锌电积新型阳极与电积新工艺研究进展

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电解锌可行性研究报告

电解锌可行性研究报告

电解锌可行性研究报告

一、研究背景

电解锌是一种通过电化学反应将锌金属从其盐溶液中还原出来的方法。随着现代工业的发展,锌在电子、建材、冶金等行业中的需求逐渐增加,电解锌成为一种重要的生产工艺。但是,由于传统的锌冶炼工艺存在能耗高、污染物排放多的问题,迫切需要开发一种更加环保、能效高的电解锌工艺。

基于以上背景,本报告旨在对电解锌工艺的可行性进行研究,探讨其在工业生产中的应用前景,以期为相关产业的发展提供科学依据。

二、电解锌工艺的原理

电解锌是一种通过电化学反应将锌离子还原为金属锌的工艺。其原理如下:

在电极上,正极(阳极)发生氧化反应,负极(阴极)发生还原反应。在电解锌工艺中,阳极负责进行锌离子的氧化反应,而阴极负责进行锌离子的还原反应。

在阳极上,锌离子向外释放出电子,氧化成锌离子,同时释放出二氧化硫气体。反应方程式为:Zn→Zn2+ + 2e-

在阴极上,锌离子接受电子,还原成金属锌。反应方程式为:Zn2+ + 2e- → Zn

通过电解锌工艺,可以将锌金属从锌盐溶液中纯化出来,得到高纯度的金属锌。

三、电解锌工艺的现状

目前,传统的锌冶炼工艺主要包括煅烧法、氧化法和电解法。其中,电解法是一种能耗低、无二氧化硫排放的环境友好工艺,因此备受关注。

传统的电解锌工艺主要包括湿法电解和干法电解两种。湿法电解是将锌盐溶液作为电解液,通过阳极溶解锌板来制备锌金属。而干法电解则是将固体锌盐放置在高温电解炉中,利用电流直接将锌离子还原成金属锌。

虽然传统的电解锌工艺已经相对成熟,但仍然存在能耗高、设备大、生产成本高等问题。因此,亟需研发出一种更为环保、节能、高效的电解锌工艺,以满足现代工业的需求。

四、电解锌工艺的可行性分析

1. 技术可行性

根据电化学原理,电解锌工艺具有很高的技术可行性。电解锌工艺无需高温熔炼,能够在较低温度下进行,减少能耗。此外,电解锌工艺无二氧化硫排放,对环境友好,符合现代工业发展的趋势。 2. 经济可行性

锌电解工艺

锌电解工艺

锌电解工艺

5硫酸锌溶液的电解沉积

在ZnSO4和H2SO4水溶液中,采用Pb-Ag合金为阳极,纯铝作阴极,通以直流电进行电解,在阴极析出锌,在阳极产生氧气,与此同时,湿法炼锌工艺锌焙砂浸出过程所消耗的硫酸在此电解液中得到再生。

5.1锌电解液成分及锌电积生产过程

5.1.1锌电解液

锌电解液除主要成分硫酸锌、硫酸和水外,还存在少量杂质金属的硫酸盐及部分阴离子(主要为氯离子和氟离子)。目前锌电解液中锌的浓度一般波动在40~60g/L范围内,而硫酸浓度则趋于逐步提高,已从110~140g/L提高到170~200g/L。对于杂质的含量各厂也有不同要求。加拿大一家锌厂在进行改造时曾做过调查,为了适应电流密度大幅度提高,对电解液中杂质含量(mg/L)要求更严格:

Cd<0.3,CO<0.3,Sb<0.03,Ge<0.03,Fe<10,CL<50~100,F<10,Mn<1.8g/L

5.1.2锌电积生产过程

硫酸锌溶液的电积过程是将已经净化好的硫酸锌溶液(新液)以一定比例同废电解液混合后连续不断地从电解槽的进液端送入电解槽内。

铅银合金板(含银量约1%)阳极和压延铝板阴极,并联交错悬挂于槽内,通以直流电,在阴极析出金属锌(称阴极锌或析出锌),在阳极则放出氧气。随着电积过程的不断进行电解液含锌量逐渐减少,而硫酸含量则逐渐增多,为保证电积条件的稳定,必须不断地补充新液以维持电解液成分稳定不变。电积一定时间后,提出阴极板,剥下压延铝板上的析出锌片送往熔铸工序。 5.2锌电积过程的理论基础

