[发明专利]一种低槽压电解锌的方法

说明书

技术领域

本发明涉及锌湿法冶金领域，具体涉及一种低槽压的电解锌方法。

背景技术

随着镀锌产业、锌合金产业、电池产业等迅速发展，世界各国对锌的需求量越来越大。中国作为主要的产锌大国，其中湿法冶金制锌占锌产量的80％以上。然而湿法冶金的无效电能损耗达每年45亿度，占葛洲坝年发电量的1/3，如何降低能耗成为了产业的一大技术难题。

以电解硫酸锌为例，阴极反应为：

阳极反应为：

阳极析氧反应的标准反应电势高达1.23V，且氧气在电极上的析出存在很大的超电压，实际生产时候阳极反应电势在2V以上。目前用于工业生产的电解锌工艺，普遍采用硫酸电解液体系，用铅银合金作为阳极材料，阳极腐蚀较大，寿命短，特别是生产槽压高达3V以上，能耗巨大。

本方案通过采用改变硫酸体系电解锌的阳极反应，提供了一种低槽压的新型电解锌方法，在500A/m²阴极电流密度下槽压为2.4V～2.6V，预计节能20％以上。

发明内容

本发明针对目前电解锌产业槽压高、能耗大的问题，提出了一种低槽压的电解锌新方法。本发明能在湿法冶金领域，解决电解锌能耗大的难题，以适应工业化低能减排的生产发展需求。

一种低槽压的电解锌方法，其特征在于，步骤如下：

(1)新液的制备：采用稀硫酸浸取氧化锌原矿，浸出的新液为含锌量70～80g/L，含硫酸量150～160g/L；；净化后的新液要求达到：Cd<0.5mg/L，Cu<0.1mg/L，Co<0.2mg/L，Fe<15mg/L，As<0.01mg/L；

(2)电解液的混合：将新液、硫酸和通过导流槽循环利用的电解废液三者在混合池中机械混合，并配入碳链为C1～C4的有机直链醇或碳链为C1～C4的有机直链酸，使碳链为C1～C4的有机直链醇或碳链为C1～C4的有机直链酸含量80～100g/L，物理机械混合后得到最终的电解液，进入电解池进行电解锌过程；

采用铝板阴极，采用钛基阳极极板，阳极催化剂为Pt系催化剂，阴极和阳极的极板间距为30～100mm；

阴极电流密度为200～1000A/m²，电解液温度为30～40摄氏度，槽压2.4V～2.6V，析出周期为8～48小时；

通过调控新液和硫酸的添加量，控制通过导流槽流入混合池的废液量，电解液废液的含锌量为50～60g/L，电解液含硫酸量180～200g/L，碳链为C1～C4的有机直链醇或碳链为C1～C4的有机直链酸含量60～80g/L。

本发明采用碳链为C1～C4有机直链醇或有机直链酸的电催化氧化过程作为电解锌阳极氧化过程，其反应的标准电位较水的氧化析氧电位低。以甲酸和甲醇为例，具体反应和理论数据如下所示：

甲醇氧化反应：

CH₃OH+H₂O→CO₂+6H⁺+6e^-      E⁰＝0.016V vs NHE(标准氢电极)

甲酸氧化反应：

HCOOH→CO²+2H⁺+2e^-          E⁰＝-0.25V vs NHE(标准氢电极)

表1电极反应的理论电势

其中：甲醇氧化和甲酸氧化的槽压由阳极反应电势与析氧电势差值计算而得。

本发明采用的新型低槽压电解锌的新方法，采用在电解液中添加一定浓度的碳链为C1～C4的有机直链酸或有机直链醇，利用C1～C4的有机直链酸或有机直链醇的氧化反应电势低于阳极析氧反应电势的原理，使阳极反应优先进行有机物氧化反应，从本质上改变了电极反应过程，从而降低反应体系的槽压。

本发明的优点在于：利用电解液中添加了碳链为C1～C4的有机直链酸或有机直链醇改变了电解锌阳极的反应，且C1～C4的有机直链酸或有机直链醇的电催化氧化反应具有比传统电解锌阳极析氧反应更低的电势，从而使得槽压降低，能有效减缓了电解过程中能耗大的问题。

附图说明

图1是电解锌流程图；

图2是本发明与传统电解锌方法效果对比图。

具体实施方式

本发明的核心为提供一种新型电解锌的生产方法，使用该电解锌的方法进行生产，从而达到节约能耗，降低成本的目的。