锌电解沉积
锌冶金学硫酸锌溶液电解沉积.pptx
（2）小部分氧与阳极表面作用，参与形成过氧化铅（PbO2）阳极膜，形 成阳极钝化而起不溶性阳极的作用，并保护阳极不受腐蚀。
（3）一部分氧与溶液中二价锰作用形成高锰酸和二氧化锰，其反应为：
2MnSO4 + 3H2O + 5O2 ＝ 2HMnO4 + 2H2SO4 该反应生成的MnO4-使无色硫酸锌溶液变成紫红色。 高锰酸继续与硫酸锰作用：
✓铜形成圆形透孔，周边不规则； ✓镍呈葫芦瓢形孔洞； ✓钴呈独立小圆孔，甚至烧穿成洞； ✓锗形成黑色圆环，严重时形成大面积针状小孔； ✓锑使阴极表面呈条沟状； ✓砷使阴极表面起皱纹，失去光泽，或呈苞芽状。
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➢5.3.1.2 杂质在电解时的行为
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➢5.3.1.2 杂质在电解时的行为
MnO2在阳极过多地析出，会增加浸出工序的负担，也会引起电积液中Mn2+ 的贫化而直接影响析出锌质量。
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✓5.2.2 阳极反应
当溶液中含有氯离子时，在阳极氧化析出氯气， 污染车间空气，并腐蚀阳极：
2C1－2e ＝ C12↑
E0=1.36V
C1- + 4H2O － 8e ＝ C1O4- + 8H+ E0=1.39V
对于不同的阴极金属，常数b接近于0.12； 常数a值则介于0.1~ 1.5V之间，且受温度的影响大。
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✓5.2.1 阴极反应
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✓5.2.1 阴极反应
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✓5.2.2 阳极反应
采用含银0.5～1%的铅银合金板作不溶阳极， 阳极上发生的主要反应是氧的析出：
锌电积厚度与电流
锌电积厚度与电流1. 引言电化学沉积是一种常用的金属表面处理方法，它通过在金属表面上电化学沉积一层金属，改变其性质和外观。
锌电积是其中一种常见的电化学沉积方法，它可以在锌基材上沉积一层锌金属，增加材料的防腐蚀性能和美观度。
在锌电积过程中，电流是一个重要的参数，它对沉积层的厚度有着直接的影响。
本文将探讨锌电积厚度与电流之间的关系，并分析其影响因素和应用。
2. 锌电积机理锌电积是一种电化学反应过程，其机理可由以下方程表示：Zn2+ + 2e- -> Zn在锌电积过程中，金属锌离子（Zn2+）在电解质溶液中得到电子的供应，还原成金属锌沉积在锌基材表面。
电流是提供电子的能量源，它决定了反应速率，从而影响锌沉积的厚度。
3. 电流对锌电积厚度的影响电流是锌电积过程中最重要的控制参数之一。
增加电流可以提高锌电积的速率，从而增加沉积层的厚度。
这是因为电流越大，提供给反应的电子数量就越多，反应速率也就越快。
然而，电流并非线性地影响锌电积厚度。
在一定范围内，电流增加会导致锌沉积层厚度的增加，但过高的电流会引起沉积层的不均匀性和粗糙度增加。
这是由于高电流引起的过量电子在锌基材上的沉积不均匀，形成颗粒较大的沉积层。
因此，选择适当的电流是保证锌电积层质量的关键。
需要根据具体情况，综合考虑锌电积速率和沉积层质量的要求，选择合适的电流参数。
4. 影响锌电积厚度的因素除了电流，还有其他因素也会影响锌电积的厚度，包括电解质浓度、温度和电解时间等。
4.1 电解质浓度电解质浓度是指电解质溶液中金属离子的浓度。
增加电解质浓度可以提高锌电积的速率，从而增加沉积层的厚度。
