Método para la obtención electrolítica de zinc.

Un método para la obtención electrolítica de zinc, en el que la electrolisis se realiza utilizando un ánodo deobtención electrolítica,

que comprende un sustrato conductor y una capa catalítica formada sobre el sustratoconductor, caracterizado por que la capa catalítica contiene óxido de iridio amorfo.

Método para la obtención electrolítica de zinc

CAMPO TÉCNICO

La presente invención se refiere a un método para la obtención electrolítica de zinc.

TÉCNICA DE ANTECEDENTES

En la obtención electrolítica de zinc, los iones zinc (Zn2+) se extraen de un mineral de zinc, y un ánodo y un cátodo se sumergen en una disolución (en lo que sigue, un electrolito) que contiene los iones zinc extraídos, y fluye corriente entre el ánodo y el cátodo, depositando con ello zinc de elevada pureza sobre el cátodo. El electrolito es una disolución acuosa, típicamente acidificada con ácido sulfúrico y, por lo tanto, la reacción principal en el ánodo es el desprendimiento de oxígeno. Sin embargo, además del desprendimiento de oxígeno, se produce otra reacción en el ánodo. La reacción es la oxidación de iones manganeso divalentes (Mn2+) contenidos en el electrolito. Los iones manganeso son incorporados en el electrolito durante el proceso de extracción de iones zinc. Específicamente, en el proceso de extracción de iones zinc, el mineral de zinc se somete a un tostado oxidante, y luego los iones zinc son lixiviados en la disolución de ácido sulfúrico, mientras que en el tostado, algo del zinc contenido en el mineral de zinc reacciona con hierro, formando con ello ferrita de zinc. La ferrita de zinc es un compuesto difícil de separar por lixiviación iones zinc y, por lo tanto, en el curso de la lixiviación, mineral de manganeso, dióxido de manganeso o permanganato potásico se añade en calidad de un oxidante, oxidando con ello y separando la ferrita de zinc. De esta manera, la ferrita de zinc se vuelve separable, pero el electrolito de ácido sulfúrico final que tiene iones zinc extraídos del mismo contiene iones manganeso divalentes.

En la obtención electrolítica de zinc arriba descrita, plomo o una aleación de plomo se utiliza como ánodo, pero por motivos tales como un elevado potencial de desprendimiento de oxígeno, un elevado consumo de energía eléctrica requerida para el desprendimiento del oxígeno y la pureza del zinc depositado en el cátodo que es reducido por iones plomo disueltos a partir del ánodo, un electrodo insoluble que tiene un sustrato conductor tal como titanio, revestido con una capa catalítica que contiene un metal noble o un óxido de metal noble, ha sido utilizado cada vez más como un ánodo que supera desventajas como las antes mencionadas. Por ejemplo, el Documento de Patente 1 describe un método para la obtención electrolítica de cobre que utiliza un electrodo insoluble cubierto con un revestimiento activo que contiene óxido de iridio. Un electrodo insoluble con titanio en calidad de un sustrato conductor, el cual está revestido con una capa catalítica con contenido en óxido de iridio, particularmente una capa catalítica que comprende óxido de iridio y óxido de tántalo, tiene elevadas propiedades catalíticas y una elevada durabilidad con respecto al desprendimiento de oxígeno a partir de una disolución acuosa de carácter ácido y se utiliza como un ánodo para el desprendimiento de oxígeno en la electro galvanización o el electro estañado de acero o para producir una lámina de cobre electrolítica. Por ejemplo, en el Documento de Patente 2, el autor de esta invención describe un ánodo de desprendimiento de oxígeno capaz de inhibir la deposición de dióxido de plomo en el ánodo durante la electrolisis en calidad de un ánodo de desprendimiento de oxígeno insoluble, adecuado para el chapado de cobre o la producción de una lámina de cobre electrolítica. En los últimos años, la aplicación de un ánodo insoluble de este tipo se encuentra también bajo estudio en el sector de la obtención electrolítica de metales.

También, en la obtención electrolítica de cobalto, iones cobalto divalentes (Co2+) se extraen de un mineral con contenido en cobalto, y el ánodo y el cátodo se sumergen en una disolución (en lo que sigue un electrolito) que contiene los iones cobalto extraídos, y fluye corriente entre el ánodo y el cátodo, de modo que sobre el cátodo se deposita cobalto de elevada pureza. La disolución es típicamente una disolución acuosa de carácter ácido, y ejemplos típicos del electrolito incluyen un electrolito basado en cloruro, obtenido al disolver iones cobalto divalentes en una disolución acuosa que contiene iones cloruro, típicamente acidificados con ácido clorhídrico y un electrolito basado en ácido sulfúrico, obtenido al disolver iones cobalto divalentes en una disolución acuosa acidificada con ácido sulfúrico. En la obtención electrolítica de cobalto, el ánodo y el cátodo son sumergidos en el electrolito, una determinada cantidad de cobalto es depositada sobre el cátodo y luego el cátodo se retira para recuperar cobalto. Por otra parte, en el caso de que se utilice un electrolito basado en cloruro, típicamente la reacción principal en el ánodo es el desprendimiento de cloro, y en el caso en el que se utilice un electrolito basado en ácido sulfúrico, la reacción principal es el desprendimiento de oxígeno. Sin embargo, la reacción principal en el ánodo puede variar dependiendo del tipo de reacción para la cual el ánodo tenga propiedades catalíticas, y se puede producir tanto un desprendimiento de cloro como un desprendimiento de oxígeno.

