电解液质量对锌电积过程的影响及其在线控制
锌的电积
锌的电积-杂质在电积过程中的行为及质量控制在阴极上放电的杂质离子在阴极区，杂质对电解过程的影响主要取决于它们的析出电位和氢在其上的超电压。
所有能够在阴极上放电的离子都有一个共同点，即它们的析出电位总比锌正，有些杂质的还原电位是正值，有的虽然和锌一样也是负值，但绝对值比较小。
虽然这些杂质都能够在阴极析出，并给电解生产造成不利的影响，但是，不同杂质所造成的影响却不完全相同。
造成这种差异的主要原因是氢与不同金属的结合力存在着很大的差别，因此，可以根据氢在其上超电压的大小及氢化物的稳定程度将这类杂质分为以下三组。
A 铅、镉、锡、铋等金属离子铅和镉离子经常存在于工业锌电解液中，而锡和铋则不多见，只有在某些特殊情况下才会进入溶液。
杂质铅主要来自阳极板，而镉则来自精矿。
当溶液中的这些杂质离子浓度很高时，会由于锌和这些杂质金属组成微电池而有加大锌的溶解趋势。
B 钴、镍、铜等金属离子这几种金属的共同点是氢在其上析出时的超电压都不同。
由于它们也是属于析出电位较锌为正的这一类杂质，因而按照热力学规定，它们将在阴极上较锌先析出，这点是和第一组铅、镉、锡、铋等金属的沉积情况相似。
但是，它们在阴极表面上沉积下来之后，金属锌却不会在其上析出而将它们加以覆盖。
在这类杂质沉积的地方只会发生氢的放电。
这是由于氢在这里析出的超电压较低，其析出电位比锌的放电电位高（负数绝对值较小）的缘故。
如果电解液中存在着一定浓度的这类杂质，就会给电解过程造成很大的干扰，这时在阴极片上将出现各种各样的孔洞，产生烧板现象。
C 锗、砷、锑等杂质元素这组杂质元素具有前两组元素所没有的独特行为，它们在阴极上放电后能生成氢化物，并且，这些氢化物易于分解和挥发气体。
锗是正电性金属，因而它易于在阴极上放电沉积，又由于氢在其上析出的超电压不高，所以继之而来的将是氢离子的放电，同时产生活性氢原子，这两种原子进一步结合就生成了锗化氢气体。
如果锗化氢在形成后能像氢气和氧气那样立即逸出，就不会给电解作业带来多大的危害，因为工业电解液中锗的含量一般都是非常微小的。
锌电积过程中直流电单耗较高的原因分析与处理措施
锌电积过程中直流电单耗较高的原因分析与处理措施摘要：现代锌冶金的生产方法主要为湿法炼锌。
湿法炼锌是对ZnSO4和H2SO4的水溶液在通以直流电的作用下锌由溶液析出至阴极板，获得电积锌。
湿法炼锌具有生产规模大、能耗相对较低、环保指标较好、自动化程度较高、有利于综合回收有价金属等优点而得到迅速发展。
湿法炼锌电解过程是电解液在直流电作用下析出锌的电化学反应过程,锌电解过程的电能消耗占整个湿法炼锌电能能耗的80%以上。
因此，降低直流电单耗刻不容缓，本文就锌电积氧压浸出工艺过程中电耗高的原因及降低电耗的措施作以综述。
关键词：锌电积；直流电单耗；阳极板；电效工厂采用锌电积氧压浸出工艺，主要生产工序包括：磨矿、氧压浸出、酸中和、压滤除铁、净化除杂、锌电积、成品铸型、硫回收、综合回收等。
锌电积采用3.2m2大极板，所用剥锌机、洗刷机、多功能行车等设备，自动化、智能化程度较高。
一、锌电积过程直流电单耗较高的原因分析：直流电单耗是指：每析出一吨锌所用的直流电量；锌电积过程直流电的作用主要用于析出锌，有一小部分转化为热能，因此要降低直流电单耗就要尽可能的使直流电作用于析出锌，减少转化为热能的部分。
（1）建立生产车间时，厂内变电所供电机组与电积车间电解槽之间距离较远，造成电解槽供电母排距离较长。
在酸性条件下母排极易产生结晶，造成一部分电能在输送过程转化为热能而有所损耗。
（2）槽内极板状况：如果在装槽时阴极板弯板、带锌角板、绝缘条脱落板进入槽内，阴阳极接触短路。
在损坏极板的情况下电能转化为热能，增加直流电单耗。
（3）电解槽槽壁结晶主要成分为CaSO4、MgSO4，钙镁化合物在槽内温度较低的情况下极易析出附在槽壁形成结晶、电解槽漏电等原因也会造成直流电单耗较高。
