锌冶金学第5章-硫酸锌溶液的电解沉积1
硫酸锌水溶液的电积过程
硫酸锌水溶液的电积过程一、实验目的通过锌电积的实验过程，了解电积有关的仪器设备及操作，掌握槽电压、电流密度、电流效率以及电能消耗的测试与计算方法。
二、基本原理锌电积一般采用Pb-Ag( 1%)合金作阳极，纯铝板作阴极，以酸性硫酸锌溶液作电解液。
当通以直流电时，阴、阳极发生以下电化学反应:阴极 Zn 2++2e=Zn E o =-0.763V阳极 H 2O-2e=1/2O 2+2H + E o =-1.229V总反应 2221Zn H O Zn 2H O 2+++=++直流电三、实验方法、试剂和仪器设备实验方法如图示：试剂：硫酸锌，硫酸，铝板，铅板，抽水泵仪器设备：直流稳压稳流电源，万用电表，电解槽四、实验操作步骤1、先将铝阴极置于天平称重并记下重量，然后将铝阴极放入电解槽内，取出测量其浸入溶液的实际尺寸并计算面积，再根据已确定的铝阴极电流密度计算出所需电流强度。
2、接线：将直流稳压稳流电源、电解槽、阴阳极等仪器联结好，即可通电，并记下通电起始时间、电流强度及槽电压。
3、通电开始实验正常进行，可按规定项目进行记录。
4、电解进行30~45分钟实验结束，关闭所有电源。
同时取出铝阴极置于沸水中置2分钟，以除去硫酸盐结晶，然后放入烘箱烘干再取出称重，记下电解后阴极的重量。
五、安全措施及应注意的事项1、线路联结必须严格按操作步骤进行，经检查后方可通电，否则易损坏仪器设备并造成实验中断。
2、实验过程中，不得任意摆弄仪器开关、旋钮以及各接触点，以免因接触不良断电影响实验。
3、如遇仪器设备发生故障或因接触不良而引起断电，应立即报告认真检查原因及时处理。
六、数据的整理与分析1、记录内容:实验日期、题目名称A 、技术条件：a 、温度：室温b 、阴极面积： m 2c 、阴极电流密度：D K = 350~500A/m 2d 、电流强度： Ae 、同名极距：4~6cmf 、电解液成分(g/L)：硫酸锌 0.75~0.8mol/L ，硫酸 1.0mol/LB 、电解前后铝阴极重量的变化。
硫酸锌溶液的电解
2H+ + 2e = H2
E θ H+/H2 =0.0 V
电化学理论：较正电位的离子优先在阴极上放电析出
在实际的电积锌过程中，必须考虑由极化现象而产生电极反
应的超电压（）对实际析出电位的影响。
（1） Zn2+ → Zn的极化作用很小，故析出锌的超电位可以忽略不计； （2） 氢在锌阴极上析出的超电位很大（约1.1V）。
E Zn = -0.763 -Zn = -0.763 V E H2 =0 -H =-1.1 V
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。
氢析出超电压与阴极材料、阴极表面状态、电流密度、电 解液温度、添加剂及溶液成份等因素有关。氢的超电压随电 流密度的增大、电解液温度的下降以及添加胶等而增大，随 着电解液酸度的提高和中性盐浓度的增加而降低，当溶液中 加有铜、锑、铁、钴等大大降低超电压。
3、负离子的影响
氯离子会腐蚀阳极，使阴极锌的含铅量增加而降低电锌 质量，同时缩短阳极寿命。
Pb + 6H+ + ClO3- ＝ Pb2+ + Cl- + 3H2O 当有MnO2存在时，可抑制氯离子的危害。
MnO2 + 4H+ + 2Cl- ＝ Mn2+ + C12 + 2H2O 氟离子会破坏阴极铝板表面的氧化膜，使锌与铝板发 生粘结，使锌片难于剥离。加入酒石酸锑钾可改善剥离情况。
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。
❖5.5 锌电解车间的主要设备
✓ 5.5.5 剥锌机