En la obtención electrolítica de cobalto arriba descrita se utiliza principalmente como ánodo un electrodo basado 2

en plomo tal como plomo o una aleación de plomo, lo cual es desventajoso, por ejemplo debido a que la reacción en el ánodo se produce a un elevado potencial, por lo que se requiere un elevado consumo de energía eléctrica para la reacción en el ánodo, y los iones plomo disueltos a partir del ánodo reducen la pureza del cobalto depositado en el cátodo. También, en el caso en el que el electrodo basado en plomo se utilice en calidad de ánodo se produce el desprendimiento de cloro u oxígeno, la reacción principal en el ánodo, y simultáneamente se produce una reacción secundaria en la que se oxidan iones cobalto divalentes contenidos en el electrolito, de modo que oxihidróxido de cobalto (CoOOH) se desprende en el ánodo y los iones cobalto divalentes en el electrolito, que deberían ser originalmente reducidos en el cátodo a través de la reacción, son innecesariamente consumidos en el ánodo. Por otra parte, en una deposición de oxihidróxido de cobalto de este tipo, también se produce al mismo tiempo la reacción de iones cobalto u oxihidróxido de cobalto con el material del electrodo basado en plomo, de modo que se genera un compuesto en el electrodo que se sabe contribuye parcialmente en la estabilización del electrodo basado en plomo, pero que, debido a que disminuyen los iones cobalto divalentes a depositar en el cátodo debido a que iones cobalto divalentes en el ánodo están siendo consumidos a través de la reacción, la reacción secundaria es mayormente innecesaria si el propio ánodo tiene una elevada durabilidad. En calidad de ánodo para superar las desventajas arriba descritas, relacionadas con el electrodo basado en plomo, se encuentra bajo estudio un electrodo insoluble que incluye un sustrato conductor tal como titanio, revestido con una capa catalítica que contiene metal noble u óxido de metal noble. Por ejemplo, el Documento No Patente 1 describe la obtención electrolítica de cobalto en la que se utiliza un electrodo insoluble en calidad de ánodo en un electrolito basado en cloruro.

Documentos de la técnica anterior

Documentos de Patente Documento de Patente 1: publicación de patente japonesa, abierta a inspección pública, Nº 2007-162050 Documento de Patente 2: patente japonesa Nº 3914162

El documento JP 2004 238697 A describe un electrodo para uso en la generación de oxígeno en calidad de un ánodo insoluble en el chapado con cobre o la producción de una lámina de cobre, en donde se suprime la reducción de la calidad del chapado de cobre o de la lámina de cobre, la reducción de la actividad catalítica del ánodo y el aumento del consumo de energía, y la propia vida útil también se puede prolongar y también se hace innecesaria una operación de mantenimiento para la separación de óxido de plomo y sulfato de plomo, y que opera establemente a lo largo de un largo período, suprimiendo la producción de dióxido de plomo en el ánodo en la electrolisis. En el electrodo para la generación de oxígeno que tiene un sustrato electro-conductor y una capa catalítica formada sobre el sustrato electro-conductor, la capa catalítica comprende óxido de iridio amorfo.

El documento JP 2007 146215 A describe un electrodo tipo revestido con catalizador para la generación de oxígeno, en donde se suprime la deposición de dióxido de plomo sobre un ánodo que está siendo utilizado como un ánodo... [Seguir leyendo]

1. Un método para la obtención electrolítica de zinc, en el que la electrolisis se realiza utilizando un ánodo de obtención electrolítica, que comprende un sustrato conductor y una capa catalítica formada sobre el sustrato 5 conductor, caracterizado por que la capa catalítica contiene óxido de iridio amorfo.

2. El método para la obtención electrolítica de zinc de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la capa catalítica contiene óxido de iridio amorfo y óxido de metal seleccionado entre titanio, tántalo, niobio, wolframio y zirconio.

3. El método para la obtención electrolítica de zinc de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que la capa catalítica contiene óxido de iridio amorfo y óxido de tántalo amorfo.

4. El método para la obtención electrolítica de zinc de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la capa catalítica contiene óxido de iridio amorfo, óxido de iridio cristalino y óxido de tántalo amorfo.

1.

5. El método para la obtención electrolítica de zinc de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende una capa intermedia entre la capa catalítica y el sustrato conductor.