（4）由于新液纯度不够，造成电解槽烧板现象发生，电解槽不能平稳运行，影响析出锌产量，进而增加直流电单耗。
（5）电解液含锌较高（160g/l-165g/l）,由于新液不足等原因电流密度较低的情况下，电解液电阻值较大，电效较低。
控制条件对锌电积能耗的影响
控制条件对锌电积能耗的影响随着经济的快速的发展，社会在不断的进步，通过锌电积试验研究了电流密度、锌离子浓度、酸度、阴阳极板间距、电解液温度等对锌电积过程电流效率、槽电压和直流电单耗的影响。
研究表明，直流电耗随电流密度、阴阳极板间距和硫酸浓度的增大而增加，随锌离子浓度的增大而减少；随着电解液温度的升高，直流电单耗先减少后增加，在43℃左右达到最低。
标签：直流电单耗；电流效率；槽电压1 锌电解节能的实施现状与必要性分析锌的生产加工随着经济发展逐渐呈现指数增长的状态，相比国外而言，尤其是美国、德国等经济发展水平高的国家，已经在锌的生产领域中有了较多研究，且锌电解的节能技术较为成熟，有一定的借鉴意义。
而我国对于其节能的相关研究较少，且其生产尚处于初级阶段，起步较晚。
为了进一步提高锌的电解质量与效益，借鉴国外的优秀案例与技术不可忽视。
目前化工产品的加工等过程，阻碍了我国经济友好又快发展的进程在锌电解过程中，从能源的供给与需求之间的矛盾来说，供需平衡严重破坏，该节能过程面临严重的危机，从环境污染的角度来说，锌电解过程浪费大量的能源，且与环境友好型与资源节约型的原因相悖，因此在发展过程中付出了不少的代价。
2 锌电解条件最优控制探索适合实际生产锌电解过程最佳控制条件，深入分析相关生产工艺机理的锌电解过程中温度、锌离子浓度的变化对能耗产生显著影响。
基于锌电解过程是一种连续性强的动态过程，具有明显的關系变量多、过程复杂、以及不确定因素复杂的显著特点基础之上建立锌电解控制条件验证实验，对实验本身严谨性高度上有一定要求，严格根据控制变量法，保证实验过程科学有效。
3 试验3.1 原料锌电解试验采用铅银合金板（Ag0.8%～1.0%）为阳极，压延纯铝板（Al>99.5%）为阴极，通以直流电，在阴极上析出金属锌，在阳极上放出O2。
阴阳极板的有效面积均为2*90*（140-12）mm=0.022m2，其余表面使用透明胶带包裹绝缘。
锌电积电流效率几种影响因素的研究现状
锌电积电流效率几种影响因素的研究现状杨桂生;陈步明【摘要】在锌电积过程中,电流效率是一项重要的经济技术指标,直接影响着湿法炼锌的生产成本.因此,有必要对影响锌电积电流效率的因素进行研究.在查阅国内外大量文献的基础上,综述了阳极材料、电积液中杂质离子、添加剂等因素对锌电积电流效率的影响,并对未来如何更好提高电流效率的研究方向进行了展望.【期刊名称】《云南冶金》【年(卷),期】2016(045)002【总页数】6页(P86-91)【关键词】锌电积;电流效率;阳极材料;杂质离子;添加剂【作者】杨桂生;陈步明【作者单位】昆明冶金高等专科学校冶金材料学院,云南昆明650033;昆明理工大学冶金与能源工程学院,云南昆明650093;昆明理工恒达科技股份有限公司,云南昆明650106【正文语种】中文【中图分类】TF813;TF803.27在湿法炼锌的焙烧、浸出、净液、电积、熔铸、制酸等生产工序中，电积工序的能耗大约占80%左右［1－3］，因此电积工序是湿法炼锌节能的关键环节所在。
锌电积析出阴极锌的电耗可按下式计算：式中，W－电能消耗，kWh/t－Zn；V－槽电压，V；q－锌的电化当量，1.2195g/A·h；η－电流效率，%；I－电流强度，A；n－槽数。
由上式可知，锌电积的电耗取决于电流效率和槽电压，节电必须提高电流效率，或降低槽电压。
槽电压由硫酸锌分解电压及电解质溶液电阻、接线的接触电阻、阳极泥电阻、极板电阻等引起的电压降组成。
