锌电解槽计算解析
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高酸高电流密度法
表 3-1 锌电积三种工艺的比较
电解液含 H 2SO4（克 / 升）
电流密度 （安 / 米 2）
110--130
300--500
130--160 220--300
500--300
800～ 1000 甚至大于 1000
优缺点
耗电少，生产能力小， 基建投资大 生产操作比前者简单， 生产能力比前者大但 比后者小基建投资小 生产能力大；耗电多； 电解槽结构复杂。
表 3-3 电 解 废 液 成 份 （克 / 升）
组成
Zn
百度文库
Fe
Cd
Cu
CO
（克 / 升）
46
0.028
0.003
0.0002
0.005
Mn 3.217
3.3.3 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，
阴极锌熔铸直收率
η1 = 97%
β =0.028；年工作日为 330 日。
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=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
的阴极锌含金属量如表 3-4 所示。
组成 （克）
表 3-4 一升电解液沉积的金属量（克）
Zn
Fe
Cd
Cu
64.00
0.005
0.002
0.0002
共计 64.0072
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：
64.0072 0.006 0.0038 克 100
W----- 整流设备总功率，千瓦；
Q----- 每天应产出的阴极锌总量，吨；
E----- 槽电压，伏，取 E=3.25 伏
则
W 225 3.2 1000 25102 千瓦
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：
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 = 19818.362 安培
3.4.5 整流设备选择
整流设备总功率按下式计算。
式中：
Q E 1000 W
24 0.98 1.2195
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。
工艺方法
酸低电流密度法（标准 法）
中酸中电流密度法 ( 中 间法 )
阴极电流密度 槽电压 电流效率 阴极规格
D V
阴 = 520 安培 槽 = 3.20 伏 ηi = 98% 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
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
Zn
Fe
Cd
Cu
CO
（克 / 升） 120
0.045
0.005
0.0004
0.005
Mn 4.720
3.3.2 电解后电解废液成份如表 3-3 所示
故共需阴极片数 n= F =15086 13350 片 f 1.13
设一个电解槽装阴极片 32 块，则共需电解槽数为： 13350 32
每个电解槽的阴极总面积为：
417 个
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
那么阴极锌的成份如表 3-5 所示。
组成 重量（克）
%
Zn 64.00 99.983
表 3-5 阴 极 锌 成 份
Pb
Fe
Cd
0.0038
0.0050
0.0020
0.006
0.0078
0.003
Cu 0.00020 0.0003
共计 64.0110
100
3.4.2 所需电解槽数量的计算 （1）每日应产出的阴极锌量的计算。
电解析出时间，小时。
F=
225
× 106=15086 米 2
520 1.2195 24 0.98
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
（2）阴极有效总面积及片数的计算
阴极有效总面积的计算。
F
Q
6
× 10
米2
D 1.2195 24
式中： F----- 阴极有效总面积，米 2
Q----- 每日产出的阴极锌量，吨；
D-----
2
阴极电流密度，安培 / 米 ；
η----- 电流效率， %；
1.2195----
锌的电化当量，克 / 安培；
24-----
长×宽×高 = 2916 ×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。
Q
Q(1 1=
)吨
m
式中： Q1---- 每日应产出阴极锌的数量，吨；
Q ----
设计生产能力，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， %。
Q
1= 70000(1 0.028)
330 0.97
225 吨 / 日
表 3-1 锌电积三种工艺的比较
电解液含 H 2SO4（克 / 升）
电流密度 （安 / 米 2）
110--130
300--500
130--160 220--300
500--300
800～ 1000 甚至大于 1000
优缺点
耗电少，生产能力小， 基建投资大 生产操作比前者简单， 生产能力比前者大但 比后者小基建投资小 生产能力大；耗电多； 电解槽结构复杂。
表 3-3 电 解 废 液 成 份 （克 / 升）
组成
Zn
百度文库
Fe
Cd
Cu
CO
（克 / 升）
46
0.028
0.003
0.0002
0.005
Mn 3.217
3.3.3 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，
阴极锌熔铸直收率
η1 = 97%
β =0.028；年工作日为 330 日。
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=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
的阴极锌含金属量如表 3-4 所示。
组成 （克）
表 3-4 一升电解液沉积的金属量（克）
Zn
Fe
Cd
Cu
64.00
0.005
0.002
0.0002
共计 64.0072
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：
64.0072 0.006 0.0038 克 100
W----- 整流设备总功率，千瓦；
Q----- 每天应产出的阴极锌总量，吨；
E----- 槽电压，伏，取 E=3.25 伏
则
W 225 3.2 1000 25102 千瓦
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：
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 = 19818.362 安培
3.4.5 整流设备选择
整流设备总功率按下式计算。
式中：
Q E 1000 W
24 0.98 1.2195
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。
工艺方法
酸低电流密度法（标准 法）
中酸中电流密度法 ( 中 间法 )
阴极电流密度 槽电压 电流效率 阴极规格
D V
阴 = 520 安培 槽 = 3.20 伏 ηi = 98% 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
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
Zn
Fe
Cd
Cu
CO
（克 / 升） 120
0.045
0.005
0.0004
0.005
Mn 4.720
3.3.2 电解后电解废液成份如表 3-3 所示
故共需阴极片数 n= F =15086 13350 片 f 1.13
设一个电解槽装阴极片 32 块，则共需电解槽数为： 13350 32
每个电解槽的阴极总面积为：
417 个
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
那么阴极锌的成份如表 3-5 所示。
组成 重量（克）
%
Zn 64.00 99.983
表 3-5 阴 极 锌 成 份
Pb
Fe
Cd
0.0038
0.0050
0.0020
0.006
0.0078
0.003
Cu 0.00020 0.0003
共计 64.0110
100
3.4.2 所需电解槽数量的计算 （1）每日应产出的阴极锌量的计算。
电解析出时间，小时。
F=
225
× 106=15086 米 2
520 1.2195 24 0.98
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
（2）阴极有效总面积及片数的计算
阴极有效总面积的计算。
F
Q
6
× 10
米2
D 1.2195 24
式中： F----- 阴极有效总面积，米 2
Q----- 每日产出的阴极锌量，吨；
D-----
2
阴极电流密度，安培 / 米 ；
η----- 电流效率， %；
1.2195----
锌的电化当量，克 / 安培；
24-----
长×宽×高 = 2916 ×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。
Q
Q(1 1=
)吨
m
式中： Q1---- 每日应产出阴极锌的数量，吨；
Q ----
设计生产能力，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， %。
Q
1= 70000(1 0.028)
330 0.97
225 吨 / 日