5.2 锌电积过程的理论基础
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：
锌冶金思考题(2014)PPT课件
锌冶金学
Zinc Meta1ll6urgy
火法炼锌思考题
《重有色金属冶金学》精品课程
➢6、简述密闭鼓风炉炼锌的炉渣特点。 ➢7、简述粗锌真空蒸馏的原理及其优点。 ➢8、根据Zn-Cd二元系沸点组成图，说明 粗锌火法精馏精炼的基本原理和过程。 ➢9、简述烟化法处理锌浸出渣的原理。
锌冶金学
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《重有色金属冶金学》精品课程
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锌冶金学
主讲教师： 邓志敢 讲师
锌冶金学
昆明理工大学冶金与能源工程学院
二零一四年四月
Zinc Metall1urgy
《重有色金属冶金学》精品课程
目录
➢1 绪论 ➢2 硫化锌精矿的焙烧与烧结 ➢3 湿法炼锌浸出过程 ➢4 硫酸锌浸出液的净化 ➢5 硫酸锌溶液的电解沉积 ➢6 湿法炼锌发展动态
➢1、湿法炼锌有哪些新方法？ ➢2、简述硫化锌精矿的直接电解和Zn – MnO2同时电解的基本原理并写出其电极 反应。
锌冶金学
Zinc Meta1ll5urgy
火法炼锌思考题
《重有色金属冶金学》精品课程
➢1、简述火法炼锌的基本原理。 ➢2、火法炼锌主要有哪些方法？ ➢3、铅雨冷凝器的特点。 ➢4、密闭鼓风炉炼锌有哪些优缺点？ ➢5、密闭鼓风炉炼锌法从低锌蒸气中冷凝锌 获得成功的主要措施有哪些？
➢4、简述我国金属锌的质量标准。
锌冶金学
Zinc Metall3urgy
绪论思考题
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➢5、简述我国古代炼锌方法及工艺过程。 ➢6、炼锌方法主要有哪些？简述各种炼锌方 法的工艺过程及工艺特点。 ➢7、分别画出火法炼锌及传统湿法炼锌的原 则工艺流程图。 ➢8、简述我国锌冶炼工业的现状。
硫酸锌溶液的电解沉积讲义
硫酸锌溶液的电解沉积-原理（1）概述硫酸锌溶液的电解沉积是湿法炼锌流程中四个重要工序中的最后一个。
其目的主要是从硫酸锌溶液中提取纯度高的金属锌。
电积的技术经济指标不仅反映出整个炼锌工艺的好坏，而且因直接消耗大量电能，在很大程度上影响着电锌厂的生产成本。
硫酸锌溶液的电解沉积是湿法炼钟的最后一个生产工序。
其目的主要是从硫酸锌溶液中提取纯度高的金属锌。
硫酸锌溶液电解沉积就是：以净化的硫酸锌溶液作电解液，以铅银合金板（含银1％）做阳极，压延铝板做阴极，在直流电的作用下，阴极上析出金属锌（称阴极锌），在阳极上放出氧气。
随着过程的不断进行，电解液中的含锌量不断减少，硫酸含量不断增加，至一定程度后就不能再供正常电积之用。
这时的电解液叫做废电解液（电积废液）。
废电解液连续不断地从电解槽的出液端溢出，一部分与新液混合供电解液循环用，一部分送往浸出车间供浸出用。
每隔一定时问取出阴极将析出锌剥下进去熔化铸锭，成为锌成品。
阴极铝板经过清刷处理以后，再装入电解槽中，继续进行电解沉积。
电解沉积锌的过程一般可以分为三种方法：标准法、中酸中电流密度法、和高酸高电流密度法。
标准法采用300～400A/m2的电流密度，电解液含酸100～130g/L，中酸中电流密度法采用400～600A/m2的电流密度，电解液含酸130～160g/L；高酸高电流密度法采用600～1000A/m2的电流密度，电解液含酸220～300g/L。
三种方法原理是一样的，只不过是所用的电流密度和电积液酸度有较大差别而已。
