锌电解槽计算.doc

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1、3.1概述工业上从硫酸锌水溶液中电解沉积锌有三种工艺：即低酸低电流密度法（标准法）；中酸中电流密度法(中间法)和高酸高电流密度法。目前我国多采用中酸中电流密度法的下限，低酸低电流密度法上限的电解法。表3-1为三种方法的比较。表3-1锌电积三种工艺的比较工艺方法电解液含H2SO4（克/升）电流密度（安/米2）优缺点酸低电流密度法（标准法）110--130300--500耗电少，生产能力小，基建投资大中酸中电流密度法(中间法)130--160500--300生产操作比前者简单，生产能力比前者大但比后者小基建投资

2、小高酸高电流密度法220--300800～1000甚至大于1000生产能力大；耗电多；电解槽结构复杂。3.2设计任务设计生产能力为7万吨锌锭的电解设备3.3原始资料3.3.1设进入电解槽的电解液成份如表3-2所示：表3-2进入电解槽的电解液成份（克/升）组成ZnFeCdCuCO　Mn（克/升）1200.0450.0050.00040.0054.7203.3.2电解后电解废液成份如表3-3所示表3-3电解废液成份（克/升）组成ZnFeCdCuCO　Mn（克/升）460.0280.0030.00020.0053

3、.2173.3.3一些技术条件及技术经济指标用于制造锌粉之锌锭占年产锌锭量的百分比，β=0.028；年工作日为330日。阴极锌熔铸直收率η1=97%阴极电流密度D阴=520安培槽电压V槽=3.20伏电流效率ηi=98%阴极规格长×宽×厚=1000×666×4（毫米）3.4工艺过程及设备计算3.4.1物料平衡及电解槽计算阴极锌成份的计算在电积过程中，一部分铜、铁、镉与锌一齐在阴极上沉积，一升电解液得到的阴极锌含金属量如表3-4所示。表3-4一升电解液沉积的金属量（克）组成ZnFeCdCu共计（克）64.000

4、.0050.0020.000264.0072铅-银阳极在电解过程中被腐蚀，使一部分铅进入到阴极锌中。设阴极锌含铅0.006%则进入到阴极锌中铅的量为：克那么阴极锌的成份如表3-5所示。表3-5阴极锌成份组成ZnPbFeCdCu共计重量（克）64.000.00380.00500.00200.0002064.0110%99.9830.0060.00780.0030.00031003.4.2所需电解槽数量的计算（1）每日应产出的阴极锌量的计算。Q1=吨式中：Q1----每日应产出阴极锌的数量，吨；Q----设计生

5、产能力，吨锌锭/年；β----用于制造锌粉之锌锭占年产锌锭量的百分比，%；m----年工作日，日；η----阴极锌熔铸直收率，%。Q1=吨/日（2）阴极有效总面积及片数的计算阴极有效总面积的计算。×106米2式中：F-----阴极有效总面积，米2Q-----每日产出的阴极锌量，吨；D-----阴极电流密度，安培/米2；η-----电流效率，%；1.2195----锌的电化当量，克/安培；24-----电解析出时间，小时。F=×106=15086米2阴极边上装有塑料绝缘条，没边各占区阴极板宽7毫米，阴极浸没于

6、电解液的深度为0.87米，则每片阴极的有效面积（按两面计）为：f阴=0.87×（0.666-0.007×2）×2=1.13米2故共需阴极片数n==片设一个电解槽装阴极片32块，则共需电解槽数为：个每个电解槽的阴极总面积为：1.13×32=36.16米2取备用电解槽24个，则一共有电解槽560个。这就可把电解槽分为两个系列。每个系列有280个电解槽，在每个系列中可按35个电解槽组成一组，共八组为一系列。3.4.3电解槽内部尺寸大小的计算电解槽内部宽度的计算。设阴极边缘到槽壁距离为95毫米，则电解槽内宽为：B=

7、666+2×95=856≈860毫米电解槽内部长度计算。设每片阴极厚度为5毫米，每片阳极厚度为10毫米，阴阳极间距离为34毫米，电极到两端壁距离为125毫米，每个电解槽有阴极片32片，阳极片33片。则电解槽内部长度为：L=32×5+33×10+32×2×34+125×2=2916毫米电解槽内部高度的计算。设槽内液面至槽面的距离为100毫米；槽内阴极浸入电解液的深度为880毫米；阴极下部端缘距槽低500毫米。则电解槽的内高位：H=100+880+500=1480毫米故电解槽的内部尺寸为：长×宽×高=2916×

8、860×1480（毫米）电解槽容积（不设槽内冷却器）为：V槽=L×B×H=2.916×0.86×1.48=3.711米2电解槽体的材料有木质及钢筋混凝土两种。目前多采用钢筋混凝土电解槽。电解槽内衬耐腐蚀的材料有：铅皮、聚氯乙烯、环氧玻璃钢、辉绿岩等。3.4.4通过电解槽电流强度的计算一个电解槽的阴极总面积为36.16米2故电流强度I=36.16×520=18803安培设富余5.4%则I=18808×1.054=1