(57)【要約】【課題】電気ニッケルの電解採取工程において、電力使用量を削減するため、電解液の電気伝導度を上昇させ、電解電圧を低下させる方法を提供する。【解決手段】塩化ニッケル水溶液を電気分解し、陽極から塩素ガスを発生させながら陰極に電気ニッケルを析出させるニッケルの電解採取法において、塩化ニッケル水溶液中のナトリウムイオン濃度を２０ｇ／リットル以上、６０ｇ／リットル以下として前記水溶液の電気伝導度を上昇させ、電解採取を行うことを特徴とする。前記方法において、塩化ニッケル水溶液に塩化ナトリウムを添加して、電解給液中のナトリウムイオン濃度を制御することが好ましく、また、この添加用塩化ナトリウム源としては、電解廃液にソーダ灰を加えて炭酸ニッケルを製造したあとの廃液を使用することができる。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩化ニッケル水溶液を電気分解し、陽極から塩素ガスを発生させながら陰極に電気ニッケルを析出させるニッケルの電解採取法において、前記塩化ニッケル水溶液に塩化ナトリウムを添加し、塩化ニッケル水溶液中のナトリウムイオン濃度を２０ｇ／リットル以上、６０ｇ／リットル以下として電解採取を行うことを特徴とするニッケルの電解採取方法。
【請求項２】
添加する塩化ナトリウム源として、前記電解採取後の電解廃液にソーダ灰を加えて、炭酸ニッケルを製造した廃液を使用することを特徴とする請求項１に記載のニッケルの電解採取方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、塩化ニッケル溶液を電気分解し、陰極にニッケルを析出させる電気ニッケルの電解採取方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電解法によるニッケル精錬法には、陽極にニッケル粗金属を用い電解により陰極に電気ニッケルを析出させる電解精製法と、陽極に不溶性陽極を用い電解液中のニッケル分を陰極に析出させる電解採取法がある。
【０００３】
このような電解液の液種としては硫酸浴と塩酸浴があり、製品であるカソードの表面を良好にするためには、電圧や液中のニッケル濃度の管理が重要であるが、塩酸浴は硫酸浴よりも液の電気伝導度が大きいために、電解電圧は低くなり、使用電力を含む製造コストを下げることができる。
【０００４】
ニッケルの精錬法の一つであるたとえば特公平７−９１５９９号公報記載のＭＣＬＥ（Ｍａｔｔｅ    Ｃｈｌｏｒｉｎｅ    Ｌｅａｃｈ  Ｅｌｅｃｔｒｏｗｉｎｎｉｎｇ）プロセスでは、塩化浴での電解採取法を採用している。
【０００５】
このプロセスでは、まず原料であるニッケルマット（ニッケル、コバルト、銅等の混合硫化物）を塩素浸出する。その浸出液中の不純物を酸化中和法による脱不純物工程において除去し、精製した塩化ニッケル液を用いて電解採取を行っている。
【０００６】
この電気ニッケルの電解採取においては、陽極より塩素ガスを発生させ、陰極でニッケルの電着を行う。発生した塩素ガスは塩素浸出工程と脱不純物工程へと繰返され、各反応に使用される。
【０００７】
一方、この電解廃液であるアノライトとソーダ灰（Ｎａ２ＣＯ３）とを反応させ炭酸ニッケルスラリーとし、固液分離後の炭酸ニッケルを工程内で使用しているが、このろ液中にはナトリウムイオンと塩素イオンが含まれるため、廃液であるろ液中へ塩素が分配されることとなる。
【０００８】
したがって、ＭＣＬＥプロセスでは、工程各所に添加している塩素のインプットと、炭酸ニッケルの製造工程から廃液とともに払出されるアウトプットの間におけるバランスの結果、電解液中の塩素イオン濃度が決定されることとなる。そして、水溶液中のイオンバランスよりニッケルイオン濃度は塩素イオン濃度によって決定され、電解液中のニッケル濃度を管理することにより電解電圧の制御を行ってきた。