增加电流密度，可提高电积槽的锌产量，但电积液必须除去更多的热量，纯度要求也更严格。
过去采用低酸低电流密度法的电锌厂较普遍，但它限制了生产过程的强化。
因此，现在的电锌厂多使用中酸中电流密度法，在操作良好的条件下，可以获得高于90％的电流效率。
采用高酸高电流密度法的电锌厂（如美国克洛格电锌厂，采用960A/m2，H2SO4260g/L的作业条件）必须在高锌含量下作业，以保证溶液中的锌酸比高于足以避免析出锌反溶的程度，返回的废液由于含酸高，更容易溶解焙砂中的铁酸锌。
锌电积车间工艺幻灯片PPT
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• 2、主要设备及药剂的作用
2.1 水必清装置：
水必清溶解于水后，与水中阳离子形成筝定的络合物，可以增加水中 钙镁离子的允许浓度，从根本上解决水垢的形成。同时可在设备管 道内壁形成保护膜，隔离溶解氧与管壁产生氧化腐蚀，并对水体中 的细菌和藻类起到一定的杀灭效果，水必清装置中的通电离子棒也 起到杀菌消毒的作用，从而改善水质。
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2.2 主要技术指标 电解废液成分(g/l): Zn：50～55 H2SO4: 175～185 电解液温度: 37℃～42℃（短时不低于35℃） 电解液流量：18~25m3/h·槽 电流密度: 300A/m2～580A/m2 同极距: 90mm 槽电压: 3.2～3.7V 风冷塔：出液温度<32℃ 等电势导电棒冷却水温<32℃
1.2 工艺流程
药剂制备槽
新液 新液贮槽
药剂中转槽
风冷塔集液池 缓冲喂液槽
去浸出
废液贮槽
电 解槽 溶液冷却循环池
风冷塔
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二 锌电积厂房基本条件
2.1 基本参数：
ห้องสมุดไป่ตู้
产能
: 10万t/y
锌电积车间工艺幻灯片PPT
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一 电解基本原理及工艺流程
1.1基本原理
• 锌电解沉积原理：
经净化后纯净的硫酸锌溶液(新液），以铅、银合金作 阳极，纯铝压延板作阴极板，在直流电作用下，溶液中带 正电荷的锌离子在阴极放电沉积，反应为：
硫酸锌溶液的电积过程
10.2 杂质在电积过程中的行为在生产实践中，常常由于电解溶液含有某些杂质而严重地影响析出锌的结晶状态、电积过程的电流效率和电锌的质量。
其中杂质金属离子在阴极放电析出是影响锌电积过程的主要因素。
杂质金属离子能否在阴极上放电析出，取决于其平衡电动势的大小。
当电解液中锌离子浓度为55g/L （a Zn2+=0.0424）时，按能斯脱公式计算某些杂质离子放电的最低浓度。
表10.7为锌及常见杂质的标准还原电势、一般含量及放电最低浓度依据。
从该表可见，杂质在阴极上析出不可避免。
杂质的析出速度与析出电势有关。
当溶液中杂质浓度降到一定程度时，决定析出速度的因素就不再是析出电势，而取决于杂质扩散到阴极表面的速度，及析出速度等于扩散速度，离子的极限面积电流与扩散系数成正比，所以某一离子的析出速度，决定于其极限面积电流，其数学表达式为δii d C nFD D =式中：Dd 为极限面积电流（A/m2）；n 为参加反应的电子数；F 为法拉第常数；Di 为离子扩散系数（cm2/s ）；Ci 为离子浓度（mol/m3）；δ扩散层厚度（cm ）。
杂质含量将与其浓度成正比。
