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1、第20卷第4期(总第80期)湿法冶金Vol.20No.4(Sum.80)2001年12月HydrometallurgyofChinaDec.2001锌氨配合体系电积锌研究张保平,唐谟堂,杨声海(中南大学冶金科学与工程系,湖南长沙410083)摘要:研究了锌氨配合体系电积锌新工艺。考察了温度、电流密度对电积过程的影响,以及电解废液中最低锌浓度对电流效率的影响。试验结果表明,温度和电流密度对槽电压影响较大,而对电流效率几乎没有影响;电解废液中最低锌离子浓度只要不低于1010g/L,电流效率仍大于90%。在最佳电积条件下,槽电压为21
2、94V,电流效率为96135%,生产每吨电锌耗氨01206t,耗电2502kWh。该法槽电压低,电流效率高,能耗低,电解废液中锌浓度低,电锌纯度高。关键词:锌氨配合物;电积;阴极锌中图分类号:TF803127;TF813文献标识码:A文章编号:1009-2617(2001)04-0175-04氨法在有色金属特别是在铜、镍、钴等湿法冶96500×1000VW=×65.37η金中的应用日益广泛。近几年来,对氨法炼锌的×36002基础理论研究较多,用氨法制取的锌产品也很V多[1-6],其中活性氧化锌的制取已实现了工业化=820.1×η
3、[7-8]生产,但氨法制取金属锌基本上还是停留在其中,W———电耗,kWh/t;V———槽电压,V;研究阶段[9]。由于原料中锌品位不断下降,而η———阴极电流效率,%。铁、氟、氯、锰等有害杂质元素含量不断上升,使得2实验原理采用传统的酸浸法制取电锌时净化困难,锌回收率低,能耗大,成本高。在Zn(Ⅱ)2NH32NH4Cl2H2O体系中,锌氨配[10]以氧化锌矿的氨浸净化液为电解液,以镀钌合物电积的主要反应为:钛板为阳极、铝板为阴极,在一定条件下电积可制阳极反应:-得高纯电锌,而电解废液经补氨后可配浸出剂循6Cl-6e3Cl2,(
4、1)+-环使用。该法可替代传统的酸浸法制取电锌。对3Cl2+2NH3N2↑+6H+6Cl;(2)该法进一步考察和研究,对推动湿法炼锌技术的阴极反应:2+进步将具有重要意义。3Zn(NH3)i+6e3Zn+3iNH3;(3)总的电积反应:1实验方法2+3Zn(NH3)i+往电解槽中加入一定量的净化液和添加剂,3Zn+N2↑+6NH4+(3i-8)NH3。以镀钌钛板为阳极、铝板为阴极,保持异极距为(4)215mm,电解过程中定时测定电流强度和槽电3试验结果与讨论压。电解完毕后,取阴极剥离锌片,洗净、烘干后称锌片质量,以此计算电流效率
5、,并对电解废液计311温度对槽电压及电流效率的影响2量及分析锌和游离氨的质量浓度,最后计算电耗在电流密度为400A/m,锌离子质量浓度不和耗氨量。电能消耗计算公式为:低于10g/L的条件下,考察了温度对槽电压及电收稿日期:2001-04-16作者简介:张保平,1975-,男,汉族,江西赣州人,中南大学冶金科学与工程系博士研究生。·176·湿法冶金2001年12月流效率的影响,结果见图1和图2。图1温度对槽电压的影响图3电流密度对槽电压的影响图2温度对电流效率的影响图4电流密度对电流效率的影响由图1和图2可以看出,随着电解液温度的
6、313最低锌质量浓度对电流效率的影响2升高,电解液中离子扩散速度加快,槽电压下降,在自然温度和电流密度为400A/m的条件而电流效率稍有波动,变化不大。为了降低槽电下,考察了锌离子浓度对电流效率的影响,结果见压,以降低能耗,应尽可能地升高电解液温度。但图5。是当温度超过60℃时,氨挥发损失增大,使操作环境恶化,所以电解液温度宜控制在40～60℃之间。由于电解本身放出热量,且放出的热量足以维持所需温度,所以电解时不必另外加热。312电流密度对槽电压及电流效率的影响在自然温度和锌离子质量浓度不低于10g/L的条件下,考察了电流密度对
7、槽电压及电流效率的影响,结果见图3和图4。由图3和图4可以看出,随着电流密度的增大,槽电压显著增大,尤2其在400A/m之后槽电压增加更快。又因电流2密度在400～600A/m之间时的电流效率最高,图5锌离子质量浓度对电流效率的影响2故确定最佳电流密度为400A/m。第20卷第4期张保平,等:锌氨配合体系电积锌研究·177·由图5看出,只要电解液中锌离子质量浓度2为:温度为自然温度,阴极电流密度为400A/m,大于10g/L,电流效率就大于90%。若降低锌离电废液中锌质量浓度不低于10g/L,添加剂A、子质量浓度,则在阴极发生析
8、氢的副反应。阴极B、C加入量分别为011g/L、0105g/L和0102析氢反应加剧,导致电流效率下降,且电锌不平g/L,极距为215cm。在该条件下进行电积综合整。试验,结果见表1及表2。314电积综合试验由以上条件试验确定的最佳电积工艺条件表1综合电积试验结