【０００９】
このようなニッケルの電解採取においては、電解液の電気伝導度が上昇すれば、電流、電圧および液の電気抵抗の関係を示した、下記１式から予想できるように、電解電圧を抑制できる。その結果として、電力削減が可能となり、電気ニッケル製造コストの削減ならびに省エネルギーを実現できる。
【００１０】
Ｅ＝ＩＲ＝（１／κ）×Ｄｋ×ｄ        （１式）
ここで、  Ｅ  （電圧：Ｖ）、  Ｉ  （電流：Ａ）、  κ  （電気伝導度：Ｓ／ｍ）、  Ｄｋ  （電流密度：Ａ／ｍ２）、  ｄ  （極間距離：ｍ）をそれぞれ示す。
【００１１】
そこで本発明は、上記、電流、電圧および液の電気抵抗の関係に着目し、電気ニッケルの製造プロセスの電解採取工程において、さらなる使用電力削減を検討することとした。
【００１２】
【特許文献１】特公平７−９１５９９号
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、電気ニッケルの製造プロセスの電解採取工程において、電力使用量を削減するため、電解液の電気伝導度を上昇させ、電解電圧を低下させるニッケルの電解採取方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の方法は、塩化ニッケル水溶液を電気分解し、陽極から塩素ガスを発生させながら陰極に電気ニッケルを析出させるニッケルの電解採取法において、塩化ニッケル水溶液中のナトリウムイオン濃度を２０ｇ／リットル以上、６０ｇ／リットル以下として前記水溶液の電気伝導度を上昇させ、電解採取を行うことを特徴とするニッケルの電解採取方法である。
【００１５】
前記方法において、塩化ニッケル水溶液に塩化ナトリウムを添加して、電解給液中のナトリウムイオン濃度を制御することが好ましく、また、この添加用塩化ナトリウム源としては、電解廃液にソーダ灰を加えて炭酸ニッケルを製造したあとの廃液を使用することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
発明者らは長年にわたる研究開発および操業実績により、電解液中の塩化ナトリウム濃度を増加させ、ナトリウムならびに塩素イオン濃度を上昇させることによって、効率良く電解電圧を下げる方法を見出した。
【００１７】
さらに、前記方法において添加する塩化ナトリウム源としては、炭酸ニッケル製造工程で払出されていた廃液をプロセス系内に繰返すことが、費用および資源節約の点で最も良いことに気がついた。すなわち、電解液中の塩化ナトリウム濃度を上げることで電解電圧の低下を図る方法を採用することとした。
【００１８】
ここで、ナトリウムならびに塩素イオン濃度を上昇させるための方策としては、塩化ナトリウムを外部から添加する方法が、第一に考えられるが、経済性から見ると最も好ましい方法ではなく得策ではない。そこで、電気ニッケル電解採取後の液にソーダ灰を添加して炭酸ニッケルを製造したあとの廃液を、添加用塩化ナトリウムとして使用することとした。
【００１９】
また、ＭＣＬＥ法における脱不純物工程の始液中には通常時で約２１０ｇ／ｌ程度の高濃度の塩素イオンが含まれており、この塩素イオンはニッケルと結合する以外にコバルト、鉄等の不純物とも結合し、これらとクロロ錯体を形成している。これらのクロロ錯体は、塩素濃度が高くなるほどより安定となり、不純物の除去効率を低下させる。
【００２０】
こうした理由から、高濃度の塩素イオンの溶液から不純物を除去する場合、塩素濃度が低い電解アノライトを脱不純物始液に混合し始液を希釈することにより塩素濃度を下げ、不純物除去効率の低下を防止する方法が有効であることが知られている。
【００２１】
したがって、ＭＣＬＥ法における脱不純物工程においては、電解アノライト中の塩素濃度が上昇した場合、脱不純物始液中の塩素濃度を所定濃度まで希釈するのに必要な電解アノライト量が増加し、その結果、脱不純物工程の処理液量の大幅な増加や、不純物除去効率の低下などを招くことから、塩化ナトリウムの添加量が過多になることは得策ではない。