阴极锌中的某杂质i 的含量由下式决定：η⋅⋅⋅=Zn k id i M D u D W (%)式中：Wi%为杂质在阴极锌中的百分含量；ui 为杂质的原子量；MZn 为锌原子量（65.38）；η为电流效率；Dk 为面积电流（A/m2）。
因此，要提高电锌质量，必须加强硫酸锌溶液的净化，降低溶液中杂质含量，并设法提高电流效率。
铜、钴、镍、砷、锑、锗等是降低析出锌的表面质量及电流效率的杂质。
钴是一种有害杂质之一，特别有锗存在时危害更甚。
由于钴引起阴极锌的腐蚀（即烧板），使锌腐蚀成黑色的斑点，并愈靠近铝板一面愈严重，形成喇叭形的圆孔。
钴对锌阴极的腐蚀是由于在阴极表面形成局部的微电池所致。
在微电池中氢电极为正极，锌电极为负极。
由于氢在钴粒上的超电压较低，从而促进了微电池的反应。
41111锌冶金学绪论
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1.5.1 炼锌原料
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1.5.1 炼锌原料
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1.5.2 锌的生产方法及其简介（P99）
锌的生产方法分为火法和湿法两大类，以湿法冶炼 为主。
1、火法炼锌 有鼓风炉炼锌、竖罐炼锌、平罐炼锌、电热法
炼锌等。火法炼锌包括焙烧、还原蒸馏和精炼三个 主要过程。密闭鼓风炉炼锌是目前主要的火法炼锌 设备，占锌总产量的10%左右。
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1.1 锌发展史略
中国是世界上最早发现和使用锌的国家， “龙山文化” 时期
就生产出了含锌23.2％的黄铜锥。(在山东胶县三里河龙 山文化遗址中，出土了两件铸制的黄铜锥。)
早在唐朝以前就炼出了金属锌，到明朝时炼锌技术已经达到 很高水平。
生产锌的方法由我国传到欧洲，但欧洲的锌的冶炼长期处于 停滞状态，直到19世纪蒸馏法炼锌的出现。
我国锌企业的总体情况是企业规模小、数量 多、分布广。
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1.6 我国锌冶炼现状
1.6.2 湿法炼锌
株洲冶炼厂是我国采用常规流程中最大的湿法炼锌厂，浸出渣 用回转窑烟化挥发回收渣中的铅锌等有价金属。 驰宏锌锗股份有限公司、水口山锌厂、葫芦岛有色金属集团湿 法炼锌分厂、开封冶炼厂等均采用常规浸出工艺炼锌。浸出渣处 理，除葫芦岛锌厂采用该厂自行开发的漩涡炉烟化挥发外，其余 都是采用回转窑处理。 白银西北冶炼厂锌系统，设计年产电锌10万t，采用了热酸连续 浸出和黄钾铁矾除铁新工艺，是我国采用新的黄钾铁矾法炼锌最 大的冶炼厂。
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目录
1 绪论 2 硫化锌精矿的焙烧与烧结 3 锌焙砂的浸出 4 硫酸锌浸出液的净化 5 硫酸锌溶液的电解沉积 6 湿法炼锌新方法 7 火法炼锌简介 8 国内铅锌冶金企业概括
(整理)锌电解沉积
锌电解沉积工艺现状及发展方向中南大学——株洲冶炼集团工程硕士班王海波一、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＋0.5O2二、锌电解液成分及锌电积生产过程（一）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 （二）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。