锌电解液的主要成分是硫酸锌、硫酸和水,当通以直流电时带正电荷的离子移向阴极,带负电荷的离子移向阳极,并分别在阴、阳极上放电。

阴极主要反应:Zn2++2e=Zn

阳极主要反应:2OH--2e=0.5O2+H2O(或H2O-2e=0.5O2+2H+)电极过程总反应:ZnSO4+H2O=Zn+H2SO4+0.5O2

5.3锌电解车间的主要生产设备及布置

锌冶炼电积工艺有机烧板探究

锌冶炼电积工艺有机烧板探究

126科学技术S

cience and technology

锌冶炼电积工艺有机烧板探究

李海涛

(江西铜业铅锌金属有限公司,江西 九江 332500)

摘 要:由于锌冶炼电积工艺中的不当行为,导致“烧板”出现,在分析“烧板”产生原因的前提下,结合实践生产提出锌冶炼电积工艺有机烧板的处理方法。具体流程包括冷却塔通风除酸雾、槽间导电棒冷却、对槽温和生产电流进行控制、浸出与净化四步。根据实验结果,本文提出的防止有机烧板法,与传统方法相比,在避免板面出现较多破损,维持板面平整度,降低生产成本上有显著效果。关键词:锌冶炼;电积工艺;有机烧板;成本控制中图分类号:TF803.2󰀃󰀃文献标识码:A󰀃󰀃󰀃󰀃文章编号:11-5004(2019)11-0126-2

