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利于降低锌电积槽电压和能耗的方法.pdf

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利于 降低 锌电积槽 电压 能耗 方法
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摘要
申请专利号:

CN201910086315

申请日:

20190129

公开号:

CN109609974A

公开日:

20190412

当前法律状态:

公开

有效性:

审中

法?#19978;?#24773;: 公开
IPC分类号: C25C1/16 主分类号: C25C1/16
申请人: 长江师范学院
发明人: 杨帅
地址: 408100 重庆市涪陵区聚贤大道16号
优先权:
专利代理机构: 50212 代理人: 李海华
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法律状态
申请(专利)号:

CN201910086315

授权公告号:

法律状态公告日:

20190412

法律状态类型:

公开

摘要

本发明涉及一种利于降低锌电积槽电压和能耗的方法,包括电解槽,所述电解槽包括槽体、阳极和阴极,将尿素作为添加剂加入锌电积电解液中,充?#21482;?#21512;均匀后加入槽体,然后通直流电进行电积取锌;尿素在锌电积电解液中的添加浓度范围为0.01~0.8mol/L。本发明不需要改变?#20013;?#38156;电积过程中的其它参数和条件,只是加入合理浓度的尿素作为添加剂,即实现锌电积过程中阳极电位的大幅度降低,同时不影响锌在阴极的沉积,从而实现电积过程能耗的大幅降低,实施成本低、能耗降低明显并且极?#36164;?#29616;,便于工业应用。

权利要求书

1.利于降低锌电积槽电压和能耗的方法,包括电解槽,所述电解槽包括槽体、阳极和阴极,其特征在于:将尿素作为添加剂加入锌电积电解液中,充?#21482;?#21512;均匀后加入槽体,然后通直流电进行电积取锌。 2.根据权利要求1所述利于降低锌电积槽电压和能耗的方法,其特征在于?#32791;?#32032;在锌电积电解液中的添加浓度范围为0.01~0.8mol/L。 3.根据权利要求2所述利于降低锌电积槽电压和能耗的方法,其特征在于:在电积过程中随电解液的循环,连续均匀补充添加尿素并使其浓度范围保持为0.01~0.8mol/L。 4.根据权利要求1所述利于降低锌电积槽电压和能耗的方法,其特征在于:电积过程?#20013;?4~48h。 5.根据权利要求1-4?#25105;?#39033;所述利于降低锌电积槽电压和能耗的方法,其特征在于:所述锌电积电解液为包括硫酸和硫酸锌的混合溶液。

说明书


利于降低锌电积槽电压和能耗的方法
技术领域


本发明属提取冶金技术领域,具体涉及一种利于降低锌电积槽电压和能耗的方
法。


背景技术


金属锌的一般冶炼方法中,最后步骤需要通过电化学还原的方法获得阴极锌,称
为锌电积,在锌电积过程中一般以铅基合金板作为阳极,铝板作为阴极,硫酸-硫酸锌溶液
体系作为基础电解液体系,同时电解液中还含有诸如锰、氟、氯等其它添加剂离子或杂志离
子。在锌电积的过程中,由于氢气的析出电位较负因而锌离子在阴极处获得电子还原成金
属锌并附于铝板上,而在阳极上,则发生氧气的析出?#20174;Γ?#30001;于析氧?#20174;?#38656;要很高的过电
压,因此一般而言,锌电积的总槽电压高达3.3V以上,吨电解锌消耗直流电能2900-3100度
电。锌电积过程消耗了大量的优质电能,研究如何降低该过程的槽电压进而降低电耗具有
重要意义。


为了降低锌电积过程的槽电压和能耗,业界普遍采用的方法是改善阳极材料降低
阳极过电位,例如采用DSA阳极、添加合金元素改善铅基合金的析氧过电位?#21462;?#28982;而,这些方
式?#21248;?#23384;在投资过大、效果不明显的问题,以致至今在锌电积过程的研究和工业应用中进
展缓慢。


发明内容


针对现有技术的上述不足,本发明要解决的技术问题是提供一种利于降低锌电积
槽电压和能耗的方法,避免?#20013;?#38156;电积生产过程槽电压和能耗高的问题,取得改进成本低、
能耗降低明显、极?#36164;?#29616;以便于工业应用的效果。


为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:


利于降低锌电积槽电压和能耗的方法,包括电解槽,所述电解槽包括槽体、阳极和阴
极,将尿素作为添加剂加入锌电积电解液中,充?#21482;?#21512;均匀后加入槽体,然后通直流电进行
电积取锌。