三、锌电解生产的操作过程（一）装出槽及槽上操作1、停工（停车）及开工（开车）这里所指的停工和开工作业是指计划停产检修前和检修后的工作。
因此，在停工前就要为开工做好必要的准备工作，以确保开工的顺利进行。
（1）停工（停车）停工包括准备、出槽压减电流、阴阳极板处理和电解槽的清理。
5硫酸锌溶液的电解沉积原理（2）
5硫酸锌溶液的电解沉积原理（2）5.2.2阴极过程5.2.2.1在工业生产条件下，锌电积液中含有Zn2+50～60g/L和H2SO4120-180g/L。
如果不考虑电积液中的杂质，则通电时，在阴极上仅可能发生两个过程。
（1）锌离子放电，在阴极上析出金属锌：Zn2++2e=Zn φ?(18)=―0.763V (18)(2)氢离子放电，在阴极上放出氢气：2H++2e=H2 φ?(19)=0.000V (19)在这两个放电反应中，究竟哪一种离子优先放电，对于湿法炼锌而言是至至关重要的。
从各种金属的电位序（见表4―4）来看，氢具有比锌更大的正电性，氢将从溶液中优先析出，而不析出金属锌。
但在工业生产中能从强酸性硫酸锌溶液中电积锌，这是因为实际电积过程中，存在由于极化所产生的超电压。
金属的超电压一般较小，约为0.03伏，而氢离子的超电压则随电积条件的不同而变。
塔费尔通过实验和推导总结出了超电压与电流密度的关系式，即著名的塔费尔公式：ηH=a+blgD K式中ηH——氢的超电压，a——常数，即电极上通过单位电流密度时的超电压值，随阴极材料、表面状态、溶液组成和温度而变；b——；只随电解液温度而变。
D k——阴极电流密度。
因此，电积时可创造一定条件，由于极化作用氢离子的放电电位会大大地改变，使得氢离子在阴极上的析出电位值比锌更负而不是更正，因而使锌离子在阴极上优先放电析出。
这就是锌电积技术赖以成功的理论依据。
5.2.2从以上分析可见，氢的超电压在锌电积实际生产中具有重要意义。
根据塔费尔公式，影响氢在阴极析出的超电压的主要因素有：由塔费尔公式可见，a值改变，氢的超电压就改变，即氢的超电压随阴极材料而定。
表5—1列出了在不同金属阴极上析出氢的超电压值。
从表中可以看出，在不同金属的阴极上氢析出超电压值相差较大。
大体上可分为三类：高超电压金属：Pb、Cd、Hg、T1、Zn、Sn；中超电压金属：Fe、Co、Ni、Cu、Au。
锌电解沉积
锌电解沉积electrowinning of zincx}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。
硫酸锌水溶液的电积过程
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三、实验原理
硫酸锌溶液电积过程采用Pb－Ag（1%）合金作 阳极，纯铝板作阴极，以酸性硫酸锌溶液作电解 液。当通以直流电时，阴、阳极发生以下电化学 反应：
阴极 Zn2＋＋2e
阳极 O2-－2e
Zn
O2
总反应 Zn2＋＋O2-＋电
（一）简述实验的基本原理与实验方法； （二）数锯记录与计算
1. 技术条件
a、温度 ℃； b、阴极面积 m2；c、阴极电流密度 A/m2；d、极距 e、电解液成分（mol/L）：硫酸锌 Mol/L，硫酸 Mol/L。 cm；
2. 电解前后铝阴重量的变化
电解前重（克） 铝阴极 电解后重（克） 增重（克）
电能消耗 平均槽电压 锌电化当量 1000 电流效率 100 ％（ kwh / t . zn )
五、学生实验报告要求
（三）思考题 1. 在湿法冶金中，电积与电解精炼在概念上有何 不同，如何区别，指出它们之间的不同处？ 2. 在锌电积过程中溶液的主成分会发生什么变化 ，这些变化对电积会产生什么影响，如何克服？
硫酸锌水溶液的电积过程
材料学院(材料加工实验中心）：姚怀
