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／L

5．1．2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＋0.5O2

5．3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。各电锌厂用的电解槽大小不一定相同，制作电解槽的材料也不尽相同，有木质电解槽、钢筋混凝土电解槽、塑料电解槽、玻璃钢电解槽等。

5．3．2阳极

目前电积锌使用的阳极有铅银合金阳极、铅银钙合金阳极、铅银钙锶合金阳极等。某厂使用的阳极大部分为铅银合金阳极（含银约1%），小部分为低银铅钙合金阳极。铅银合金阳极制造工艺简单，但造价较高，这主要是因为这种阳极含银较高（约1%）。

低银铅钙合金阳极具有强度高，耐腐蚀，使用寿命长，造价较低（含银仅为0．2%左右）等优点，这种阳极现正被愈来愈多的电锌厂所重视，但其制造工艺较为复杂。

阳极由阳极极板和导电棒组成（图5－4）。导电棒材质为紫铜。为使阳极板

与导电棒接触良好，在铸造阳极时，导电棒的包铸铅与极板同时浇铸，仅露出导电棒两端的铜导电头。这样还可避免硫酸铜进入电解槽而污染电解液。导电棒端头紫铜露出的部分称为导电头，与导电板搭接。阳极板的两个侧边嵌在导向架上的绝缘条内，它可加强板的强度，防止极板间接触短路。绝缘条的材质也为硬PVC（聚氯乙烯）。极板用铅银合金压延板，强度较低。阳极上有一些小的圆孔，以减轻极板的重量及改善溶液循环。

5．3．3阴极

阴极由极板、导电棒、导电头和阴极吊环组成，见图5－5。阴极板是用厚6mm的压延铝板制成，表面光滑平直，阴极尺寸通常比阳极宽10～40mm，这是为了减少阴极边缘形成树枝状析出锌。导电棒用硬铝制成，上部焊接有两个阴极吊环，供出装槽用。极板焊接在导电棒上。导电头是一小块8mm厚紫铜板，用特殊工艺铸在硬铝内，然后焊接在导电棒端头，导电头紫铜露出的部分与导电板搭接。阴极板和阳极板一样，两个侧边嵌在导电架上的绝缘条内，以防止析出锌包边给剥锌带来不便，另外还可防止阴极短路。

5．3．4电解液冷却设备

在锌电积过程中，由于电解液电阻存在会产生电热效应，使电解液温度不断升高，引起阴极上氢的超电压减小，锌从阴极上的溶解速度增大，杂质的可溶性增加，从而加剧了杂质的危害，使电流效率下降。

另外，过高的槽温使硬PVC电解槽变形甚至损坏。为维持电解槽的热平衡，保证稳定的电解液温度，必须设置电解液冷却设备，一般有蛇形冷却管、空气冷却塔和真空蒸发冷冻机等。某厂电解液冷却采用空气冷却塔，这是因为该地区年均气温较低，空气湿度小，且这种冷却设备投资少，操作维护简便，能耗小。

空气冷却塔是集中冷却电解液的设备。电解液从上向下流经冷却塔，从塔的下部强制鼓入冷风。冷风与电解液呈逆流运动，蒸发水分，带走热量。冷却后的电解液和新液混合再加入电解槽，增加了电解槽内的循环量，从而达到电解过程所要求的温度条件。

5．4锌电解的正常操作

5．4．1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。

①停工前准备工作首先要压缩系统溶液体积，保证一个系列的电解槽能够倒空。准备好充足的新阳极以便更换不能继续使用的阳极板。准备好充足的导向架、绝缘条，以便在掏槽过程中对已损坏的导向架进行更换。

②出槽在停工前先取出槽内部分阴极板，并相应压减电流。一般先取出一吊阴极（18～24片），槽内留有18～24片阴极，并将锌片剥下，减少的阴极板排放整齐备用。减板收电流工作完成后方可停止循环并断开电源，然后尽快取出所有阴极板。

③阴阳极板处理在阴极板全部取出后，将阴极锌片全部剥下，阴极板排放整齐备用。将所有的阳极板逐片吊出，清除板面上粘附的阳极泥，平整、擦干净导电头，更换不良极板，待电解槽清理工作完成后再装回电解槽。

④电解槽的清理拔出电解槽的底塞，将槽内阳极泥放出，并彻底将电解槽