进一步完善上述技术方案,尿素在锌电积电解液中的添加浓度范围为0.01~
0.8mol/L。


进一?#38477;兀?#22312;电积过程中随电解液的循环,连续均匀补充添加尿素并使其浓度范
围保持为0.01~0.8mol/L。


进一?#38477;兀?#30005;积过程?#20013;?4~48h。


进一?#38477;兀?#25152;述锌电积电解液为包括硫酸和硫酸锌的混合溶液。


相比现有技术,本发明具有如下有益效果:


本发明针对锌电积过程槽电压和能耗双高的问题,提出一种利用尿素作为添加剂的新
的电积体系和方法,通过改变阳极?#20174;?#30340;路径从而获得比?#20013;?#38156;电积低得多的槽电压和能
耗,电积过程中,阳极析出的气体为二氧化碳、氮气和氧气的混合气体,电积24~48h后出槽
得到合格阴极锌和含尿素电解废?#28023;?#30005;积过程相对于未添加尿素时阳极电位可降低100mV
以上,能耗降低100kWh以上。利用该方法进行锌电积生产时,不需要改变?#20013;?#38156;电积过程中
的其它参数和条件,只是加入合理浓度的尿素作为添加剂,即实现锌电积过程中阳极电位
的大幅度降低,同时不影响锌在阴极的沉积,从而实现电积过程能耗的大幅降低,实施成本
低、能耗降低明显并且极?#36164;?#29616;,便于工业应用。


具体实施方式


下面结合具体实施方式对本发明作进一?#38477;?#35814;细说明。


具体实施例的利于降低锌电积槽电压和能耗的方法,不需改变锌电积过程其它参
数和条件,只需将尿素作为添加剂加入锌电积电解液中,锌电积电解液为以硫酸和硫酸锌
为主的混合溶?#28023;?#22312;电解槽外进行充?#21482;?#21512;均匀后加入电解槽,尿素在电解液中的添加浓
度范围为0.01~0.8mol/L,通直流电进行电积取锌,并在电积过程中随电解液的循环连续
均匀槽外补充添加以保持尿素的浓度基本稳定;电积过程中,阳极析出的气体为二氧化碳、
氮气和氧气的混合气体,电积24~48h后出槽得到合格阴极锌和含尿素电解?#28023;?#30005;积过程相
对于未添加尿素时阳极电位可降低100mV以上,能耗降低100kWh以上。


实施例一:


实施例一的电积锌过程的原料为含Zn为60g/L、含硫酸为150g/L的浸出?#28023;?#23558;尿素以
0.05mol/L的浓度计算并称取尿素的添加量,将称取得?#38477;?#23615;素均匀添加至浸出液中使其
尿素浓度达到0.05mol/L,保持电积过程电解液循环中均匀添加尿素使其尿素的浓度维持
在0.05mol/L左右。使用纯铅板作为阳极,铝板作为阴极,阳极析出的气体为二氧化碳、氮气
和氧气的混合气体,通电电解24h后出槽,得到均匀的阴极锌片和含尿素的废电解液。


阴极锌的得率相同(基本没有变化),但电解过程的槽电压相对于未添加尿素的电
解槽电压降低117mV,能耗降低107kWh。


实施例二:


实施例二的电积锌过程的原料为含Zn为50g/L、含硫酸为160g/L的浸出?#28023;?#23558;尿素以
0.3mol/L的浓度计算并称取尿素的添加量,将称取得?#38477;?#23615;素均匀添加至浸出液中使其尿
素浓度达到0.3mol/L,保持电积过程电解液循环中均匀添加尿素使其尿素的浓度维持在
0.3mol/L左右。使用含银0.8%的铅板作为阳极,铝板作为阴极,阳极析出的气体为二氧化
碳、氮气和氧气的混合气体,通电电解48h后出槽,得到均匀的阴极锌片和含尿素的废电解
液。


阴极锌的得率相同,电解过程的槽电压相对于未添加尿素的电解槽电压降低
152mV,能耗降低141kWh。


实施例三:


实施例三的电积锌过程的原料为含Zn为55g/L、含硫酸为155g/L的浸出?#28023;?#23558;尿素以
0.8mol/L的浓度计算并称取尿素的添加量,将称取得?#38477;?#23615;素均匀添加至浸出液中使其尿
素浓度达到0.8mol/L,保持电积过程电解液循环中均匀添加尿素使其尿素的浓度维持在
0.8mol/L左右。使用表面镀二氧化钌的钛板板作为DSA阳极,铝板作为阴极,阳极析出的气
体为二氧化碳、氮气和氧气的混合气体,通电电解36h后出槽,得到阴极锌片和含尿素的废
电解液。


阴极锌的得率相同,电解过程的槽电压相对于未添加尿素的电解槽电压降低
201mV,能耗降低187kWh。


最后说明的是,以上实施例仅用?#36816;?#26126;本发明的技术方案而非限制,尽管参照较
佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技
术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本
发明的权利要求范围当中。


关于本文
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