Henan University of Science & Technology
一、实验目的 通过硫酸锌溶液电积实验过程， 了解与电积过程有关的仪器设备 及操作。 掌握稳压稳流电源的应用以及电 流效率、电能消耗的测试与计算。
二、实验设备及药品
四、实验内容
4、待电解液加热到35-40℃时，通电，迅速调解 电流，使其与计算的电流相接近，并记下通电起 始时间、电流强度及槽电压； 5、电解进行30-45分钟实验结束，关闭所有电源 ，同时取出铝阴极置于蒸馏水中2分钟，以除去硫 酸盐结晶，然后放入烘箱烘干再取出称重，记下 电解后阴极的重量。
湿法电解锌阳极铝板阴极板防腐保护
湿法电解锌阳极铝板阴极板防腐保护关键词：湿法电解锌阴极铝板阳极板防腐电解锌行业防腐一、湿法电解锌湿法电解锌工艺简介：硫酸锌溶液的电解沉积锌的过程是：将已经净化好的硫酸锌溶液（新液）连续不断地从电解槽的进液端送入电解槽中，以铅银合金板（含银1%）做阳板，压延铝板做阴极，悬挂在槽内，当通直流电时，在阴极上析出金属锌（称阴极锌或析出锌）有少量氢气放出，在阳极上则放出氧气。
注入槽内的新电解液含锌量逐渐减少，而硫酸含量逐渐增多。
经过电积后电解液含锌45~65g/L，含硫酸150~200g/L，不断从电解槽的溢流口排出，该液称之为废电解液，简称废液，部分送往浸出工序作溶剂，大部分经冷却后与新液混合重新送入电解槽。
当电积一定时间后（一般24h）把阴极板提出，用人工方法把析出锌剥离下来送往熔铸工序。
剥去锌的阴极铝板再装入电解槽继续使用。
二、电解锌行业阴极板、阳极板腐蚀机理探讨金属锌湿法冶炼电解车间的阴极铝板，在电解过程中大部分面积浸泡在电解液中，小部分面积暴露在空气中，暴露在空气中的部分由于处于气液相界面处，直接跟空气中的氧气、二氧化碳、硫酸酸雾接触，这些腐蚀介质在铝板表面形成一个腐蚀性比较强的微环境，处于此环境中的铝板会遭受到严重的腐蚀。
一般使用几个月~10个月不等就会报废，造成了极大的浪费。
湿法电解锌行业电解液参数：电解液中硫酸的浓度为150~200g/L，锌离子浓度为55~70g/L，氟离子浓度为5~20mg/L，氯离子浓度为100~200mg/L，此外还含有微量的铜离子、钴离子、铁离子、锰离子等，电解液温度为38~45℃，电解槽上方酸雾pH值为2左右，电极电流强度为450~500A/㎡，阴极铝板每隔24小时从电解槽中提起一次进行人工敲击剥锌。
三、阴极板保护注意事项通过对电解锌行业的阴极铝板防腐蚀保护方面的研究，我们认为在阴极铝板保护方面必须要考虑的因素主要有以下几点：（1）与铝基材之间结合要好，粘结牢固，长期使用过程中无翘边，无开裂；（2）能够耐受电解液和酸雾的腐蚀，长期使用过程中不变形，不起泡，无脱落，耐介质腐蚀，保护材料能够在该工况条件下长期使用；（3）能够耐受人工剥锌过程中的冲击力，无开裂，无剥落，无起皮等现象；（4）能够耐受一定的温度，在特殊工况条件下，电解液的温度会有异常的升高，这就要求防腐材料能够具有该工况条件下的高温防腐能力。
硫酸锌溶液的电解
contents
目录
• 电解原理及基本概念 • 实验装置与操作方法 • 阳极反应及产物鉴定 • 阴极反应及产物鉴定 • 电解过程中能量转化与效率评估 • 硫酸锌溶液电解应用前景展望
01 电解原理及基本概念
电解定义与过程描述
电解定义
电解是指在电场作用下，电解质 溶液或熔融电解质中阴阳离子发 生定向迁移，并在电极上发生氧 化还原反应的过程。
用率。
在环保领域应用前景探讨
废水处理
硫酸锌溶液电解过程中产生的氢氧根离子可以与废水中的 重金属离子发生沉淀反应，从而去除废水中的污染物。
大气污染治理