这是因为更高的电解质浓度可以提供更多的金属离子，增加反应的物质来源。
然而，电解质浓度过高也会导致沉积层的不均匀性和粗糙度增加，类似于电流过高的情况。
因此，需要根据具体情况选择合适的电解质浓度。
4.2 温度温度对锌电积过程也有着显著影响。
提高温度可以加快反应速率，增加沉积层的厚度。
电沉积锌织构
电沉积锌织构是指通过电化学方法在特定晶面上沉积锌原子形成的有序结构。
在电沉积过程中，通过控制电流密度、电位、电解液成分以及沉积时间等参数，可以诱导锌原子在特定的晶面上优先沉积，从而形成高度取向的织构。
这种高度取向的织构有助于提高材料的力学性能和电化学性能。
为了获得具有特定织构的锌电极，研究人员会采取不同的策略来优化电沉积条件。
例如，通过在电解液中添加特定的添加剂，或者在沉积过程中施加外部磁场，可以诱导锌原子在某一晶面上优先排列。
此外，使用具有择优取向的模板或前驱体也可以帮助形成所需的织构。
电沉积锌织构在锌离子电池、可充电锌空气电池以及其他电化学设备中具有潜在的应用价值。
由于其高度取向的晶体结构，这类锌电极通常表现出更好的循环稳定性、更高的沉积/溶解效率以及更低的形貌变化。
这些特性对于延长电池寿命和改善整体性能至关重要。
因此，对电沉积锌织构的研究不仅涉及材料科学的基本问题，还关系到新能源存储技术的进步。
锌的湿法冶金方法概述
锌的湿法冶金
锌的湿法冶金是指使用水溶液作为冶炼锌的介质，其主要包括电解法、酸浸法和氨浸法等几种方法。
1.电解法：将锌精矿放入电解槽中，加入电解液（主要成分为硫酸和氯化铵），在外加
电流的作用下，锌离子被还原成金属锌沉积在阴极上。
这种方法具有效率高、能耗低等优点，是目前最主要的生产方式。
2.酸浸法：将锌精矿浸入硫酸水溶液中，利用硫酸的氧化作用将锌离子溶解出来。
这
种方法适用于高品位的锌矿石，但浸出过程中会产生大量的酸性废水，对环境造成污染。
3.氨浸法：将锌精矿浸入氨水溶液中，通过氨水的配位作用将锌离子溶解出来。
这种
方法对锌矿石的品位要求较低，同时产生的废水为碱性废水，对环境污染较小。
但该方法的操作成本较高。
以上三种方法各有优缺点，应根据不同情况选择合适的冶炼方式。
除了上述的电解法、酸浸法和氨浸法外，还有其他一些较为次要的湿法冶金方法。
4.氯化法：将锌精矿与氯气反应，生成氯化锌，再通过还原反应得到金属锌。
这种方
法主要应用于高品位的锌矿石，但因为氯气对环境的危害性较大，所以逐渐被淘汰。
5.氧化焙烧法：将锌精矿加入到反应炉中，通过高温氧化反应，将锌矿石中的锌转化
为氧化锌，再通过还原反应得到金属锌。
这种方法主要适用于低品位的锌矿石，但因为会产生大量的氧化废气，对环境造成了污染。
总的来说，湿法冶金方法相对于干法冶金方法来说，工艺流程更为复杂，但其适用范围更广，能够处理更多种不同品位的锌矿石，且可以生产出较为高纯度的金属锌。
但湿法冶金方法中会产生大量的废水和废气，需要进行处理和净化，以减少对环境的影响。
电解锌工艺流程
电解锌工艺流程
《电解锌工艺流程》
电解锌是一种常见的金属表面处理技术，可以使锌以均匀的方式沉积在金属表面，以增强其耐腐蚀能力和美观度。
电解锌工艺流程通常包括以下几个步骤：
1. 准备工件
首先，需要对待处理的金属表面进行准备，包括去除油污、锈斑和其他杂质，以保证锌能够均匀地沉积在表面。
2. 酸洗处理
进行酸洗处理，以去除金属表面的氧化物和其他杂质，使表面变得干净、光滑，为后续的处理做好准备。
3. 电镀处理
将经过准备和酸洗处理的金属表面浸入含有锌离子的电解液中，通过电流引发化学反应，使锌离子沉积在金属表面上形成均匀的锌层。
4. 清洗处理
经过电镀处理后的工件需要进行清洗处理，以去除残留的电解液和其他杂质，保证表面的洁净度。
5. 烘干处理
最后，对清洗后的工件进行烘干处理，去除表面的水分，使锌层能够牢固地附着在金属表面上。