收稿日期:2019-11作者简介:李海涛,男,生于1987年,湖南邵阳人,助理工程师,研究方向:锌冶炼。锌冶炼的“烧板”现象是湿法炼锌工作中需要重点关注的一

个问题。“烧板”作为湿法炼锌中较为普遍的一种现象,轻微“烧

板”主要是对电流效率产生一定影响,而严重“烧板”不仅影响

电流的即时效率,还严重影响到锌的质量和产出,甚至导致整个

锌冶炼难以正常运转,造成巨大的经济损失。总之,“烧板”不单

影响锌直流析出电的损耗、析出锌的质量,而且还在一定程度上

缩小阳极板的使用寿命[1]。各个湿法炼锌厂的技术人员对锌液中

含有的有害杂质,如砷、锑、锗、镍、铜等元素所引发的电效大

大降低直至发生“烧板”现象,进行了诸多的钻研,也累积了极

为丰富的工作经验,并按照工厂的实际状况对锌液有机烧板现

象的出现进行严格的把控。

1 锌冶炼电积工艺有机烧板方法研究1.1 冷却塔通风除酸雾

在锌冶炼电积过程中,因为阳极反应的发生有部分氧气被产

出,析出一些细小的电解液珠,从而在车间内形成大面积的酸雾,

威胁到工作人员的身体健康,并对厂房机械设备造成腐蚀[2]。传

统的锌冶炼电积车间的通风办法有很多,绝大部分多采取自然通

锌电积节能措施的研究现状

锌电积节能措施的研究现状

18 冶金能源 ENERGY FOR M哐TAI I I瓜GICAL INDUSTRY V01.25 No.2 Mar.2o06 

锌电积节能措施的研究现状 

王彦军谢刚 李永佳 肖婷蔓 (昆明理工大学材料与冶金工程学院) 杨大锦 (云南冶金集团总公司技术中心) 摘要传统的湿法炼锌过程中,存在着电积能耗大的问题。本文系统综合了当前锌电积的 节电措施,并对新型惰性阳极材料及锌电积新工艺的研究现状进行了详细阐述。 关键词锌电积阳极现状 Study smtus of energy saving nleasui ̄for zinc electrowipning Wang Yaniun Xie Gang Li Yongiia Xiao Ti ̄gman (Kunming University of Science and Engineering) Yang Dajin (The Technique Center 0f Yunnan Metallurgy Co,Ltd.) Alum,act The目l consanpfion/or zinc traditional hydrometallurgy is still high in the process of dectrowinning.Energy sa-dng m嘎Isun碧for zinc dectrowinning was sIⅡnn姐 zed systm ̄atieally in thispaper.Studystatus0fthene’^rinert anod materialsandtechnicsaredescribedinln。 edetailfor zinc dectnwinning. Keywl删s zinc dec ̄wlnning a∞de status 在传统湿法炼锌工艺中,电积是主要的耗电 工序,其耗电量占整个工艺能耗的80%左右。在 当前能源日趋紧张,能源价格不断上涨的情况下, 科研工作者正努力寻找新的节电途径,如改变阳 极材料、加入添加剂及开发新的阳极液等,利用各 种不同的方法,以达到节能降耗的目的。 1研究新的阳极材料 在锌电积过程中,阳极的组成和性质非常重 要,它直接影响锌电积的能耗和阴极锌的质量,一 般电极材料要满足以下基本要求:(1)良好的导电 性;(2)耐腐蚀性强;(3)机械强度和加工性能好; (4)寿命长;(5)对电极反应具有良好的电催化性 能。因此,寻找一种合适的阳极材料对于湿法炼 锌是非常必要的。近年来的研究主要有铅基多元 收稿日期:2005—08—11 王彦军(1979 ),硕士生;65oo93云南省昆明市。 合金的开发和研制;钛基DSA阳极的开发等。 1.1铅及铅基合金阳极 金属铅有较好的导电性能,而且在电积锌技 术条件下,又有良好的抗腐蚀性,所以当湿法炼锌 技术开始工业生产时,人们自然地选用金属铅作 为电积锌不溶阳极材料。但是铅表面形成的二氧 化铅膜不致密,疏松多孔,与铅基体结合力也不 强。在阳极极化时,溶液中的水分子或阴离子容易 通过膜层中的微孔与铅基发生作用,导致基体逐 渐溶解,使二氧化铅膜脱落,铅进入阴极产品,并 且使槽电压升高.能耗增大。如果电积液中存在 氯离子,会造成铅阳极被氯离子严重腐蚀。 由于纯铅阳极在化学性质上,机械强度上,抗 腐性能等方面有着严重缺点,很久以来就开始研 究用铅基合金阳极代替纯铅阳极。于是出现了 Pb-Ag、Pb-Ca、Pb-Sr等二元合金阳极。其中,将 少量银(1%左右)加入到纯铅中制成的Pb-

锌的电积

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。然而,事实证明所形成的锗化氢非但不能从电解液槽中逸出,而且还会重新分解并在电解过程中不断循环。

锌电积用阳极材料Pb-Ag

锌电积用阳极材料Pb-Ag

第42卷第5期(总第191期)2023年10月湿法冶金HydrometallurgyofChinaVol.42No.5(Sum.191)Oct.2023

锌电积用阳极材料Pb-Ag/PbO电化学性能研究

黄艳芳1,2,杨 泽2,韩桂洪1,2,杨淑珍1,杨腾蛟3

(1.郑州大学关键金属河南实验室,河南郑州 450001;

2.郑州大学化工学院,河南郑州 450001;

3.河南豫光锌业有限公司,河南济源 450041)

摘要:研究了PbO附着于Pb-Ag极板表面对电极电化学性能的影响,通过一步电沉积法获得了Pb-Ag/PbO、Pb-Ag/PbO-Co、Pb-Ag/PbO-Mn、Pb-Ag/PbO-Co-Mn4种复合阳极。通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显

微镜(SEM)对电极表面形貌和结构进行表征。在模拟锌电积体系中,采用循环伏安曲线(CV)、阳极极化曲

线、电化学交流阻抗谱(EIS)对电极电化学性能进行了测试。结果表明:PbO呈片状团聚型结构,Co和Mn掺杂后PbO晶粒被细化,利于活性位点的充分暴露;相对于Pb-Ag电极,沉积电极亲水性有效改善,利于多相反应的发生;相对于Pb-Ag阳极,PbO镀层阳极(包含Co、Mn掺杂电极)具有一定的OER催化活性和更好的耐腐蚀性,在锌电积中展现出较低的槽电压。关键词:锌电积;阳极改性;金属掺杂;亲水性;电化学中图分类号:TF813;TF114;O646.542 文献标识码:A 文章编号:1009-2617(2023)05-0537-09 DOI:10.13355/ki.sfyj.2023.05.016

收稿日期:2023-05-24基金项目:国家自然科学基金资助项目(U2004215,U22A20130);河南省自然科学基金资助项目(232300421196);郑州大学求是科