利用硫酸锌溶液电解产生的臭氧等强氧化剂，可以氧化分 解大气中的有害气体，达到治理大气污染的目的。
土壤修复
通过向污染土壤中添加硫酸锌溶液并进行电解，可以使土 壤中的重金属离子发生迁移和转化，降低土壤毒性。
在硫酸锌溶液中，存在锌离子 （Zn^2+）和硫酸根离子（SO4^2）。
02 实验装置与操作方法
实验器材准备及搭建过程
01
02
03
电源
提供稳定的直流电源，通 常使用电池或电源供应器。
电解槽
用于容纳硫酸锌溶液的容 器，通常由玻璃或塑料制 成。
电极
用于连接电源和电解槽的 导体，常用的电极材料包 括铜、锌等。
提高电解过程的效率。
06 硫酸锌溶液电解应用前景 展望
在冶金领域应用潜力挖掘
提取金属锌
01
通过电解硫酸锌溶液，可以高效地提取金属锌，为冶金工业提
供重要的原料。
制备锌合金
02
电解得到的金属锌可以与其他金属元素合成锌合金，扩展其在
冶金领域的应用范围。
锌冶金学第5章-硫酸锌溶液的电解沉积 (1)
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5.2.2 阳极反应
锌冶金学
Zinc Metallurgy
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5.2.2 阳极反应
随着金属铅自由表面接近完全消失，即发生下列反应： Pb2+ + 2H2O – 2e = PbO2 + 4H+ EPbO2/Pb2+=1.45V 部分PbSO4继续在阳极氧化为PbO2： PbSO4 + 2H2O –2e = PbO2+ 4H+ + SO42EPbO2/PbSO4=1.685V 未被PbSO4覆盖的表面上，铅可以直接被氧化成PbO2： Pb + 2H2O -4e = PbO2 EPbO2/Pb=0.655V 由 于 氧 超 电 压 （ 约 为 0.5V ） 的 存 在 ， 待 阳 极 基 本 上 为 PbO2 覆盖后，即进入正常的阳极反应，结果在阳极上放出氧 气，而使溶液中的H+浓度增加。
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5.3 杂质行为、电锌质量及添加剂
电解液中微量杂质的存在，
能改变电极和溶液界面的结构，
直接影响到析出锌的结晶状态， 降低电流电效率及电锌质量。
5.3.1 杂质行为
5.3.1.1 杂质在阴极上的析出 杂质金属离子能否在阴极放电析出， 取决于其平衡电位的大小。 在锌电积过程中，杂质在阴极上析出不可避免。
锌冶金学 Zinc Metallurgy
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5.2 锌电积的电极反应
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： 阴极 Zn2+ + 2e = Zn
浅谈锌电积生产实践及影响因素
浅谈锌电积生产实践及影响因素谯宁【摘要】湿法炼锌工艺过程包括焙烧、浸出、净化、电解、熔铸等五个工序,其中硫酸锌溶液的电解沉积(简称电积)是湿法冶炼锌中关键重要的一环,工作强度大,腐蚀性强.产量的高低、质量的好坏最终将在这里体现.而锌电解技术条件很难控制,波动过大就会使整个电解过程无法进行.【期刊名称】《世界有色金属》【年(卷),期】2018(000)023【总页数】2页(P14-15)【关键词】电积;新液;析出锌;烧板【作者】谯宁【作者单位】四川会理鑫沙锌业有限责任公司,四川会理 615105【正文语种】中文【中图分类】TF813合理的电解技术条件是提高产量（电效）、稳定质量、均衡生产的前提。
锌电积的直流电耗一般在3000～3500度/吨锌片，影响直流电耗波动的因素很多，又相互牵制影响。