通过以上几个步骤，经过电解锌工艺处理的金属表面能够获得均匀、美观的锌层，不仅提高了金属的耐腐蚀能力，也提高了其外观质量。
因此，电解锌工艺流程在金属加工行业中得到了广泛的应用。
有机物及油类对锌电解沉积的影响
有机物及油类对锌电解沉积的影响湿法炼锌的电解沉积遵循以下反应式：2ZnS04+2H20=2Zn+2H2S04+02十 (1)阴极反应：Zn2++2e=Zn (2)阳极反应：20H一一2e=H20+1／202千 (3)由于锌的还原电位比许多伴生金属的还原电位负得多，少量的杂质就会大幅度降低其电流效率，影响电解沉积过程的正常进行，故对溶液的净化处理和净化工艺的选择就尤为重要。
关于金属杂质及无机物对锌电解沉积过程的影响与危害，有多方面的研究、实验与报告。
由于综合回收(如co、In、Ge、Ag)力度加大和湿法炼锌工艺的进步，进入湿法炼锌系统溶液中的有机物及油类的种类与数量则越来越多，对它们的研究、报道稍显不足。
本文就生产实践中有机物及油类对锌电解沉积过程的影响与危害及去除进行摸索、分析并提出一些建议。
1锌电解沉积过程中进入溶液中的几类有机物及油类1．骨胶、皂根包括酸雾必克剂类。
在电解沉积过程加入。
皂根很少使用；酸雾必克剂主要以细密气泡覆盖电解槽液面，捕集酸滴，起减少酸雾作用，较少使用。
骨胶加入在于改善析出锌的结晶结构。
骨胶：茶褐色、半透明固体，在酸性溶液中带正电荷，胶质在直流电作用下移向阴极，并吸附在阴极锌突起尖端的高面电流点上，阻止晶核继续成长，迫使放电离子在周围形成新晶核，使阴极析出锌表面平、整、光滑、致密，能减轻杂质的有害影响，提高电流效率，但过量则会引起阴极锌发脆难剥，严重时阴极锌上有一层蚌壳状覆盖物，继之产生瘤状物，成为槽内短路的原因，须适时适量加入(骨胶≤l g／L，出槽8 h后加入)。
大部分胶质随电解沉积废(后)液在电解沉积的循环系统循环，少部分随废液到冲矿或浸出工序，经渣过滤及渣处理大部分损失。
值得一提的是骨胶与动物皮胶价格悬殊，有时相差一倍以上。
但皮胶溶解后会产生大量皮脂的油类，增大有机物脂肪酸含量，不利于锌电解沉积。
要注意防止骨胶掺假使杂，皮胶有皮臭味，易粘结、发软、脆性不好，不透明是检验判断的要点。
电积锌用途-概述说明以及解释
电积锌用途-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容应该对电积锌进行简要介绍，概括其基本特性和工业应用，以及本文将重点论述的内容。
可以参考以下内容：引言部分将介绍电积锌的基本特性以及其在工业中的广泛应用。
本文将对电积锌的基本特性进行系统的分析，讨论其在不同领域的应用，并探讨其重要性和未来发展前景。
电积锌是一种将锌沉积在金属或其他基材表面的技术。
电积锌的主要特性包括良好的防腐蚀性能、优异的导电性和导热性能，以及良好的可塑性。
在电积锌的过程中，锌离子在电解液中得到电子供体的电子，从而沉积在基材表面，形成一个均匀、致密且具有良好附着力的锌层。
电积锌在工业上具有广泛的应用。
首先，电积锌被广泛用于金属防腐蚀领域。
由于其良好的防腐蚀性能，电积锌被用作金属制品的保护层，能够延长金属制品的使用寿命。
其次，电积锌还可用作导电材料。
由于电积锌具有优异的导电性能，它被广泛应用于电子元件、导线、电池等领域。
此外，电积锌还可用于热交换器、散热器等散热设备的制造，由于其良好的导热性能，能够有效传导热量。
另外，电积锌还可应用于汽车、航空航天、建筑等领域，用于制造零件、构件等。
本文将重点对电积锌的基本特性进行系统的分析，并探讨其在工业中的应用。
通过对电积锌的重要性和未来发展前景的讨论，将为读者提供全面了解电积锌的视角，并对其未来的应用潜力有更深入的认识。
1.2文章结构在文章结构部分，我们将详细介绍电积锌的基本特性和工业应用。