通过对以上参数的综合控制以及把一些不可控的参数考虑在内，当前湿法炼锌厂的槽电压一般在3.1～3.4 V，进一步降低难度较大。
因此，提高电流效率是主攻方向［4］。
目前湿法炼锌厂的电流效率一般为82%～90%。
传统的Pb－（0.5%～1.0%）Ag合金阳极［5－6］制造容易，在酸性溶液中阳极表面会生成致密二氧化铅膜层而具有较好的耐腐蚀性和稳定性，因此在锌电积工业中得到广泛应用。
锌的电积
锌的电积-杂质在电积过程中的行为及质量控制在阴极上放电的杂质离子在阴极区，杂质对电解过程的影响主要取决于它们的析出电位和氢在其上的超电压。
所有能够在阴极上放电的离子都有一个共同点，即它们的析出电位总比锌正，有些杂质的还原电位是正值，有的虽然和锌一样也是负值，但绝对值比较小。
虽然这些杂质都能够在阴极析出，并给电解生产造成不利的影响，但是，不同杂质所造成的影响却不完全相同。
造成这种差异的主要原因是氢与不同金属的结合力存在着很大的差别，因此，可以根据氢在其上超电压的大小及氢化物的稳定程度将这类杂质分为以下三组。
A 铅、镉、锡、铋等金属离子铅和镉离子经常存在于工业锌电解液中，而锡和铋则不多见，只有在某些特殊情况下才会进入溶液。
杂质铅主要来自阳极板，而镉则来自精矿。
当溶液中的这些杂质离子浓度很高时，会由于锌和这些杂质金属组成微电池而有加大锌的溶解趋势。
B 钴、镍、铜等金属离子这几种金属的共同点是氢在其上析出时的超电压都不同。
由于它们也是属于析出电位较锌为正的这一类杂质，因而按照热力学规定，它们将在阴极上较锌先析出，这点是和第一组铅、镉、锡、铋等金属的沉积情况相似。
但是，它们在阴极表面上沉积下来之后，金属锌却不会在其上析出而将它们加以覆盖。
在这类杂质沉积的地方只会发生氢的放电。
这是由于氢在这里析出的超电压较低，其析出电位比锌的放电电位高（负数绝对值较小）的缘故。
如果电解液中存在着一定浓度的这类杂质，就会给电解过程造成很大的干扰，这时在阴极片上将出现各种各样的孔洞，产生烧板现象。
C 锗、砷、锑等杂质元素这组杂质元素具有前两组元素所没有的独特行为，它们在阴极上放电后能生成氢化物，并且，这些氢化物易于分解和挥发气体。
锗是正电性金属，因而它易于在阴极上放电沉积，又由于氢在其上析出的超电压不高，所以继之而来的将是氢离子的放电，同时产生活性氢原子，这两种原子进一步结合就生成了锗化氢气体。
如果锗化氢在形成后能像氢气和氧气那样立即逸出，就不会给电解作业带来多大的危害，因为工业电解液中锗的含量一般都是非常微小的。
工艺参数对锌电积电流效率及直流电耗影响的研究
工艺参数对锌电积电流效率及直流电耗影响的研究20世纪80年代后,湿法炼锌的产量已占世界总锌产量的80%以上。
但湿法炼锌的电耗高则是该法的一大缺陷。
中冶有色电解锌厂从硫化锌精矿经焙烧、浸出直至获得电锌的总能耗大约为50×10~9J/(t·Zn),其中电积工序的能耗大约占80%左右,电流效率仅为79%左右。
因而,降低锌电积工序的能耗是湿法炼锌节能降耗,提高经济效益的重要途径。
通过一系列的调查分析,结合现行电解系统的各种条件的检测,发现导致电
流效率低下的主要原因是:(1)新液合格率低,尤其是钴、锑、铜指标高。
F、Cl
含量超过控制指标。
(2)废液中酸、锌比偏高。
针对上述问题,开展大量了实验试验研究。
(a)提高浸出系统搅拌强度,强度提高20%～30%。
控制好锰粉的加入,中上清中锰含量保持在1.5g/L左右,使中上清的质量合格率在95%以上;(b)控制镁离子浓度,镁离子浓度在15g/L以内;(c)强化净化系统搅拌强度,提高新液合格率,合格率控制在95%以上;(d)采取除F、Cl的措施。
通过对锌电解工艺过程技术及管理方面的改进,达到使直流电耗降低到
3180kwh/t·Zn以下,电流效率达到87%以上的好效果。
锌的电积