研启动基金(32213511)。

第一作者简介:黄艳芳(1983—),女,博士,副教授,主要研究方向为有色金属湿法冶金。

锌电积中阳极镀层的研究

广东化工2019年第12期

·58·第46卷总第398期

锌电积中阳极镀层的研究

陈益超,刘立瑶,陈上,吴显明,顾振昆,宋明辉

(湘西自治州产商品质量监督检验所,湖南湘西416000)

[摘要]通过对电解锌阳极板镀层的研究,发现阳极板表面先经过PbO2的沉积后再在高温下进行MnO2的沉积,极板表面镀层附着力强,

不易脱落,极板腐蚀速率仅为2.6g·m-2·h-1,电解锌的电流效率高,电化学实验进一步说明了此条件下阳极板的防腐蚀能力优异,相对腐蚀速率

仅为7.6%。[关键词]电解锌;阳极;镀层

[中图分类号]TQ153.2[文献标识码]A[文章编号]1007-1865(2019)12-0058-02

StudyonAnodeCoatinginZincElectrowinning

ChenYichao,LiuLiyao,ChenShang,WuXianming,GuZhenkun,SongMinghui

(OfficeofCommodityQualitySupervisionandDetection,Xiangxi416000,China)

Abstract:Throughthestudyofelectrolyticzincanodeplatecoating,itwasfoundthatthesurfaceoftheanodeplatewasfirstdepositedwithleaddioxideand

thendepositedwithmanganesedioxideathightemperature.Thecoatingonthesurfaceoftheanodeplatehadstrongadhesionandwasnoteasytofalloff.The

corrosionrateoftheanodeplatewasonly2.6g·m-2·h-1.Thecurrentefficiencyofelectrolyticzincwashigh.Theelectrochemicalexperimentsfurthershowedthatthe

锌冶炼电积工艺有机烧板探究 2

126科学技术S

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锌冶炼电积工艺有机烧板探究

李海涛

(江西铜业铅锌金属有限公司,江西 九江 332500)

摘 要:由于锌冶炼电积工艺中的不当行为,导致“烧板”出现,在分析“烧板”产生原因的前提下,结合实践生产提出锌冶炼电积工艺有机烧板的处理方法。具体流程包括冷却塔通风除酸雾、槽间导电棒冷却、对槽温和生产电流进行控制、浸出与净化四步。根据实验结果,本文提出的防止有机烧板法,与传统方法相比,在避免板面出现较多破损,维持板面平整度,降低生产成本上有显著效果。关键词:锌冶炼;电积工艺;有机烧板;成本控制中图分类号:TF803.2󰀃󰀃文献标识码:A󰀃󰀃󰀃󰀃文章编号:11-5004(2019)11-0126-2

收稿日期:2019-11作者简介:李海涛,男,生于1987年,湖南邵阳人,助理工程师,研究方向:锌冶炼。锌冶炼的“烧板”现象是湿法炼锌工作中需要重点关注的一

个问题。“烧板”作为湿法炼锌中较为普遍的一种现象,轻微“烧

板”主要是对电流效率产生一定影响,而严重“烧板”不仅影响

电流的即时效率,还严重影响到锌的质量和产出,甚至导致整个

锌冶炼难以正常运转,造成巨大的经济损失。总之,“烧板”不单

影响锌直流析出电的损耗、析出锌的质量,而且还在一定程度上

缩小阳极板的使用寿命[1]。各个湿法炼锌厂的技术人员对锌液中

含有的有害杂质,如砷、锑、锗、镍、铜等元素所引发的电效大

大降低直至发生“烧板”现象,进行了诸多的钻研,也累积了极

为丰富的工作经验,并按照工厂的实际状况对锌液有机烧板现

象的出现进行严格的把控。

1 锌冶炼电积工艺有机烧板方法研究1.1 冷却塔通风除酸雾

在锌冶炼电积过程中,因为阳极反应的发生有部分氧气被产

出,析出一些细小的电解液珠,从而在车间内形成大面积的酸雾,

威胁到工作人员的身体健康,并对厂房机械设备造成腐蚀[2]。传

统的锌冶炼电积车间的通风办法有很多,绝大部分多采取自然通

锌镍合金电镀工艺及性能研究

西北T业大学顾匕学位论文摘要

摘要

锌镍合金是近lO多年发展起来的一种新型防护性镀层,具有极高的耐蚀性、低氢脆性、可焊性和机械加工性等优良特性,极具发展前景。本文通过选择合适的阳极及阳极电流控制方式,采用新的添加剂和络合剂实现了锌镍合金电镀。优选出了新的

