金属钴因其有良好的理化性质,具有强度大、耐高温、耐磨损等优良性能,被广泛的应用于社会各个领域。随着科技的进步,我国有色金属精炼行业日益发展,一般采用氯化物体系的电解液进行电积,但是在生产过程中,会有大量的氯气生成。氯气是一种具有强氧化性、腐蚀性的有毒气体,不仅会危害一线职工的身心健康,对环境造成污染,而且还会影响电积过程中金属的沉积质量。因此,需要对传统的电积工艺加以改造,研发出一种新型的电积工艺是目前该行业亟待解决的问题。本试验将离子交换膜与电极有机的结合成一个整体结构——膜组件,利用其中阳离子交换膜能够有效地阻挡阴离子穿过的特殊性能,阻挡了氯离子进入阳极室发生氧化反应,进而从根本上减少了氯气的产生。本试验以电流效率、电解能耗以及氯气的抑制率作为试验的衡量标准,分别对电流密度、电解液的循环量、电解液温度、硫酸的质量分数、极间距和电解液浓度进行了单因素的试验研究。通过正交试验的比较分析,最终确定了试验的最佳运行参数组合:CoCl2溶液pH=3,Co2+浓度100g/L,HCl质量分数0.5%,H2SO4质量分数0.5%,电流密度180A/m2,温度40℃,极板间距8cm,循环流量140mL/min,电解4h。在该条件下进行电解,电流效率可以达到98.71%,电解能耗为3867 kW·h,氯气的抑制率为96.15%;同时电解后所形成的钴板其色泽光亮,表面平整,结构致密且无孔洞存在,金属钴的品质良好。经方差分析可知,电流密度、循环流量、极间距及温度对膜电积工艺的电流效率影响不同,其影响顺序是:电流密度>温度>循环流量>极间距。以氯气的抑制率为衡量标准,电解液温度、硫酸质量分数及极间距的影响顺序为电解液温度>硫酸质量分数>极间距。本试验采用水射器吸收装置吸收电解过程中生成的氯气,并对碱液吸收法、亚硫酸钠吸收法、氯化亚铁吸收法和硫代硫酸钠吸收法这四种方法进行了试验比较分析,得出氯化亚铁吸收法无论从吸收效果、吸收成本,还是对环境的影响等方面均具有可行性,潜力巨大。为了实现工艺的规模化与工业化,本课题进行了中试试验。试验结果表明,膜电积工艺较传统电积工艺的电流效率有所提高,平均效率可达到91.6%,氯气的抑制率在97%左右,可直接节约经济成本5875.48元,经济效益显著。综合以上比较分析,离子交换膜电积工艺较传统电积工艺具有显著的优越性。