20世纪初,粗镍阳极电解精炼工艺在工业上获得应用,该工艺具有阳极杂质含量低(杂质总量为6%~8%,含硫约1%,主金属大于85%),电耗低,阳极液的净化流程简单等优点。但由于粗镍阳极的制备需要进行高镍锍的焙烧与还原过程,造成整个工艺流程复杂,建设投资大。
缓慢冷却、选矿分离高镍锍和镍的硫化物阳极电解是20世纪五六十年代镍冶金技术的理大发展。最早采用此工艺的是加拿大国际镍公司的汤普森精炼厂,此后该工艺被广泛使用。我国的金川公司和成都电冶厂也应用了这项技术。目前,我国的镍产量90%以上是用该工艺生产的。在北美和西欧许多国家,硫化镍电解阳极电解法已经取代了传统的粗镍阳极电解工艺。
镍的硫化物阳极电解相对粗镍阳极电解来讲是一大改进,取消了高镍锍的焙烧与还原熔炼过程,从而简化了流程,减少了建厂投资和生产消耗。但硫化镍阳极含硫较高(一般含硫20%~25%,含外长65%~75%),尚存在有电耗大,残极返回量大,阳极板易破裂等缺点。
对于镍电解精炼过程,由于阴极过程本身脱除杂质的能力有限,阳极中的杂质元素在硫酸盐和氯化物体系中,进入溶液中的杂质种类很多,如铜、铁、钴、铅、锌等,因此,阴极液必须预先经过净化处理,以控制杂质元素的含量,同时采用隔膜电解槽,使阴极液和阳极液分开,这种电解槽的构造较为复杂。
由于镍电解精炼的电解液的酸度比较低,一般控制pH为4~5。这是因为在镍阴极上氢的析出超电压较低,属于中等超电压的镍的析出电位与氢相近,因此在镍电解过程中常有少量氢气析出。这不仅使电流效率降低,而且影响产品质量,因为镍能吸收氢气。为了防止和减少氢的析出,工业上采用弱酸性熔液进行电解。同时,为了维护电解液在适当的酸度范围内,在电解液中需要加入少量硼酸作为缓冲剂。
粗镍阳极电解精炼与硫化镍阳极电解精炼两种工艺的共同特点是:①溶液需要深度净化;②采用隔膜电解;③电解液为弱酸性。