通过对电积锌的基本特性的分析，我们可以了解其物理和化学性质。
在工业应用方面，我们将介绍电积锌在各个领域的具体用途和重要性。
最后，在结尾部分，我们将对电积锌的重要性以及其未来发展前景进行总结和展望。
通过这篇文章，读者将能够更全面地了解电积锌及其在不同领域的应用，以及其在未来的发展前景。
文章1.3 目的：本文旨在探讨电积锌的用途及其重要性，并展望其未来的发展前景。
通过对电积锌的基本特性和工业应用的介绍，我们可以更深入地理解电积锌的作用和影响，进而认识到它在现代工业领域中的重要性。
年产100000吨1#锌电解锌的锌电解沉积系统课程设计
《年产100000吨1#锌电解锌的锌电解沉积系统》设计说明书指导教师：李超姓名：黄朝福班级：冶金12-1班学号：512197108专业：冶金技术完成日期：2014年05月12号至2014年5月24号目录第一章冶金绪论1锌的一些性质和用途介绍2锌电解槽的概述第二章冶金计算1锌电解沉积过程的物料平衡和能量平衡计算2锌电解沉积的技术条件和经济技术指标第三章主要浸出设备及辅助设备的选择与计算1 主要浸出设备（浸出槽）的选择与计算2 主要辅助设备的选择与计算第一章设计概述1金属的性质及其在国民经济中的地位金属是一种具有光泽(即对可见光强烈反射)、富有延展性、容易导电、导热等性质的物质。
金属的上述特质都跟金属晶体内含有自由电子有关。
在自然界中，绝大多数金属以化合态存在，少数金属例如金、铂、银、铋以游离态存在。
金属矿物多数是氧化物及硫化物。
其他存在形式有氯化物、硫酸盐、碳酸盐及硅酸盐。
金属之间的连结是金属键，因此随意更换位置都可再重新建立连结，这也是金属伸展性良好的原因。
金属元素在化合物中通常只显正价。
有色金属是国民经济、人民日常生活及国防工业、科学技术发展必不可少的基础材料和重要的战略物资。
农业现代化、工业现代化、国防和科学技术现代化都离不开有色金属。
例如飞机、导弹、火箭、卫星、核潜艇等尖端武器以及原子能、电视、通讯、雷达、电子计算机等尖端技术所需的构件或部件大都是由有色金属中的轻金属和烯有金属制成的；此外，没有镍、钴、钨、钼、钒、铌等有色金属也就没有合金钢的生产。
有色金属在某些用途（如电力工业等）上，使用量也是相当可观的。
现在世界上许多国家，尤其是工业发达国家，竞相发展有色金属工业，增加有色金属的战略储备。
有色金属工业包括地质勘探、采矿、选矿、冶炼和加工等部门。
矿石中有色金属含量一般都较低，为了得到1吨有色金属,往往要开采成百吨以至万吨以上的矿石。
因此矿山是发展有色金属工业的重要基础。
有色金属矿石中常是多种金属共生，因此必须合理提取和回收有用组分，做好综合利用，以便合理利用自然资源。
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锌电解沉积
electrowinning of zinc
x}nd一anJ一e ehenjl 锌电解沉积(eleetrowinning of:inc)采用不溶阳极，在直流电作用下使硫酸锌电解液中的锌沉积在阴极上的过程，为湿法炼锌流程的重要组成部分。
工艺将已净化合格的硫酸锌溶液(简称新液)和返回的电解液(简称废液)按一定的比例混合后，连续不断地从电解槽的进液端送入电解槽，槽中插入用铅银合金板制成的阳极和压延纯铝板做的阴极。
当通入直流电时，在阴极发生析出锌的反应: ZnZ++Ze—Zn 在阳极则发生水被分解成H+和氧气的反应: HZO一Ze—ZH十+l/202 锌电解沉积的总反应为: ZnSO;+HZO一Zn+HZSO‘+l/202 随着锌不断地在阴极上电解沉积，电解液中含锌量逐渐减少，而硫酸却相应增加。
为使电解槽内电解液中锌和硫酸的浓度稳定地保持在规定范围，并维持稳定的电解液液面，须连续向电解槽加入新液，从另一端排出含锌50一609/L、硫酸120一2609/L 的废液。