锌镍合金电沉积工艺和镀液配方,系统研究了电沉积锌镍合金的工艺条件。重点研究了阴极电路密度、pH值、镀液温度及镀液各成分对锌镍合金镀层中含镍量的影响规律。

采用了新的钝化液配方及相应的工艺对锌镍合金进行了钝化处理。采用x射线衍射仪、

GDA一750型辉光放电光谱仪、HitachiS一570型扫描电镜和多功能电子能谱仪等分析手段,对锌镍合金镀层的成分变化规律、微观形貌和结构、腐蚀产物、钝化膜的结构及

成分进行了分析和研究。采用了电化学试验法和中性盐雾试法对锌镍合金镀层的耐蚀性进行了研究。结果表明:(1)通过此新型的镀液配方和工艺条件,可获得含镍量为

9%~12%,具有良好外观和耐蚀性的锌镍合金。(2)随镀层厚度的增加,锌的含量不短

增加,镍的含量是先增加后减小,镀层中形成了镍的富积层。(3)含镍量不同,镀层

的结构不同。当镀层中镍含量低于6%以下时,镍与锌形成固溶体组织n相;当镍含量

为6%~10%时,还会有弥散的Y相合金存在;当镍含量为10%~14%时,镍与锌形成金

属间隙化合物,其会相组织主要为Y相(NisZn:。),当镀层中镍含量高于25%时,镀层

组织主要是q相,还会有弥散的‘相(Nizn。)合金。(4)含镍14%以下的锌镍合金,其

自腐蚀电位随镍含量的增加而增加;经过钝化处理的锌镍合金镀层耐蚀性远高于锌钝

化层、镉钝化层和镉钛合金镀层:(5)锌镍合金镀层腐蚀产物主要是ZnO和

ZnCI:·4Zn(OH):,含有少量的2ZnCO。·3Zn(OH)。,腐蚀产物中没有镍的存在。(6)锌镍合金钝化膜表层主要由CrO。、Na:CrO。和H20等组成;随钝化温度的升高,钝化膜的厚

锌离子电池工艺

锌离子电池工艺

锌离子电池工艺

简介

• 锌离子电池是一种新型能源储存技术,以锌离子储存电能并进行释放。

• 锌离子电池具有高能量密度、低成本、高可再充电性能等优点。

• 研发锌离子电池工艺是提高电池性能和应用领域的关键。

工艺流程

锌离子电池的工艺流程主要包括以下几个步骤:

1. 电极材料制备

• 正极材料通常采用氧化锌、锌合金等材料。

• 负极材料常使用碳材料,如石墨。

• 电极材料的制备需要先进行粉末制备,再进行成型和烧结,最后进行表面处理。

2. 电解液配置

• 电解液是锌离子传输的介质,通常由溶剂和电解质组成。

• 常用的溶剂有水、有机溶剂等。 • 电解质的选择和浓度对电池性能有重要影响,常用的电解质有硫酸锌、氯化锌等。

3. 电池组装

• 电池组装是将正负极材料和电解液组装成电池的过程。

• 通常采用层状或卷绕结构,根据需要可以设计不同形式的电池外壳并封装。

4. 循环充放电测试

• 工艺完成后,需要对电池进行循环充放电测试来评估其性能。

• 充放电测试可通过恒流充电、恒流放电、循环充放电等方式进行。

• 根据测试结果进行参数调整和工艺改进。

工艺优化

• 工艺优化是提升锌离子电池性能和降低成本的关键环节。

• 可通过优化电极材料的制备工艺来提高电池容量和循环寿命。

• 优化电解液的配方和浓度可以改善电池的电导率和稳定性。

• 进一步优化电池组装工艺有助于提高电池的能量密度和安全性。

应用前景

• 锌离子电池具有广阔的应用前景,可广泛应用于电动汽车、储能系统等领域。 • 锌离子电池相比于传统锂离子电池更加环保和经济。

• 近年来,锌离子电池工艺的研究和工业化进展受到了广泛关注。

以上是关于锌离子电池工艺的相关内容,希望能为读者提供一些参考和信息。锌离子电池作为未来能源领域的热门技术之一,有望为人们创造更加高效和可持续的能源体系。

工艺挑战

虽然锌离子电池有许多潜在的优势和应用前景,但在实际工艺中仍然面临一些挑战:

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