example 11, since current density is low as 0.1 A / dm <2>, electrolysis time is long and productivity is bad. Since the comparative example 12 had a high current density of 12.5 A / dm <2>, nodule generate | occur | produced in the electrodeposited material. In Comparative Example 13, since the pH was low at 0.25-0.75, the current efficiency of nickel electrodeposition was as low as 32%, resulting in poor productivity. In Comparative Example 14, since the pH was high, precipitation occurred in the electrolytic solution.
Claims (9)
전해액에 함유되는 불순물을 전해에 의해 제거한 전해액이 황산니켈 용액이고, 니켈 농도가 70 g/ℓ 이상인 것을 특징으로 하는 고순도 니켈의 제조 방법.The method of claim 1,
An electrolytic solution from which impurities contained in an electrolytic solution are removed by electrolysis is a nickel sulfate solution, and the nickel concentration is 70 g / L or more.
전해액에 함유되어 있는 불순물이 철, 아연 및 구리 중 어느 1 종류이거나, 2 종류 이상 전해액에 함유되는 전해액인 것을 특징으로 하는 고순도 니켈의 제조 방법.The method according to claim 1 or 2,
The impurity contained in electrolyte solution is any one of iron, zinc, and copper, or the electrolyte solution contained in two or more types of electrolyte solution, The manufacturing method of the high purity nickel characterized by the above-mentioned.
전해액에 함유되어 있는 불순물을 제거하는 전해 공정에서, 그 전해시의 전류 밀도가 0.05 ? 7 A/d㎡ 인 것을 특징으로 하는 고순도 니켈의 제조 방법.The method according to claim 1 or 2,
In the electrolytic step of removing impurities contained in the electrolytic solution, the current density during electrolysis is 0.05? 7 A / dm 2 A method for producing high purity nickel, characterized in that.
불순물을 전해에 의해 제거하는 전해액의 pH 가 1.0 이상 5.0 이하인 것을 특징으로 하는 고순도 니켈의 제조 방법.The method according to claim 1 or 2,
PH of electrolyte solution which removes an impurity by electrolysis is 1.0-5.0, The manufacturing method of high purity nickel characterized by the above-mentioned.
전해액에 함유되는 불순물을 전해에 의해 제거한 전해액을 사용하여 전해 채취할 때에, 전해 채취 종료시의 니켈 농도가 50 g/ℓ 이상인 것을 특징으로 하는 고순도 니켈의 제조 방법.The method according to claim 1 or 2,
A method for producing high purity nickel, wherein the nickel concentration at the end of electrolytic collection is 50 g / l or more when electrolytic collection is performed using an electrolytic solution in which impurities contained in the electrolytic solution are removed by electrolysis.
전해 채취 공정에서의 전류 밀도가 0.5 ? 10 A/d㎡ 인 것을 특징으로 하는 고순도 니켈의 제조 방법.The method according to claim 6,
The current density in the electrowinning process is 0.5? It is 10 A / dm <2>, The manufacturing method of high purity nickel characterized by the above-mentioned.
전해 채취 공정의 전해액의 pH 가 1.0 이상 5.0 이하인 것을 특징으로 하는 고순도 니켈의 제조 방법.The method according to claim 6,
PH of electrolyte solution of an electrolytic collection process is 1.0 or more and 5.0 or less, The manufacturing method of high purity nickel characterized by the above-mentioned.
전해 채취 공정에서 사용하는 전해조가, 애노드와 캐소드를 격막으로 구획하고, 전해액에 함유되어 있는 불순물 농도가 0.1 ㎎/ℓ 이하인 전해액을 액을 캐소드측에 간헐적 또는 연속적으로 넣는 것을 특징으로 하는 고순도 니켈의 제조 방법.The method according to claim 6,
The electrolytic cell used in the electrolytic collection step divides the anode and the cathode into a diaphragm, and the electrolyte is intermittently or continuously placed in the cathode side with an electrolyte having an impurity concentration of 0.1 mg / L or less in the electrolyte. Manufacturing method.
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