锌冶金学第5章-硫酸锌溶液的电解沉积 ppt课件.ppt

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1、锌冶金学《有色重金属冶金学》精品课程主讲教师：魏昶陈为亮邓志敢昆明理工大学冶金与能源工程学院二零一二年二月目录3湿法炼锌浸出过程4硫酸锌浸出液的净化2硫化锌精矿的焙烧与烧结6湿法炼锌发展动态1绪论5硫酸锌溶液的电解沉积7火法炼锌简介9伴生元素的综合利用及二次资源的回收8锌产品的延伸5硫酸锌溶液的电解沉积5.1概述5.2锌电积的电极反应5.3杂质行为、电锌质量及添加剂5.4电流效率、槽电压及电能消耗5.5锌电解车间的主要设备5.6阴极锌的熔铸5.7湿法炼锌厂的能耗及热平衡5.1概述锌的电解沉积是湿法炼锌的最后一个工序。锌的电解沉积：用电解的

2、方法从硫酸锌水溶液中提取纯金属锌的过程。5.1概述电积时总的电化学反应为：氧气金属锌净化后的硫酸锌溶液（新液）Zn130~170，pH5.2~5.4一定比例的电解废液阳极含银0.5~1%的铅银合金板阴极纯铝板电解液Zn60~70硫酸130~150直流电5.1概述电解一定周期（一般为24h）后，将阴极锌剥下，经熔铸后得到产品锌锭。溶液中含锌达45~60g/l锌硫酸溶液中硫酸135~170g/l电积过程电解液不断降低逐渐增加废电解液冷却循环浸出溶剂返回电解返回浸出5.1概述按所采用技术条件不同，锌电积有三种方法：国外采用低电流密度（300~4

3、00A/m2）、大阴极（1.6~3.4m2），以适应机械化、自动化作业及降低电耗。我国采用的电流密度为450~550A/m2。5.2锌电积的电极反应阴极Zn2++2e=Zn阳极H2O-2e=0.5O2+2H+电解槽内发生的总反应为：Zn2++H2O=Zn+0.5O2+2H+锌电积的电解液的主要成份为ZnSO4、H2SO4和H2O，并含有微量杂质金属铜、镉、钴等的硫酸盐。对于纯硫酸锌溶液，通以直流电时，发生的电极反应为：5.2锌电积的电极反应5.2锌电积的电极反应Cooling冷却ElectrolyticCellhouse电解单元Strip

4、pedZnSheets锌板ZincProducttoCustomers交付用户的锌成品ZincDusttoLeaching用于浸出的锌尘MeltingFurnace熔炉Ag-PbAnodes银铅阳极ReturnAcid返酸PurifiedElectrolytefromSLP来自SLP的纯净电解质AluminumCathodes铝阴极电锌工艺流程5.2.1阴极反应阴极区存在有Zn2+、H+、微量Pb2+及其它杂质金属离子(Men+)，通直流电时，在阴极上的可能的反应有：Zn2++2e=ZnEZn2+/Zn=-0.763V2H++2e=H2

5、EH+/H2=0.0V在298K时，锌和氢的放电电位如下：在工业生产条件下，电解液的成份为H2SO4120g/l、Zn2+55g/l，在40℃，Zn和H2析出的平衡电位可表示为：EZn2+/Zn=EZn2+/Zn+0.0295lgaZn2+=-0.806VEH+/H2=EH+/H2+0.0591lgaH+=-0.053V5.2.1阴极反应从热力学上可以看出，在阴极上析出锌之前，电位较正的氢应先析出。在实际的电积锌过程中，由极化现象而产生电极反应的超电压（），阴极反应的析出电位应为：EZn=-0.763+lnaZn2+-ZnE

6、H2=lnaH+-H氢在锌电极上的超电压为1.105V，锌的超电压为0.05V。EZn=-0.856VEH2=-1.158V由于氢气超电压的存在，使氢的析出电位比锌负，锌优先于氢析出，从而保证了锌电积的顺利进行。5.2.1阴极反应氢析出超电压影响因素阴极材料、阴极表面状态、电流密度——电流密度的增大电解液温度——电解液温度的下降添加剂——添加胶溶液成份——电解液酸度的提高——中性盐浓度的增加——溶液中加有铜、锑、铁、钴等大大降低过电压。在锌电积过程中，氢气析出不可避免。为了提高锌的电流效率，必须设法提高氢析出超电压。增加降低5.2.

7、1阴极反应氢的超电压与温度、电流密度及阴极材料的关系为：ηH=a+blgDK式中a—依据阴极材料与温度而定的经验常数值；b—(2×2.303RT)/F；Dk—阴极电流密度，A/m2。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。5.2.1阴极反应5.2.1阴极反应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：2H2O-4e=O2+4H+EO2/H2O=1.229V在上述电极反应发生之前，首先发生铅阳极的溶解，并形成PbSO4覆盖在阳极表面：

8、Pb–2e=Pb2+EPb2+/Pb=-0.126VPb+SO42--2e=PbSO4EPbSO4/Pb=-0.356V该反应对阳极的坚固性及对阴极锌质量有本质影响。形成的PbSO4部分溶