锌-空气电池废锌阳极板再生的工艺研究.pdf

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有色金属(治炼部分)2010年1期
锌一空气电池废锌阳极板再生的工艺研究
王振文,尹飞,江培海
北京矿冶研究总院,北京100044)
摘要:废锌极板经连续循环浸出一电积锌粉一制作锌阳极板的工艺是可行的。其条件为:浸出介质为氢
氧化钾溶液、浓度6~8mol/L、电解电流密度1800~2000A/m2,保持溶液中Zn2+浓度20~25g/L,电
解温度35℃:副锌粉间隔时间1~2h。所得锌粉放电活性较好,适合作为锌一空气电池用
关键词:锌一空气电池;碱浸;锌粉;电积
中图分类号:TF813文献标识码:A文章编号:1007-7545(2010)01-0014-04
Technical Study on Regenerating of Depleted
Zinc-pole Plate of Linc Air Batteries
WANG Zher-wen, YIN Fei, JIANG Peihai
Ing
Mining and Metall
Abstract: It is feasible to deal with depleted pole plate of zinc by continuous cycle leaching-electrowinning-
making positive plate of zinc. The optimum conditions were determined by laboratory tests as follows
KOI 6-8 mol/L, the density of cathode current 1 800-2000 A/m, Zn'"20-25 g/L, 35, time inter
val of scraping 2inc-powers 1-2 h. Zinc-powers is better on activity of discharge and is fit for making zinc
air batteries
Keywords: Zinc air batteries; leaching of alkali; Zinc-powers; Electrowinning
碱性锌一空气电池是当前电池领域中的最新科中,电池的这一固有特性对电池的使用寿命与性能
技,被称为是“面向21世纪的绿色能源?。锌一空产生很大危害,导致了锌电极的直接氧化及电解液
气电池具有很高的瞬时输出功率、稳定的放电电压的磯酸化等,从而使电池的使用寿命受到很大影
和一次性使用寿命长等众多优点,被广泛的应用在响即。
航海中的航标灯、无人观测站、无线电中继站、军事
如何将锌一空气电池中锌极板中的锌回收再
无线电发报机、电カ车辆以及移动通讯设备?。生,是关系到锌一空气电池长久发展的关健问题之
锌一空气电池是由空气极く氧极)、锌极板(阳极)及
。结合某能源公司现有的电解锌粉工艺和设备,
破性电解液一氢氧化钾(KOH)组成。而当电池使首先进行了锌一空气电池插入式废锌渣的小型溶解
用时,即放电时阴极发生氧的还原反应,而在锌阳极实验,在小实验的基础上进行了废锌渣的溶解一电
上发生锌的氧化反应生成氧化锌。当放电到一定程解实验研究。
度时,电池锌阳极板上的锌粉大部分被氧化,严窠影1实验原料
响了锌一空气电池的放电能力。虽然锌一空气电池
具有容量大、能量密度高、价格低廉等优点,但是由
溶解浸出的条件实验原料是根据某能源公司提
于锌一空气电池采用多孔气体电极,而阴极活性物供的废锌极板,首先进行棒磨处理,然后进行的实
质氧来源于周围空气,使得电极工作时暴露于空气验,磨后的粒度分布为(%):-0.044mm60.66、+
作者简介:王振文(1972一),女,内蒙赤峰人,项士
有色金属(治炼部分)2010年1期
0.04mm~-0.053mm4.88、+0.053mm
0.763V,所以锌将较氨优先在阴极上放电
0.061mm6.39、+0.061mm~-0.074mm7.79、
通过废锌极板的溶解电积的化学反应机理可以
0.074mm~-0.124mm1.71、--0.124mm
看出,在溶解的过程中消耗OH-,而在电积的过程
0.250mm9.09、+0.250mmn9.48。
中产生OH,所以当溶解浸出同电积同时进行时,
该废锌极板是经过锌与树脂分离后经过洗滌烘当电解过程达到平衡时通过电积阴极区得到的碱就
干处理制得,取上述废锌渣分析化学成分,其含锌为满足废锌极板溶解的要求。
76.92%,同时还含有部分的钾和氧。
4试验结果和分析
2实验方法及设备
4.1废锌渣的浸出试验
锌渣的浸出实验是在500mL烧杯中进行的,
利用磨细粒度的废锌渣,为了使溶液达到饱和
按试验条件配置…定浓度的氢氧化钾溶液,控制试而加入过量废锌渣,在不同温度、时间、不同介质条
验条件进行搅拌浸出,浸出后经固液分离,考察溶液件下,保持后液体积不变,考查其对浸后液锌浓度的
中的锌含量,得到锌的液计漫出率。
影响。
试验所用电解糟是在原有电解榑基础上改造4.1.1温度的影响
的,电解槽尺寸700mmX530mmメ660mm,其中
试验条件:废锌极板粉50g,6mnol/L的氢氧化
用隔板隔开。溶解循环槽尺寸:430mm×300mm钾溶液,液固比4:1,时间120min,分别在不同的
X450mm。装废锌渣的潓布框直接浸泡放在溶解温度下进行浸出,试验结果见表1
循环槽的支架。电解阴阳极板均为不绣钢板,阳
表1温度对废锌渣溶解的影响
极板尺寸:250mm×450mm×3mm,阴极板尺寸
Table 1 Effect of temperature on dissolveing of
460mm×450mm×3mm。电解与溶解循环槽
depleted zinc slags
用管道和泵连接。
温度/℃C
电积试验是将处理后的废锌极板10kg(干重)
液计铧浸出率/%
放到滤布框中,配置?mol/L的氢氧化钾溶液将电
解糟与溶解循环糟充灡,在不通电的情况下,开启蠕
19,86
动泵使溶液循环,废锌板中的锌被浸出,当溶液中锌
17.99
浓度达到一定效值后开始通电电积
3实验基本原理
从表1中可以看出,温度对浸出后液的锌浓度
有·定的影响,从35℃到95℃,浸出后液的锌浓度
废锌极板是指将锌一空气电池中的阳极锌与电从38.81g/.増加到52.46g/L,但考虑电积过程
解液中的树脂等摻杂物分离得到的物质,其中的锌的温度为50℃左右,选择废锌渣溶解温度为35℃。
是以氧化锌和锌粉的形式存在,其溶解原理如下』:4.L.2浸出时间的影响
Zn+2KOH=K2ZnO2+H2↑
试验条件:废锌极板粉50g,6mol/L的氢氧化
Zno+2K0F1=K2 O2 H2O
钾溶液,液固比4:1,温度50℃,控制不同时间进行
锌一空气电池废锌极板在碱性条件下溶解得到浸出,试验结果见表2
的溶液进行电积所得到电解锌粉。
表2时间对废锌渣溶解的影响
锌电解是在阴极区和阳极区进行的,其电极反
Table 2 Effect of time on dissolveing of
应为
depleted zinc slags
阴极:ZnO2“+2c÷2H2O=Z