粗镍电解精炼(electrorefining  of  crude  nickel)

用电解精炼法除去粗镍中杂质获得纯镍产品的镍电解方法。产出的电镍主要用于生产合金、电热材料、磁性材料的原料和用作电镀原料。

粗镍电解精炼于1926年在加拿大科尔博恩港(Port  Colborne)镍精炼厂实现工业化，中国也于20世纪60年代开始用于工业生产。

原理以粗镍为可溶阳极，纯镍作阴极，硫酸镍和氯化镍混合溶液作电解液，电解在隔膜电解槽内进行。当往电解槽通直流电时，粗镍阳极发生溶解：

在阴极上析出更纯的镍：

工艺  由硫化镍焙烧成氧化镍，再用电炉或反射炉还原熔炼所产出的粗镍浇铸成阳极。粗镍的典型成分(质量分数(w/％)为：Ni93．5，Co1.0，Cu4.0,Fe0．8，S0.6，As0．05及Pb0.01。阴极始极片以光滑的钛板或不锈钢板作为种板电解含镍溶液制得。为了防止粗镍阳极中溶解的杂质在阴极析出，一般采用流动式的隔膜电解工艺。即将阳极液与阴极液用隔膜分开，同时在阳极液进入阴极室之前先进行净化。电解液中所含少量的氯离子，能较有效地阻止阳极钝化。此外，氯离子在阴极上的吸附，可使镍离子比氢离子易于在阴极析出，而能提高电流效率。所以，一般用硫酸镍与氯化镍的混合溶液或氯化镍溶液作电解液。电解液在电解过程中循环使用。粗镍电解精炼的主要技术经济指标列举于表。

粗镍阳极中标准电极电位较正的贵金属，在电解过程中难于电化溶解，而与一些非金属杂质成为阳极泥沉于槽底。电解液中的铜离子可被阳极泥中的金属镍置换成海绵铜。

流动式隔膜电解槽  为粗镍电解的主体设备，如图所示。电解槽用钢筋混凝土建造，内衬不导电的沥青保护层。粗镍阳极浸在槽内的电解液中，阴极始极片装于隔膜袋中并浸入电解液。电解时，阴极室的液面稍高

于阳极室的液面，使电解液不断地从阴极室流入阳极室。此时，由于电渗和扩散作用使通过隔膜袋毛细管进入阴极室的杂质离子被流速大的反向流所带出。

影响因素   有阴极室电解液成分、电解液镍离子浓度，电解液pH值及电解温度等。产品阴极镍的纯度主要取决于阴极液的化学成分。为保证产品质量，阴极液中杂质金属的含量(mg／L)上限如下：

提高电解液中镍离子浓度可使电流效率增加。此外，为了获得致密平整的阴极镍，阴极液中镍离子浓度不应低于45g／L。氢离子在镍阴极上的析出超电位比镍离子小，氢在酸性溶液中的平衡电位比镍的平衡电位正，因而氢比镍更易在镍阴极上析出。提高溶液的pH，氢的平衡电位向更负的方向移动，同时使氢的超电位增大。但pH不能超过5.5，否则电解液会析出镍的氢氧化物和碱式胶体颗粒，这些颗粒易被阴极吸附，使阴极镍晶体细化，机械性能变坏。通常控制pH在2.0～5.5。电解液中加入少量的硼酸使之与Ni(OH)₂作用，可消除后者对阴极镍结晶的影响。镍析出的超电位随温度升高而降低，所以粗镍电解精炼温度较高，一般为333～343K。

开发新型的电解液和更有效的电解液深度净化方法，以及新的电解液添加剂，是保证产品质量、提高电流效率以及改进电解工艺的主要途径。