锌的电积-杂质在电积过程中的行为及质量控制在阴极上放电的杂质离子在阴极区，杂质对电解过程的影响主要取决于它们的析出电位和氢在其上的超电压。
所有能够在阴极上放电的离子都有一个共同点，即它们的析出电位总比锌正，有些杂质的还原电位是正值，有的虽然和锌一样也是负值，但绝对值比较小。
虽然这些杂质都能够在阴极析出，并给电解生产造成不利的影响，但是，不同杂质所造成的影响却不完全相同。
造成这种差异的主要原因是氢与不同金属的结合力存在着很大的差别，因此，可以根据氢在其上超电压的大小及氢化物的稳定程度将这类杂质分为以下三组。
A 铅、镉、锡、铋等金属离子铅和镉离子经常存在于工业锌电解液中，而锡和铋则不多见，只有在某些特殊情况下才会进入溶液。
杂质铅主要来自阳极板，而镉则来自精矿。
当溶液中的这些杂质离子浓度很高时，会由于锌和这些杂质金属组成微电池而有加大锌的溶解趋势。
B 钴、镍、铜等金属离子这几种金属的共同点是氢在其上析出时的超电压都不同。
由于它们也是属于析出电位较锌为正的这一类杂质，因而按照热力学规定，它们将在阴极上较锌先析出，这点是和第一组铅、镉、锡、铋等金属的沉积情况相似。
但是，它们在阴极表面上沉积下来之后，金属锌却不会在其上析出而将它们加以覆盖。
在这类杂质沉积的地方只会发生氢的放电。
这是由于氢在这里析出的超电压较低，其析出电位比锌的放电电位高（负数绝对值较小）的缘故。
如果电解液中存在着一定浓度的这类杂质，就会给电解过程造成很大的干扰，这时在阴极片上将出现各种各样的孔洞，产生烧板现象。
C 锗、砷、锑等杂质元素这组杂质元素具有前两组元素所没有的独特行为，它们在阴极上放电后能生成氢化物，并且，这些氢化物易于分解和挥发气体。
锗是正电性金属，因而它易于在阴极上放电沉积，又由于氢在其上析出的超电压不高，所以继之而来的将是氢离子的放电，同时产生活性氢原子，这两种原子进一步结合就生成了锗化氢气体。
如果锗化氢在形成后能像氢气和氧气那样立即逸出，就不会给电解作业带来多大的危害，因为工业电解液中锗的含量一般都是非常微小的。
杂质对锌电积过程的影响及其消除
图 2 不同浓度的异辛酸甲酯对电锌表面质量的影响
( a) 2 mL /L; ( b ) 1. 5 mL /L; ( c) 1 mL /L; ( d) 0 . 5 mL /L
第 6期
尹周澜等 : 杂质对锌电积过程的影响及其消除
59
由表 2 和图 2 可以看出, 异辛酸甲酯对锌电积过 程影响较小。随着异辛酸甲酯量的增加 , 锌电流效率 逐渐降低, 电锌表面质量逐渐变差。电解液中异辛酸 甲酯浓度低于 1 mL /L 时, 对锌电流效 率和电锌表面 质量基本无影响。 2 . 3 氨对锌电积过程的影响 向硫酸和硫酸锌混合溶液中加入硫酸铵 ( AR) , 配 2+ 制 Zn 浓度为 58 g /L、 H 2 SO4 浓度为 160 g /L 和 NH 3 浓度 30 g /L 的溶液, 在锌电积条件下 ( 铅板经活化处 理 ) 进行电积实验。电锌表面质量如图 3 。
[ 4- 5] [ 1- 3] 2+ # 2+
in fluenced the
qua lity of cath ode zin c greatly . T he addit io n o f suitab le additiv e SrCO3 can effectively reduce the lead content in cathode
[ 16] [ 12- 14 ] [ 15]
1 实验部分
1 . 1 铅板活化处理 以铅 银 ( 1% )板为阳极, 铝板为阴极 , 用硫酸锌和 浓硫酸 ( 均为 AR 试剂 ) 配制 成 Zn 浓度为 58 g /L、 H 2 SO 4 浓度为 30 g /L 的 溶液。在温度为 20 ∀ 、 电流 密度为 40 A /m 的条件下电积活化 24 h , 待用。