【００２２】
したがって、自ずと電解液中のナトリウム濃度には上限値が存在し、その濃度は６０ｇ／リットル程度が上限となる。ただし、実操業における工程の管理においては、上限より低い５０ｇ／リットル程度でナトリウム濃度を管理することが望ましい。一方、電解液のナトリウム濃度は、通常５〜１５ｇ／リットル程度であるので、本発明のナトリウム濃度の下限はその添加効果が明らかとなる２０ｇ／リットル以上とした。
【００２３】
【実施例】
（実施例１）
電解液中のナトリウムオン濃度が増加したときの電気伝導度の変化を調査するためにビーカー試験を行った。電解液である塩化ニッケル水溶液原液に塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）を３水準（実施例１−１〜３）で添加し、４水準の濃度で電気伝導度を測定した。結果を表１に示す。
【００２４】
表１に示すように、塩化ナトリウム添加量を増やす時ほど、液の電気伝導度は上昇することが分かる。つまり、塩化ナトリウムを電解液に添加することで電気伝導度を上昇させることができる。
【００２５】
表１における電解液原液と塩化ナトリウム添加液（１−３）で電解採取を行った場合の液中の抵抗電圧は、式（１）よりそれぞれ以下の計算式で示した値となる。ここで、Ｄｋ：２４０Ａ／ｍ２、  ｄ：０．０５５ｍである。
【００２６】
次式による計算に示すように、（１−３）の場合、原液に比べ、電圧差は０．０８Ｖの低下であり、塩化ナトリウムの添加により電解電圧を低下させることができる。
【００２７】
Ｅ（原液）＝（１／κ）×Ｄｋ×ｄ  ＝  １／１５．１（Ｓ／ｍ）×２４０（Ａ／ｍ２）×０．０５５（ｍ）  ＝  ０．８７  （Ｖ）
Ｅ（１−３）＝１／１６．７（Ｓ／ｍ）×２４０（Ａ／ｍ２）×０．０５５（ｍ）  ＝  ０．７９  （Ｖ）
【００２８】
【表１】
2004307908.tif 000002
【００２９】
（比較例１）
比較例として電解液に硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ４）を添加した時の電気伝導度を表２に示す。
【００３０】
電解液である塩化ニッケル水溶液原液に硫酸ナトリウムを３水準（比較例１−１〜３）で添加し、４水準の濃度で電気伝導度を測定した。結果を表２に示す。
【００３１】
表２に示すように、硫酸ナトリウム添加量を増やす時ほど、液の電気伝導度は低下することが分かる。これは液中のナトリウムイオン濃度は上昇したが、液中の移動度の小さい硫酸イオン濃度も上昇したために他のイオンの移動が妨げられ、電気伝導度が低下したと考えられる。よって電解電圧を下げるためには、液の硫酸濃度を上げないよう管理する必要があり、硫酸ナトリウムの添加により、ナトリウムイオンを上昇させても本発明の効果は得られなかった。
【００３２】
【表２】
2004307908.tif 000003
【００３３】
（実施例２）
実操業における電解において、電解廃液へソーダ灰を加えて炭酸ニッケルを製造した後の廃液を電解液へ添加し、電解液中の塩化ナトリウム濃度を上昇させた例を表３に示す。
【００３４】
廃液の添加により、ナトリウムと塩素イオンが増加し、電気伝導度が大きくなり、通常時と比較して電解電圧を０．１５Ｖ低下させることができた。
【００３５】
【表３】
2004307908.tif 000004
【００３６】
【発明の効果】
本発明によるニッケルの電解採取方法により、すなわち、塩化ニッケルの電解液に塩化ナトリウムを添加することにより、電気伝導度を上昇させ、電解電圧を低下させることが可能となり、その結果、電気ニッケルの電解採取における使用電力量を削減することが可能となる。
【００３７】