懸浮電解(suspensionelectrolysis)

使用懸浮電極的電解提取方法。懸浮電極不同于常規(guī)的板狀電極，它是一些流動的懸浮固體顆粒，通過饋電電線或極板的傳遞而獲得電荷，電化學(xué)反應(yīng)就在這些固體粒子表面進行。

為強化電解過程，實現(xiàn)工藝過程的連續(xù)化以及處理稀溶液，1968年日本和英國分別開發(fā)了懸浮電解法。英國開發(fā)的主要是金屬粒子懸浮電解，日本是從金屬粒子懸浮電解發(fā)展到硫化物粒子懸浮電解。與常規(guī)板狀電極電解相比，懸浮電解的優(yōu)點有：總的電極表面大，因而采用的電流強度也大；攪拌劇烈有利于消除濃差極化，增大擴散電流，并能有效從稀溶液回收金屬；電解作業(yè)可以連續(xù)化。懸浮電解目前在有色冶金中尚處于開發(fā)階段。其發(fā)展前景在很大的程度上取決于能否獲得適用的隔膜和能否有效降低電解過程的電耗。

金屬粒子懸浮電解主要有三方面應(yīng)用。(1)從高濃度溶液生產(chǎn)金屬。曾分別對主要含銅、鉛、鋅、鎳、鈷溶液進行過500A和1000A擴大振動槽的連續(xù)電解試驗，提銅的結(jié)果顯示，當(dāng)槽壓5～6V、溶液含銅從10g／L降到1～2g／L時，電流效率為94％～100％；流態(tài)化槽電解試驗常用的是30cm×40cm電解槽，銅粒420～600μm，流態(tài)化層厚0.8～2.0cm；更大規(guī)格的電解槽為1m×1m，電流1000A，在200A／m²高電流密度下可將含銅3g／L溶液降到5μg／L，，銅粒由350μm長大到1200μm。(2)從低濃度溶液中回收金屬。一般用于處理含銅0.1～0.5g／L的廢水，電解處理后廢水含銅在0.1g／L以下，但溶液含銅降到百萬分之幾數(shù)量級時電流效率便會明顯下降。(3)金屬粉制取。通過懸浮電解生產(chǎn)滿足粉末冶金要求的金屬粉粒。

硫化物粒子懸浮電解主要用于陽極氧化和硫化物直接電解。(1)陽極氧化。使用含鐵低的高品位原料，獲得高的陽極電流效率。如白金屬(70％Cu)、高鎳锍(70％Ni)、鋅精礦(61％Zn)懸浮電解，試驗得到的陽極電流效率分別為118％、90％、94％。(2)硫化物直接電解。硫化物直接懸浮電解的電解槽用隔膜將陽極室和陰極室分開，硫化物在陽極室氧化，生成的金屬離子Me²⁺在陰極室內(nèi)被還原成金屬。也有硫化物先經(jīng)浸出處理除去元素硫和雜質(zhì)后，再進行懸浮電解的。含鐵高的銅、鎳精礦有時采用在懸浮電解提取銅或鎳后，再進行懸浮電解回收鐵的所謂Cymet法。鉛精礦直接懸浮電解采用氯化物電解液，電解槽內(nèi)用陰離子交換膜。陽極反應(yīng)為：

PbS+2Cl^–=PbCl₂(結(jié)晶)+S^o+2e

陽極漿送搖床，粗PbCl₂與輕質(zhì)的元素S^o分開。粗PbCl₂經(jīng)再結(jié)晶精制后入陰極室被還原成金屬鉛，陰極反應(yīng)為：

PbCl₂+2e=pb^o+2Cl^–

經(jīng)搖床處理和過濾后所得濾液，經(jīng)脫銀、鐵處理后返回造漿(圖1)。

電解槽有流態(tài)化電解槽(圖2a)、振動電解槽和攪拌電解槽(圖26)等。其中被廣泛研究的是流態(tài)化電解槽。圖2中隔膜左邊部分的固體粒子為懸浮電極。