[发明专利]一种适用于高电流密度的锌电积体系

说明书

本发明涉及一种适用于高电流密度的锌电积体系，属于湿法炼锌技术领域。本发明适用于高电流密度的锌电积体系中的锌电积阳极经掺杂改性和缓蚀表面处理，电解液中添加有高电流密度下提高锌电积电流效率的添加剂，其中添加剂为十二烷基硫酸钠、碳酸锶、十六烷基三甲基溴化氨的一种或多种。本发明中经掺杂工艺得到的铅银合金阳极，具有含银量低、耐蚀性高、析氧活性好的特点，缓蚀表面处理可有效保护铅银阳极，在加速腐蚀实验中表现出较低的腐蚀速率，同时电化学性能优异，阳极析氧电位低；在电解液中添加剂的添加，可以有效提升锌电积电流效率，使其适应于高电流密度的锌电积。

技术领域

本发明涉及一种适用于高电流密度的锌电积体系，属于湿法炼锌技术领域。

背景技术

当前湿法炼锌在锌冶炼中的占比达80％以上，且湿法电积锌的电流密度一般在400-450A/m²，低电流密度电解技术的锌电解工序能耗高，直流电耗可达3000-3500kWh/t锌，电量消耗巨大。随着原料竞争的日趋激烈，造成原料价格上涨，且锌精矿品质下降导致电积液中杂质升高，冶炼企业的利润空间越来越小。因此，在确保产能、锌品质和经济效益的同时，如何最大限度的快速优质地提取金属锌是目前湿法炼锌企业的重要目标。适当地提高锌电积过程的电流密度，可明显提升电积锌的产量，且该工艺技术在对现有生产系统不作大的改造的情况下扩大产能，因此，在现有条件下提高电流密度是提高电积锌产能最快的方法，可直接提高企业的产值和总效益，是降低投资成本和尽快收回投资费用的重要途径。但高电流密度所带来的阳极腐蚀的加剧和电流效率的降低等问题不容忽视。

电积锌是将净化后的ZnSO₄溶液与电解废液混合，连续不断的从电解液进液端流入电解槽内，电解液主要成分为ZnSO₄、H₂SO₄和H₂O，并含有微量杂质金属Cu、Ge、Co、Ni、As等的硫酸盐，用含银(0.2％～0.8％)铅板做阳极，延压铝板做阴极，阳极放出氧气，阴极铝板上析出金属锌。电解槽内反应为：

总反应：ZnSO₄+H₂O＝Zn+H₂SO₄+1/2O₂

阴极：Zn²⁺+2e＝Zn

阳极：H₂O-2e＝1/2O₂+2H⁺。

掺杂石墨烯的锌电积用铅银合金阳极制备工艺，将熔炼好的Pb-5.0％Ag合金与并与0.5％石墨烯粉末进行配料混合进行高能球磨制备成合金粉体，将混合均匀的粉末压制成坯体，在保护气氛下进行烧结，烧结完成后进行自然冷却制得。然而此方法对生产设备要求低、工艺简单、成品率高且性能优异，但过多的使用了贵金属银，造成成本过高。

电积锌用铅或铅合金惰性阳极的预处理方法，在预处理液中处理后的阳极表面形成了一层致密的含氟产物过渡层。此阳极经预处理液处理后得到的含氟产物过渡层在没有Mn²⁺存在时，其阳极的腐蚀速率反而增大，从而限制了其广泛推广使用。

组合添加剂在锌电积中的应用，该组合添加剂能够抑制阴极的析氢反应，降低槽压，提高电流效率，从而减少能源的浪费。但该种组合添加剂仅可用于400～500A/m²电流密度，无法促进高电流密度(高于500A/m²)下锌电积。

发明内容

本发明针对现有技术中高电流密度的锌电积体系的不足，提出了一种适用于高电流密度的锌电积体系，以解决高电流密度下电积锌所带来的阳极腐蚀加剧和因浓差极化的增加所带来的电流效率降低等问题的方法，以达到提高生产效率的同时降低能耗的目的。