锌电解中铅银阳极的电化学反应

锌电解中铅银阳极的电化学反应

M S 東用电化学浏讯手例,从阳梃反姓过程、稳态极化的线等方由郵霓了在钟电鮮波.中化的行为. 试騒站米泉明，在阳梃赧舍麦Of量分數）为0.7%〜1.4%范国内，隴着粮含量的增加，怕极电佐变位1應著电鮮波中蛙冉子椎废的歼爲有电解液湿废的升高，阳梃电但呈养下障.为此，在电解铮时,应选择合适的帖冉子椎废和电解液黑废（38〜40 P）.

分类号一节左

在湿法炼锌中广泛采用铅银合金（含Ag质童分数为0- 7%〜1. 0%）作为阳极.阳极在装槽使用之前，一般预先在1 mol/L的硫酸溶液中造膜，使阳极表面形成一层致密的PbO8膜以提高阳极的耐腐蚀性.在电积过程中，电解液中的M/+也会在阳极放电，生成一层致密的二氧化糧覆盖在阳极表面，起较好的保护作用.但是，当电解液中Mn"浓度过低时，二氣化镭保护层破损，阳极腐蚀速度加快，电解液中Pb'+浓度上升，这样就影响析出电锌的质量.

据文献［1］报道,铅银合金中银含童的变化将影响其表面生成PbC）2的晶型，从而影响其抗腐蚀性. 因而研究铅银合金中银含量变化,特别是电解檀中Mn2+浓度变化对阳极行为的影响十分重要.

1试验方法

试验采用美国M-352电化学测试仪和国产Compai486电脑组成的一套电化学测试系统.电僻池为随机配套的一种用于腐蚀研究的电解池，有2 根对称的礙棒作辅助电极，带有Luggin毛细管的盐桥与甘汞参比电极合为一体.试验采用国产DL-501 型超级恒温水浴槽恒温.研究电极的制作是将合金材料用车床加工成直径为5 mm的圆棉，用环氧树脂将圆棒密封在玻璃管中，这样制得的电极面积约为0. 2 cm2.研究电极在使用前用。〜6号金相砂纸逐级打磨.测试前用稀破、无水乙醇和隸爐水依次洗涤.

试验用的锌电解液取自株洲冶炼厂，配制溶液所用试剂为化学纯,所用水为蒸擂水.

2试验结果与讨论

2-1阳极反应过程

铅银合金在辟电积中作为阳极,发生的主要反应是析氣和析出二氣化饗.在本次试验中，所用铅银合金电极使用前均未镀膜，其表面为金属铅.一些学者通过研究发现，在阳极电流密度为0. 02 mA/cm a 时，全部电流用于铅溶解生成二价铅高子,电流密度増大到0.02 mA/cm2以上时，阳极电位急剧増大，同时硫酸铅转变为二氣化铅，随着电流密度的进一步增大，便有氣气析出.

2-2應恋极化曲线

用线性电位扫瞄法测定了不同根含量的铅银合金电极在锌电解液中的穗态极化曲线.使用含银0- 7%的合金材料在不同M/+浓度的锌电解液中和不同温度下进行测定.扫瞄速度为2 mV/s,电位范围为0〜2.2 V（对甘汞电极的电位）.

收稿日期1998-03-06 第一作者梅光贵，女，花岁，教授f湖南省科委科研基金资助项目

2.2.1不同粮倉*物粮夸金的稳态极化曲菠

在25。的温度下，使用各种Ag 含量的合金在 p(Zn2+)=5O g/L fJ o(H !SO 1) = 180 g/L tJ o(Mn 2+) = 2. 8 g/L 的锌电解液中测得的阳极极化曲线如图1 所示.

当 p(Zn ，+) = 50 g/L^(H s SO 4) = 180 g/L,温 度为

25 C 时，在各个电流密度下(100〜800 A/m !) 测定的电极电位见表L

由表1可知，在锌电解过程中，铅银合金阳极电 位随着银含量的増加而变负，其中电极5的阳极电 位最低,当铅银合金中银含畳由0.7%升到1.0% 时，阳极

电位下降幅度较大.而当银含■雄续上升 时，阳极电位下降幅度要小一些.这从图1中各极化 曲线间的间隔也可看出这一点.

在文献［口中,U. Youshiaki 等人也测定了银含 畳变化对铅银合金电位的影响，如图2所示.

队图2可以看出，当银含量在0.8%以内时，电 极电位随银含盘升高明显下降,大于0. 8%时，电橫 电位变化趋于平缓，

因此，在湿法炼锌中用铅银合金在锌电积过程 中作阳极时，选取合适的银含量，可以有效降低阳极 过电位，降低槽电压，降低电解耗电量,但是，若采用 过高银含量,则会増加银用量，増大银耗量,经济上 也不合算.

对图1中极化曲线进行数据处理，可以得到电

极电位与电流密度关系数值，如表2所示• 由表2再作出电位与电流密度关系图，如图3 所示•

1~A=2- 4847,B=0. 17313( 2~A = 2. 30554,5 = 0.11437j 3—A= 2-27374•田h 。. 10393. 4—A=2. 19262t S=-0-11520；

5-A=2.15342,5=0.12B44

图3不啊瓠含量的Pb-Ag 陶叔的T 施1踵晚

表2中电极电位与电流密度关系式限于塔菲尔 区,从图3可清楚看出E 与IgJ 基本为直线关系.因 为

E=E^.-}-^f ^=a+blgJ,E=E^+a+blgJ =泌 + 乱8丿，表明

在各种含银铅阳极上的反应由电化学反 应控制,由于在阳极表面上进行，是2个相竞争反

电极

100 200 300 400 500 600 7€0 R00 Pb-0. 7%A« 2.147 2^189 - - - - -

- Pb-0. 85%Ag 2- 085 2.119 2.135 2. J43 2< 150 2.158 2.173 2.1B1 Fb-1.0%Ag 1. 998 2. 207 2.042 2.050 2-058 2.065 2. OBI 2. 089 P4L 2%膈 1.966 L966 2. 019 2. 035 2, 042 2.050 1.05B 2. 065 Pb-1. 4%Ag

1. 096

1. 934

1- 957

1-973

L 981

1.99B

2. 011

2. 019

9 1各种Pb-A 的叔在不同电渣轡度下的电位E 测定值

E/V

2-35

2-25 2. 20 2*05

2. 00

1. 95 1.90

> 2.15 2. ]0

-1. a -1.4 -i.o

lgU7(A

♦ cuT'))

1-Pb-O. 7%5 2-Pb-0.85MAs3 — PAL

4—Pb~L 2%Ag\ 5 —Ph-L4%Ag 991不同尊舍量的铅鯉舍金板化曲域

O 快周化合金，• 慢固化合金

S 2 48 hit 化后阳#1电位与舍金金鯉量的关席