金属的电解提取与精炼.ppt
浸出使焙烧矿中的锌最大限度地溶解。按作业终点控制的酸度可分为中性浸出和酸性浸出。中性浸出用电积锌的废液和各种过滤返回液配制的溶液浸出焙烧矿,得到含锌120~170克/升的浸出液,净化后送往电积。浸出作业中通常用鼓入空气、加二氧化锰(MnO2)或电解返回的阳极泥的方法,将Fe2+氧化成Fe3+,控制浸出终点的pH为5.2~5.4,使铁、砷、锑、锗水解沉淀。浸出条件:温度55~60℃,时间60分钟左右。酸性浸出为溶解中性浸出矿浆中残余的氧化锌,还需用酸性浸出。浸出条件为:终点残酸3~5克/升,温度60~75℃,时间120~150分钟。中性浸出液常含有砷、锑、铜、镉、钴、镍等杂质,电解前必须净化除去。这些杂质的标准电极电势均比锌高,可用锌粉置换净化。一般先除铜、镉,后除钴、镍。为防止氧化,净化槽一般采用机械搅拌,而不用空气搅拌。净化净化后电解液的成分,g/Llogo电积以含有硫酸的硫酸锌水溶液为电解液,进行电解。阴极锌片经洗涤干燥后用感应电炉熔铸成锭。电积锌的品位通常为99.94~99.99%。焙烧:液态化焙烧炉中进行,温度:850~900℃。焙烧矿:可溶锌占全锌量的90%。按作业终点控制的酸度:中性浸出、酸性浸出。可采用电化学置换法去除杂质离子。湿法炼锌的传统流程浸出主要设备:浸出桶、搅拌器、浓密机、浓缩槽、压滤机、泵、储液桶、行车等。净化主要设备:净化桶、搅拌器、浓密机、浓缩槽、压滤机、泵、储液桶、行车等。电解主要设备:电解槽、整流器、阳极板、阴极板、风冷塔、工频炉、行车、磅称、铸锭机。锌电解提取的电化学体系:阳极:采用不溶性阳极,Pb-Ag合金阴极:纯铝电解液:含H2SO4的ZnSO4总反应:12三、锌电解提取的电极过程如果阳极表面的PbO2存在孔隙或发生脱落,铅阳极基体与H2SO4接触后再度生成PbSO4,可微溶于电解液,在电解液中可能使Pb2+含量达到5~10g/L,如在阴极析出,将使锌的纯度降低。1、阳极过程主反应:副反应:阴极反应:2、阴极过程从热力学分析,析氢更容易,但从动力学因素考虑,H2在锌电极表面析出的过电位很高,因此,阴极过程主要是锌的析出。1锌电解提取的特点:所沉积的金属本身具有抑制氢共析的动力学特点。2电极四、锌电解提取的工艺控制1、电极不溶性阳极:含银0.5%~1%的Pb-Ag电极,其机械强度、导电率、耐蚀性比纯铅均有所提高。制造工艺:压延、铸造。电极结构:平板式、网栅式。阴极:压延铝板,可多次使用的始极片。优点:析氢过电位高,锌沉积层容易剥离,且具有一定的耐蚀性。为使电结晶均匀、致密,阴极表面应平整光洁,为了防止边缘效应形成枝晶,阴极应比阳极稍大,为便于剥锌,阴极边缘还压有聚乙烯塑料条。可增大电极真实表面积,降低真实电流密度及电极质量,但机械强度较差。STEP3STEP2STEP1随着电解的进行,电解液中锌含量不断下降,而H2SO4浓度增加,使锌析出的电流效率下降。对于电解提取这种沉积量大,大规模连续生产的电化学工程,保持电解液组成的恒定,是保证生产稳定和技术经济指标先进的条件。需不断向电化学反应器中加入新的电解液(含锌量为120~130g/L)和放出废液(含锌量50g/L)电解液电解液锌浓度对电流效率的影响电解液在不同电流密度下电解液酸度与电流效率的关系为了改善阴极沉积物的电结晶结构,使其更为均匀、细小致密,锌电解提取时在电解液中要加入一些添加剂,如各种胶、水玻璃、甲酚等;为了防止酸雾,加入皂根等物质;为改善锌的剥离还加入吐酒石;加入碳酸锶的目的则是为了降低阴极锌中铅的含量。电解液添加剂12锌电解提取的添加剂kg/t3、电解温度锌电解提取的温度35~40℃。提高温度可增大电解液的电导率,降低槽压;同时使析氢过电位降低,并加速锌沉积物的化学溶解,使电流效率降低。温度对电流效率的影响4、电流密度锌电解提取的电流密度可在较宽的范围内变化。电流密度对电流效率的影响电流密度提高后,锌的化学溶解和氢的共析都相对减小,电流效率得以提高。还可提高生产强度,减小固定投资。电流密度的提高还可使槽压升高,电解液中的酸的挥发。沉积时间通过沉积时间的控制实现厚度的选择。考虑到生产安排的方便和定时剥锌作业,沉积周期一般为24~48h,沉积厚度一般为:2~3mm。沉积厚度的计算公式:电解提取锌的技术经济指标电流效率:85~92%造成电流效率下降的主要原因:氢共析、杂质共析、锌的化学溶解。槽压:3.3~3.6V电解提取锌的技术经济指标电解提取锌的技术经济指标1直流电耗:3000~3300kWh/t