电积锌工厂的电流效率一般在85%～94%之间。
1 新液质量新液质量是保证正常电解和提高电效的关键，由于锌的电极电位较负（-0.763V），在析出锌的同时许多杂质金属离子也放电析出，轻则影响产量及电效，重则使整个电解过程无法进行下去，因此净化工序必须给电解工序提供给合格的新液。
影响新液质量的元素主要有Sb、Ge、As、Cu、Cd、Co、Ge、Fe、F、CL、Ca、Mg、Mn等，这些杂质在锌电积过程中是极为有害的，如超标会降低电流效率，增加电耗，影响析出锌质量，腐蚀阴阳极、堵塞管道等。
表1 国内某企业新液主要化学成分控制实例（mg/l）100元素 Zn CdCuCoSbGeFeAs Mn F CL含量 130-150×103＜2＜＜＜＜＜＜＜0.5＜20.10.1200.1 4-6×10360（1）Sb、Ge、As对电解的危害。
这些金属离子的硫酸盐电压低于硫酸的分解电压，导致氢的超电压降低，使锌析出困难而氢易析出。
As、Sb、Ge在浸出、净化工序正常情况下，较容易除去。
电解液中As、Sb超标会引起析出锌大面积的返溶，阴极析出表面粗糙，呈现出线条状和粉状。
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／L5．1．2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＋0.5O25．3锌电解车间的主要生产设备及布置5．3．1电解槽电积锌用的电解槽是一种长方形的槽子。
硫酸锌溶液的电解沉积讲义
硫酸锌溶液的电解沉积-原理（1）5.1概述硫酸锌溶液的电解沉积是湿法炼锌流程中四个重要工序中的最后一个。
其目的主要是从硫酸锌溶液中提取纯度高的金属锌。
电积的技术经济指标不仅反映出整个炼锌工艺的好坏，而且因直接消耗大量电能，在很大程度上影响着电锌厂的生产成本。
硫酸锌溶液的电解沉积是湿法炼钟的最后一个生产工序。
其目的主要是从硫酸锌溶液中提取纯度高的金属锌。
硫酸锌溶液电解沉积就是：以净化的硫酸锌溶液作电解液，以铅银合金板（含银1％）做阳极，压延铝板做阴极，在直流电的作用下，阴极上析出金属锌（称阴极锌），在阳极上放出氧气。
随着过程的不断进行，电解液中的含锌量不断减少，硫酸含量不断增加，至一定程度后就不能再供正常电积之用。
这时的电解液叫做废电解液（电积废液）。
废电解液连续不断地从电解槽的出液端溢出，一部分与新液混合供电解液循环用，一部分送往浸出车间供浸出用。
每隔一定时问取出阴极将析出锌剥下进去熔化铸锭，成为锌成品。
阴极铝板经过清刷处理以后，再装入电解槽中，继续进行电解沉积。
电解沉积锌的过程一般可以分为三种方法：标准法、中酸中电流密度法、和高酸高电流密度法。
标准法采用300～400A/m2的电流密度，电解液含酸100～130g/L，中酸中电流密度法采用400～600A/m2的电流密度，电解液含酸130～160g/L；高酸高电流密度法采用600～1000A/m2的电流密度，电解液含酸220～300g/L。
三种方法原理是一样的，只不过是所用的电流密度和电积液酸度有较大差别而已。
增加电流密度，可提高电积槽的锌产量，但电积液必须除去更多的热量，纯度要求也更严格。
过去采用低酸低电流密度法的电锌厂较普遍，但它限制了生产过程的强化。
因此，现在的电锌厂多使用中酸中电流密度法，在操作良好的条件下，可以获得高于90％的电流效率。
采用高酸高电流密度法的电锌厂（如美国克洛格电锌厂，采用960A/m2，H2SO4260g/L的作业条件）必须在高锌含量下作业，以保证溶液中的锌酸比高于足以避免析出锌反溶的程度，返回的废液由于含酸高，更容易溶解焙砂中的铁酸锌。