部分废液冷却后返回电解配液，以使电解槽内的电解液达到必要的循环速度。
每隔一定周期(24~48h)取出沉积锌的阴极，经洗净后剥离锌。
阴极锌经干燥后，送熔铸成产品锌锭。
阴极铝板经刷洗处理，再装入电解槽中继续使少月。
主要技术经济指标锌电积的主要技术条件和指标有电能消耗、电流效率、槽电压和电锌质量。
电能消耗湿法炼锌每生产h电锌锭消耗电能3800一400Okw·h，电耗是构成电锌成本的重要部分。
而锌电解沉积的电单耗达300。
一3500kw·h，为总电能耗的79%一55%。
因此，降低锌电解沉积的电能消耗，对降低电锌成本意义重大。
从电解沉积电能消耗公式: 电能消耗(kW·h/t)~ 槽电压(V)只100 锌的电化当量(g/(A·h))x电流效率(环) 可知，锌的电化当量为一恒量，为降低电能消耗，应采取一切措施提高电流效率和降低槽电压。
电流效率定义为实际产出的锌量和通过相同电量时，理论上应得的锌量比的百分数。
生产中，除由于漏电和短路引起电流效率下降外，阴极上氢的析出是使电流效率下降的主要原因。
因此，提高氢在阴极L的超电位，就可以提高锌电解沉积的电流效率。
生产上常采用提高电流效率的措施有:提高电流密度(阴极电流密度一般为35。
~600A/mZ)，控制好电解液的温度(常控制在308~313K)，加速电解液的循环，稳定电解液成分并合理使用添加剂。
正常生产的锌电解沉积的电流效率为88%一92%。
槽电压是影响锌电解沉积电能消耗的重要技术参数，降低槽电压就能相应降低电能消耗。
槽电压由硫酸锌分解电压(占槽电压的75%一80%)，电解液电阻电压降(占13%一17%)，阴、阳极极板电阻电压降(占1%一1，3%)，阳极泥电阻电压降(占5%一6写)及各接触点电阻电压降(1%一1.4%)组成。
一般工厂的锌电解沉积槽电压多控制在3.3一3.4V，如电流密度和极间距过大，也可能达到3.5一3.6V。
可采取降低槽电压的措施有:使接触点导电良好，定期刷洗阳极泥，保持电解液中合适的镁、锰等离子的浓度。
电锌质量电锌中的主要杂质有铅、福、铜。
福主要来自新液，铜则是由于电解槽槽面操作不洁净引入的，铅基合金阳极是杂质铅的主要来源。
生产实践中影响电锌质量的主要杂质是铅，铅是由于阳极腐蚀进入电解液，在电解沉积过程中沉积入阴极锌中的。
因此，大多数的锌电积厂都采用耐腐蚀性能好的含银0.5% 一1%的铅银合金或铅、银、钙、惚四元合金制造的阳极。
由于直接生成的PbO，膜较间接生成的致密，许多工厂采用预先镀膜的阳极，以减少从阳极进入电解液中的铅量。
电解液中氯离子含量增加或电解液温度升高，都会引起阳极中铅的溶解，但当电解液中Mn与Cl 的浓度比大于3~3.5时，氯的有害影响受到明显抑制。
提高电流密度以提高单位时间内锌的析出量，可相应降低电锌含铅量。
向进槽电解液中添加铭或钡的碳酸盐，使之与铅形成溶解度更小的类质同晶硫酸盐共沉淀，可有效地降低电锌中的铅。
设备锌电解沉积系统由贮槽、电解槽、阴极板、阳极板、废液冷却塔、管道、溜槽、输送泵和供电系统等组成。
电解槽是一个钢筋混凝土制成的矩形槽子，内衬软聚氯乙烯塑料或环氧玻璃钢，也有用辉绿岩制成的。
用单槽供液。
阳极板材料一般为含
银0.5%一1% 的铅银合金，近年来也有用铅银钙合金的。
阳极由阳极板和铜导电棒组成。
阴极板为纯铝板。
阴极由阴极板、导电棒、导电片、提环和绝缘边(橡胶条或聚乙烯塑料条)组成。
电解液一般采用空气冷却塔或真空蒸发冷冻机进行冷却，用硅整流器供电，导电板用铜板。
锌电解生产见彩图插页第7页。
展望锌电解沉积是湿法炼锌电能消耗最多的一道作业，操作劳动强度大。
其发展趋势是:提高操作的机械化和自动化水平，包括阴极提取、运逃、剥锌和阴极板平整、返回和装槽等均用电子计算机控制;设备趋向大型化，增大阴极浸没面积，扩大生产力，提高生产能力;积极开展对锌电解节能的研究(包括阳极材料)，降低电能消耗。